复合材料的界面形成过程.PPT

3-5??? 复合材料的组成与结构 STRUCTURE OF COMPOSITE MATERIALS ??3-5?复合材料的组成与结构(composition and structure of composites) 3-5-1复合材料定义及分类(definition and classification of composites) 1. 定义(P225页) (1)种类不同，性质差异很大的几种材料及其界面相（层） 所组成（组成上） (2)多相固体材料（结构） (3)经设计复合而成（制备上） (4)通过复合效应获得原组份材料所不具备的性能，或产生 性能协同作用，与简单混合有本质的区别（性能上） 简言之：复合材料由连续基体相(matrix phase)和分散增强相(disperse phase)及界面相(interface phase)所构 成 2. 分类： (1)按来源：天然、 人工复合材料等 (2)按基体：树脂基、 金属基、 无机非金属基复合材料等 (3)按增强体形态：颗粒增强(particle-reinforced) 短纤或晶须增强(chopped fiber or whiskers reinforced) 连续长纤增强(continuous fiber-reinforced) 多维编织布增强(braided fabric or filament winding-reinforced) 三维编织体增强等 (4)按应用：结构、功能、智能复合材料等 (5)按增强材料品种：玻纤、碳纤、有机纤维复合材料等 (6)按特定含义：通用、先进、现代、 近代、混杂、纳米、 原位、分子、宏观复合材料等 3-5-2???? 复合材料的组成与特性 ? 1.概述 聚合物基复合材料(polyme-matrix composites,PMC) 金属基复合材料(metal-matrix composites,MMC) 陶瓷基复合材料( 碳/碳复合材料(carbon-carbon composites,CMC) 无机胶凝基复合材料(fiber reinforced concrete,FRC) ? ? ? （1）组成(composition) ①基体(matrix) ②增强材料(reinforcement)（都是一个庞大的材料体系、品种繁多，结构与性能呈多样化，复合体系的系统组合、排列给复合材料的巨大的发展空间，原则上，基体与增强体结构与性能差异越大，愈具复合价值，但更为重要的是基体与增强体之间的匹配。） A. 颗粒增强体：高强、高模、耐高温的陶瓷和石墨等非金属材料 的微细粉末，主要起增强、增韧作用，而不是普通填料的填充体积或降低成本的作用，增强体价格往往比基体还贵。 B.短纤维（晶须）(chopped fiber or whisker)：长径比5~1000之间，横截面积小于52×10―5cm2（当量直径约1~10?m）的含缺陷很少的单晶纤维，其模量和强度接近其纯晶体的理论值。主要有金属晶须、氧化物晶须、氮化物晶须、硼化物晶须和无机盐类晶须。 C. 纤维及其织物(braided fabric or filament winding)：植物纤维、动物纤维、碳物纤维、合成纤维等 ?2.?? PMC的组成 (1) 基体 热固性基体(thermosetting matrix)： i) 熔体或溶液粘度低，易于浸渍与浸润，成型工艺性好 ii) 交联固化成网状结构，尺寸稳定性、耐热性好，但性脆 iii) 制备过程伴有复杂化学反应 热塑性基体(thermoplastic matrix)： i) 溶体或溶液粘度大，浸渍与浸润困难，需较高温度和压力 下成型，工艺性差 ii) 线性分子结构，抗蠕变和尺寸稳定性差，但韧性好 iii) 制备过程中伴有聚集态结构转变及取向、结晶等物理现象) (2) 增强体主要有碳纤、玻纤维、芳纶纤维、硼纤维等 树脂基体与增强体相容性、浸润性较差，多经过表面处理与表面改性，浸润剂、偶联剂、涂复层的使用，使其组成复杂化。 3. MMC (1) 基体：Al、Mg、Ti、Ni等轻金属及其它们的合金（比强度、 比模量高） (2) 增强体：强度、模量和熔点远高于金属基体的金