[材料科学]纺织复合材料.ppt

纺织复合材料 推荐教材 1：王善元 纤维增强复合材料 东华大学出版社 2003 推荐参考书 1： J W S Hearle 高性能纤维 中国纺织出版社 2004 2：黄故 现现代纺织复合材料 中国纺织出版社 2000 3：陶肖明 纺织结构复合材料 科学出版社 2001 4: 潘志娟 纤维材料近代测试技术 中国纺织出版社 2005 5:郝元恺 高性能复合材料学 化学工业出版社 2004 连续纤维增强热塑性复合材料预浸料加工方法 1、溶液浸渍 2、熔融浸渍 3、薄膜叠合 4、纤维混合 5、粉末浸渍 第六章 复合材料性能 一、复合材料组分材料的性能及其影响 二、复合材料单层板的弹性常数 三、复合材料单层板的强度 四、复合材料单层板的强度准则 五、复合材料的其他力学性能 六、复合材料其他性能 七、环境对复合材料性能的影响 一、复合材料组分材料的性能及其影响 二、复合材料单层板的弹性常数 1、单向复合材料的弹性常数 （1）单向复合材料的纵向弹性模量和泊松比 等应变假设 三、复合材料单层板的强度 1、单向纤维复合材料的强度 （1）单向纤维复合材料的纵向拉伸强度 A：均匀纤维强度模型 假设：纤维都具有相同的强度值； 基体的断裂伸长率 纤维的断裂伸长率 所以，在纵向拉应力作用下，纤维首先发生断裂，断裂时单向复合材料的纵向表观应力为： 张汝光采用了3种不同界面处理的玻璃纤维，5种不同性能的树脂，组成12种不同的单向板材试样。 纤维的强度发挥率＝（PB-PmB)/PfB 其中： PB：试验拉断力； PmB:基体拉断力； PfB：纤维拉断力。 第十章 金属基和陶瓷基复合材料 第一节 金属基复合材料 随着现代科学技术的飞速发展，人们对材科的要求越来越高。 在结构材料方面，不但要求强度高，还要求其重量要轻，尤其是在航空航天领域。 金属基复合材料正是为了满足上述要求而诞生的。 3、金属基复合材料的性能特点 A:高比强度、比模量 金属基体中加入适量的高强度、高模量、低密度的纤维、晶须、颗粒等增强物，明显提高复合材料的比强度和比模量，一般纤维的体积分数为20％－70％。 B：良好的耐高温性能 在复合材料中，作为承载主体的纤维，在高温下能保持很高的强度和模量。当金属基体接近熔点温度时，由于纤维的作用，沿纤维方向的力学性能主要由纤维控制。 纤维方向得到改善，而在横向和剪切方向，由于性能受基体控制得不到改善。但铺设成多向叠层复合材料后，各方面性能相对于金属都得到改善。 二、金属基复合材料的界面结合 1、界面的结合 A:不完全结合 单纯的机械接触，由两者的膨胀系数之差保持结合，依靠摩擦力支配界面力。例如在Al2O3/Ni 之类的复合材料中。 B:靠相互扩散结合 金属基体材料与增强材料的相互扩散。如铁在玻璃中，是靠Si和C在金属中的相互扩散完成结合的，C/Ni 复合材料中是在高温下长时间的放置，由于C向Ni中扩散，因而使碳纤维在短时间内消失。 2、非连续型纤维增强金属基复合材料 近年来，大多数研究集中在SiC单晶纤维（SiCW）及微粒（SiCP）增强铝合金上。钛、镁及锌合金也曾使用过，增强物除SiC外Al2O3也研究过。 McDonels研究了SiCW和SiCP增强铝合金，得出如下结论： A：随着增强物体积分数的增加，复合材料的抗张模量增加，但增加是非线性的。对连续型纤维增强复合材料，模量值低于理论值，而且增强类型对模量无影响。 B：复合材料的屈服强度、抗张强度均随着体积分数的增加而增加，但增加的强度取决于合金类型而非增强类型。基体合金强度越高，复合材料强度越高。 四、金属基复合材料的制造 1、连续增强型金属基复合材料的制造 预成型体的制造 A：半固化带 半固化带是将纤维通过粘结剂固定在金属箔上得到的预制片，也称无纬布，因为未实现金属与纤维的复合，故又称为“生片”。（教材P255） B：喷涂带 喷涂带是用喷涂金属将排布好的纤维固定在金属箔上获得预制片的方法。等离子喷涂。 (3)纤维增强复合材料 　　金属基复合材料中的纤维根据其长度的不同可分为长纤维、短纤维和晶须，它们均属于一维增强体。 　　因此，由纤维增强的复合材料均表现出明显的各向异性特征。 当韧性金属基体用高强度脆性纤维增强时，基体的屈服和塑性流动是复合材料性能的主要特征，但纤维对复合材料弹性模量的增强具有相当大的作用。 　　对纤维状增强体性能的要求如下： A:高强度。纤维的高强度首先是为了满足复合材料强度的需要，其次还可使整个加工制造过程简单。