第一章无机复合材料概述.ppt

Ti 3 SiC 2 /M 复合材料在高速列车受电弓滑板上的应用 Al/Ti 3 SiC 2 和 Cu/carbon 的磨损 10 20 30 40 50 60 70 0 2 4 6 8 Cu/Carbon Sliding against copper disk under 0.8 MPa Al/Ti 3 SiC 2 W e i g h t l e s s o f b l o c k s ( m g ) Sliding speed (m/s) 网线材料（铜导线）的磨损 四、典型的复合材料及其应用 ? 聚合物基复合材料 (PMC) ? 玻璃钢 （玻璃纤维增强塑料， GFRP) ? 碳纤维增强聚合物基复合材料 （ CFRP ） ? 金属基复合材料 (MMC) ? 陶瓷基复合材料 （ CMC ） ? 碳 / 碳复合材料 （ C/C ） GFRP 的突出特点是密度低、比强度高。其密度为 1.6 ～ 2.0g/cm 3 ， 比轻金属铝还低；而比强度要比最高强度的合金钢还高 3 倍，“玻璃 钢”的名称就是由此而来。此外，玻璃钢还具有良好的耐腐蚀性能， 在酸、碱、海水，甚至有机溶剂等介质中都很稳定，耐腐蚀性超过 了不锈钢。 玻璃钢（ GFRP ）： 应用领域： ? 航空航天工业 ? 在现代汽车工业中 ? 在石油化工工业中 ? 在体育用品方面 ? …… 大口径玻璃钢输水管道 玻璃钢输油、气管道 玻璃钢石化管道 玻璃钢化工管道 玻璃钢天线反射面 玻璃钢建筑材料用于 上海东方明珠电视塔大堂装潢 玻璃钢容器（ 200m 3 水箱） 玻璃钢捕鱼船体 玻璃钢雷达罩 各种玻璃钢型材制品 风力发电机玻璃钢叶片 耐烧蚀玻璃纤维复合材料喷管 玻璃钢应用于体育用品 碳纤维增强聚合物基复合材料 (CFRP) CFRP 密度更低，具有比玻璃钢更高的比强度和比模量，比强 度是高强度钢和钛合金的 5 ～ 6 倍，是玻璃钢的 2 倍，比模量是这些 材料的 3 ～ 4 倍。 应用领域： ? 空间和宇航中的应用 ? 航空工业（飞机）应用 ? 在军事领域的应用 ? 在建筑工业的应用 ? 在汽车工业中的应用 ? …… CFRP 在民用飞机中的应用 CFRP 在航天飞机中的应用 复合材料在直升飞机部件中的应用 复合材料垂直尾翼（图中黑色部分） 复合材料雷达罩（图中黑色部分） CFRP 在空间站大型结构桁架 及太阳能电池支架中的应用 碳纤维增强复合材料垂直尾翼 复合材料金属蜂窝夹层结构飞机构件 复合材料飞机部件的制作 碳纤维片材（复合材料）用于建筑物补强加固 金属基复合材料（ Metal Matrix Composites ） 金属基复合材料主要应用在以下领域： ? 空间和宇航中的应用 ? 在军事领域应用 ? 航空工业（飞机）应用 ? 在核反应工程中应用 ? 在汽车工业中的应用 金属基复合材料主要由金属基体（ Al 、 Ti 、 Mg 、 Superalloy 等 合金）与增强纤维（如 C f 、 SiC f 、 Al 2 O 3f 等 ) 、颗粒（如 SiC p 、 Al 2 O 3p 、 B 4 C p 等 ) 以及晶须（如 SiC w ）等复合制备而成。 复合材料 纤维含量 vol ％ 抗拉强度 MPa 拉伸模量 GPa 密 度 g/cm 3 B f /Al 50 1200 ～ 1500 200 ～ 220 2.6 CVD SiC f / Al 50 1300 ～ 1500 210 ～ 230 2.85 ～ 3.0 Nicalon SiC f / Al 35 ～ 40 700 ～ 900 95 ～ 110 2.6 C f / Al 35 500 ～ 800 100 ～ 150 2.4 Al 2 O 3f / Al 50 650 220 3.3 Al 2 O 3f / Al 50 900 130 2.9 SiC w / Al 18 ～ 20 500 ～ 620 96 ～ 138 2.8 SiC p / Al 20 400 ～ 510 ～ 100 2.8 CVD SiC f / Ti 35 1500 ～ 1750 210 ～ 230 3.9 B f / Ti 45 1300 ～