第二章复合材料增强材料.pptx

第二章 复合材料的增强体;第二章目录;重点;第2章 复合材料的增强体(Reinforcements) ;② 纤维状材料具有较高的柔曲性;;2.2增强材料选择原则;2.3.1 玻璃纤维特点及发展;发展概况;2.3.2 玻璃纤维组成、结构及分类;② 结构;③分类;按纤维外观分类;2.3.3 玻璃纤维的性能;化学性能;力学特性;高强度玻璃纤维;热性能;电性能;耐介质性能;2.3.4 玻璃纤维表面处理;A 玻璃球法：又称坩埚拉丝法，是将砂、石灰石和硼砂与玻璃原料干混后，大大约1260℃熔炼炉中熔融后，流入造球机制成玻璃球，把玻璃球再在坩埚中熔化拉??而得。 ;B直接熔融法：又称池窑拉丝法，即将熔炼炉中熔化的玻璃直接流入拉丝炉中拉丝。省去了制球工序，提高了热能利用率，生产能力大，成本低。世界范围内生产玻璃纤维的主要方式。 ;2.4 碳纤维(carbon fiber) ;25;分类：;2.4.2 碳纤维的制造;2.4.2.1 粘胶基碳纤维制造;2.4.2.2 聚丙烯腈基碳纤维(PAN-CF)制造;? PAN纺丝方法：通过溶剂进行湿法或干法纺丝，不能采用熔融纺丝。原因：在其熔点317℃以前开始热分解。 ? 聚丙烯腈碳纤维生产过程：? 预氧化? 高温碳化处理?石墨化;预氧化作用;碳化处理;石墨化处理;? 碳纤维和石墨纤维：不同热处理温度下的产物。;2.4.2.3 沥青基碳纤维制造;沥青基碳纤维制造工艺流程; 属于过渡形式碳，其微结构基本类似石墨，但层面的排列并不规整，属于乱层结构。随着热处理温度的升高，碳纤维的结构逐步向多晶石墨转化。温度越高，取向性越好，模量越高。纤维由二维乱层石墨结构向三维有序石墨结构转变;2.4.4 碳纤维的性能;化学性能;力学性能;2.5 硼纤维(boron fiber);;硼沉积的化学反应式：;2 有机金属法;45;2.5.4 硼纤维应用;;2.6 碳化硅纤维(SiC fiber) ;2.7 氧化铝纤维(Al2O3 fiber);2.8 晶须(whisker);2.9 有机高分子纤维;概念：是指酰胺键直接与两个芳环连接而成的线型聚合物，用这种聚合物制成的纤维即芳香族聚酰胺纤维（沿着纤维轴：共价键 垂直于纤维轴：氢键）29和49的主要区别在于热处理温度不同。49更高;Kevlar（芳纶纤维）性质: ;性能;② 耐化学性能： Kevlar纤维除少数几种强酸和强碱外，对其它介质有很好的耐化学药品性。;Kevlar纤维属自熄性材料。具有良好的耐热性。它在高温下不熔，短时间内暴露在300℃以上，强度几乎不发生变化。随着温度的上升，纤维逐渐发生热分解或碳化反应；碳化反应尤其在500℃以上较为明显。;热性能续表;制备方法;应用;3）??筑方面在高层大型建筑中，可用芳纶作水泥增强骨架，将芳纶编织成钢筋状（钢筋为金属纤维）、做成预应力混泥土加强筋，使建筑本身的重量大大减轻，在抗剪切等方面起到重要作用，如在上海东方明珠电视塔的建筑中，就使用了芳纶增强混凝土材料。芳纶也可用作建筑物的加固修复，此时现场施工方便简单，不需要重型机械设备，材质轻量化和自由度灵活，工期缩短，开支降低。4）交通工具方面在汽车工业中，芳纶常被用作轿车和卡车的驱动轴、刹车环、离合器、天然气的能源储藏罐。芳纶极适用于做高级帘子线，特别适宜于作汽车的子午线轮胎、飞机轮胎和大型汽车的外胎。商船、渔船也可采用芳纶增强材料，获得很多优点，如可用于赛艇蒙皮、复合装甲等。 ; 超高相对分子质量聚乙烯纤维(polyethylene);性能;2.10 粉体增强材料(powder or particle);利用第二相超细粒子与基体晶粒之间的弹性模量与热膨胀系数上的差异，在冷却中粒子和基体周围形成残余应力场。这种应力场与扩展裂纹尖端应力交互作用，从而产生裂纹偏转、绕道、分支和钉扎等效应，对基体起增韧作用。;?粉体增强材料除具有增强作用外，有的还具有物理作用，目的是为了制成具有特种功能复合材料。如加入银粉、石墨粉、铜粉等可改善导电性；加入铁磁粉，则具有导磁性；加入中空微珠可减少重量并可提高耐热性；加入MoS2可提高耐磨性等。;(2) 粉体材料表征;(3) 粉体材料制备;几种粉体材料