復合材料復習.doc

復合材料復習（閱讀聲明：1、答案制作參考順序：PPT書本百度；2、自己多看書，PPT。我弄錯了也未可知；3、多祈福吧，鄧爺老聶那不是劃重點，那是復習全書；4、希望大家高分通過，謝謝；5、什么，你說你看不懂？背就行，C類課當真你就輸了。）定義概念基體、增強體在復合材料中，一般情況下有一相是連續(xù)的稱為基體，另外一相以獨立的形態(tài)分布在連續(xù)相中的分散相，其力學性能優(yōu)越，對復合材料強度增強顯著，故稱為增強體，在基體與增強體間存在界面。功能體結構復合材料主要用作承力和次承力結構，要求其質量輕、強度和剛度高，能夠耐一定溫度，在有時還有其他性能要求?；旧鲜怯稍鰪婓w和基體組成:增強體承擔結構使用中的各種 載荷，基體起粘結增強體予以賦形并且傳遞應力和增韌作用。功能復合材料除了力學性能以外，還提供其他物理性能的復合材料，是由功能體（提供物理性能的基本組成單元）和基體組成的。聚合物基復合材料聚合物基復合材料是以有機聚合物為基體 、連續(xù)纖維為增強材料組成的復合材料。習慣上常把橡膠基復合材料劃入橡膠材料中，所以聚合物基體一般僅指熱固性聚合物（樹脂）與熱塑性聚合物。金屬基復合材料以金屬或合金為基體，并以纖維、晶須、顆粒等為增強體的復合材料。陶瓷基復合材料陶瓷基復合材料是以陶瓷為基體與各種纖維復合的一類復合材料。陶瓷基體可為氮化硅、碳化硅等高溫結構陶瓷。水泥基復合材料水泥基復合材料是由水硬性凝膠材料與水發(fā)生水化、硬化后形成的硬化水泥漿體作為基材，與各種無機、金屬、有機材料所組成。碳復合材料（這個有待考證，應該是碳-碳復合材料才對） 纖維增強基復合材料是由碳纖維織物增強碳或石墨化的樹脂（包括瀝青）碳以及化學氣相沉積碳所形成的復合材料，簡稱碳-碳復合材料。壓電復合材料一般是由壓電陶瓷和聚合物基體按照一定的聯(lián)接方式、一定的體積或質量比例和一定的空間幾何分布復合而成。導電復合材料導電復合材料的由導電材料和作為基體的絕緣材料復合得到的具體有導電功能的材料。阻尼復合材料把振動能吸收并轉化為其它形式的能量而消耗從而減小機械振動和降低噪聲功能的復合材料。機敏復合材料機敏材料的具有感知周圍環(huán)境變化且能針對這種變化能做出適當反應的材料，即機敏材料具有自診斷功能、自適應功能、自修復或自愈合功能。機敏材料不是一種單純的材料，而是兩種和兩種以上的功能材料的組合，這類材料往往以復合材料結構的形式存在。機敏復合材料是機敏材料的主要成員。碳纖維碳纖維（CF）是先進復合材料最常用的也是最重要的增強體。碳纖維是由不完全石墨結晶沿纖維軸向排列的一種多晶的新型無機非金屬材料?；瘜W組成中碳元素的含量達95以上。納米粉體（就是納米材料，尼瑪?。┘{米材料是指尺度為1nm100nm的超微粒經(jīng)壓制、燒結或濺射而成的凝固態(tài)固體。納米復合材料納米復合材料是指分散相尺度至少有一維小于100nm的復合材料。原位復合技術（原位復合的原理）根據(jù)材料設計的要求選擇適當?shù)姆磻獎庀?、液相或固相），在適合的溫度下借助于基材之間的物理化學反應，原位生成分布均勻的第二相（或稱增強相）自蔓延（SHS）復合技術自蔓延高溫合成（SHS）是利用配合的原料自身燃燒反應放出的熱量使化學反應過程自發(fā)地持續(xù)進行。自蔓延復合技術是在自蔓延高溫合成的基礎上發(fā)展起來的一種新的復合技術而已。梯度復合技術（這個我不知道，自己想辦法。附上一個梯度功能材料）梯度復合材料（FGM）：基于一種全新的材料設計概念而開發(fā)的新型功能材料，由于材料構成要素（成分、組織結構等）在幾何空間上連續(xù)變化，從而得到性能在幾何空間上也是連續(xù)變化的非均質材料，因而在復雜環(huán)境下使用時，要比均質的材料具有更大的優(yōu)勢。復合材料可靠性所謂可靠性，是指系統(tǒng)或者部件在給定的使用期間，在給定的環(huán)境條件下，能夠順利地完成原設計性能的概率。復合材料的可靠性包括三個方面的內容：1、組成材料的多重性；2、材料結構工藝的同步性；3、材料結構的可設計性。復合材料界面復合材料的界面是指基體與增強物之間化學成分有顯著變化的、構成彼此結合的、能起載荷傳遞作用的微小區(qū)域。思考題1復合材料分類方法有哪些？按性能高低分:常用復合材料和先進復合材料（以碳、芳綸、陶瓷等纖維和晶須等高性增強體與耐高溫的高聚物、金屬、陶瓷和碳（石墨）等構成的復合材料。按用途分:結構復合材料和功能復合材料什么是新型的增強體?如何分類?無機類新型的增強體有哪些?新型纖維增強體(高性能纖維增強體):強度在18cN/dtex，1tex=10-6kg/m以上,模量在440cN/dtex以上的纖維,是結構型先進復合材料的關鍵組成部分。按增強相的形態(tài)分：顆粒增強，晶須或者不連續(xù)纖維增強，連續(xù)纖維增強無機類新型的增強體：碳纖維（CF）、氧化鋁纖維、碳化硅系列纖維、特種玻璃纖維等無機纖維。功能復合材料有哪些種類。 功能復合材料包括：具有聲、光、電、磁、熱、機械（如摩擦、阻尼等）功能作用的各種材料。碳復合耐火材料抗氧化性基本原理？ 為了防止含碳耐火材料的氧化，常用的含碳耐火材料的抗氧化方法就是添加劑法，經(jīng)常采用金屬鋁、金屬硅、碳化硅和碳化硼作為抗氧化劑。添加劑法的作用原理大致可以分為兩個方面：一方面是從熱力學角度出發(fā)，即在工作溫度下，添加劑或其與C反應的生成物與O的親和力比C與O的親和力大，優(yōu)先于C被氧化，從而起到保護C的作用；另一方面是從動力學角度來考慮，添加劑與O2、CO或C反應生成的化合物能改變材料的顯微結構，如增加致密度，堵塞氣孔，阻礙O及反應產(chǎn)物的擴散等。還有一種方法是在含碳質材料中加入了抗氧化劑，抗氧化劑在高溫、氧化氣氛中起到保護石墨不被氧化的機理是：比石墨更容易和氧反應；形成特殊結構，如保護膜等保護石墨少被氧化。什么是復合材料界面? 不再累述。界面結合強度的表征的技術方法有哪些？界面的結合強度一般是以分子間力、表面張力(表面自由能)等表示的，而實際上有許多因素影響著界面結合強度。如表面的幾何形狀、分布狀況、紋理結構；表面吸附氣體和蒸氣程度；表面吸水情況，雜質存在；表面形態(tài)在界面的溶解、浸透、擴散和化學反應；表面層的力學特性，潤濕速度等。思考題2自愈合抗氧化陶瓷/碳復合材料有什么特點? 多層涂層、梯度涂層雖然可以做到消除熱應力引起的裂紋，但是當涂層受到外界機械損傷后，很容易失去防氧化的功能。自愈合抗氧化是為克服表面防護的上述缺點而提出的以實現(xiàn)碳材料整體抗氧化為目的的方法高性能混凝土的工藝特點如何? 配制高性能混凝土的要點有哪些？高性能混凝土技術特性在于高密實型。它應具有高抗?jié)B性（高耐久性的關鍵性能），高體積穩(wěn)定性（低干縮、低徐變、低溫度應變率和高彈性模量），適當?shù)母呖箟簭姸龋己玫氖┕ば裕ǜ吡鲃有?、高粘聚性、自密實）。配制高性能混凝土的要點是：（1）須摻入與所用水泥具有相容性的高效減水劑，以降低水灰比（減水）；（2）須摻入一定量活性的細摻合料，如硅灰、磨細礦渣、優(yōu)質粉煤灰等（摻細）；（3）選用合適的集料，特別是粗集料（級配）。水泥基功能復合材料和智能復合材料有哪些種類? 水泥基導電復合材料、水泥基磁性復合材料、水泥基智能和機敏復合材料（仿生自愈傷水泥基復合材料、仿生自生水泥基復合材料）以水泥基復合材料向高性能混凝土的發(fā)展過程談談耐火澆注料發(fā)展方向如何？談毛線，我只能說兩者差不多，自個看PPT總結去。這是澆注料的優(yōu)點：澆注料的生產(chǎn)，省去壓制成型和燒成工序，大大簡化了工藝和設備，有利于產(chǎn)量提高和成本降低，且生產(chǎn)靈活性較大，能耗較小。另外，配制高性能混凝土的工藝要點和澆注料一樣。從3方面扯吧：1、澆注料用瘠性耐火材料；2、澆注料用結合劑；3、澆注料的配制與施工。陶瓷基層狀復合材料的發(fā)展如何? 結構設計方面更趨于仿生化、復雜化，以達到更高的綜合使用性能制備工藝更趨于實用化、簡單化，以滿足工業(yè)上大規(guī)模使用。開展疲勞、蠕變、耐久性等使用性能功能的研究，探究其失效機理及壽命預測，為該復合材料的安全使用提供理論指導。開展陶瓷基層狀復合材料的強韌化機制及設計理論的研究。改善聚合物基復合材料有哪些原則？（這個應該是改善它的界面原則）1、改善樹脂基體對增強材料的浸潤程度2、適度的界面粘結3、減少復合材料成型中形成的殘余應力4、調節(jié)界面內應力、減緩應力集中思考題3什么是熔體浸滲技術?有哪些特點？你知道有哪些相關技術。在耐火材料有哪些應用？它是在高溫下金屬熔體依靠毛細管力作用向多孔預形體內滲透的材料合成制備技術。特點（優(yōu)點）：1）借助熔體與預制件接觸時所受到的毛細管壓力，可獲得致密、具有連續(xù)顯微結構的制品；2）預制件可預先制成所需的各種形狀，滲入后制品保形性好，尺寸可精確控制，只需經(jīng)簡單加工工藝便可使用；3）制品為顆粒增強增韌復合材料，具有理想的綜合力學及其他性能；4）整個工藝過程簡單，相對成本低廉。相關技術：早期的自發(fā)滲入方法（1） 醮液法（2）浸液法（3）上置法耐材應用：（制備高溫耐材）間接自發(fā)滲入法制備：在高溫下與SiC粉體預制件直接接觸時。CoSi、Fe3Si、Fe5Si3和FeSi熔體幾乎在瞬間覆蓋了預制件的全部表面，形成一密封層。溶膠凝膠法制備復合材料的基本原理和基本過程？ 簡單的講，溶膠凝膠法就是用含高化學活性組分的化合物作前驅體，在液相下將這些原料均勻混合，并進行水解、縮合化學反應，在溶液中形成穩(wěn)定的透明溶膠體系，溶膠經(jīng)陳化膠粒間緩慢聚合，形成三維空間網(wǎng)絡結構的凝膠，凝膠網(wǎng)絡間充滿了失去流動性的溶劑，形成凝膠。凝膠經(jīng)過干燥、燒結固化制備出分子乃至納米亞結構的材料。納米粉體和納米復合材料的制備方法有哪些?納米粉體的制備方法大致分為物理和化學兩大類。納米粉體的物理制備方法：1、惰性氣體冷凝法制備納米粉體；2、高能機械球磨法制造納米粉體；3、其它制備方法：電子束蒸發(fā)法、激光剝離法、RF濺射法等，主要用來制備納米薄膜，也被用來生產(chǎn)納米金屬和陶瓷。納米粉體的化學制備方法：1、濕化學法制備納米粉體；2、水熱法；3、冰凍干燥法；4、微乳液法。還有化學氣相法。材料復合新技術有哪些? 以在材料合成過程中于基體中產(chǎn)生彌散相且與母體有良好相容性、無重復污染為特點的原位復合技術（In-situ）；以自放熱、自潔凈和高活性、亞穩(wěn)結構產(chǎn)物為特點的自蔓延高溫復合技術(self-propagating high-temperature synthesis，SHS);以組分、結構及性能漸變?yōu)樘攸c的梯度復合技術；以攜帶電荷基體通過交替的靜電引力來形成層狀高密度、納米級均勻分散為特點的分子自組裝技術；以依靠分子識別現(xiàn)象進行有序堆積而形成超分子結構的超分子復合技術。金屬基復合材料的界面結合方式有哪些?金屬基復合材料的界面結合方式與聚合物基復合材料有所不同，其界面結合基本上可分為四類。 化學結合物理結合擴散結合機械結合思考題4什么是材料的再生和回收?請說明三種方法。 再生是指使用后的物件仍以材料的形式進行再加工成為制品。如:塑料廢件可以在一定的溫度和壓力下利用材料的塑性流動模塑成另外形狀的制件?；厥談t是把原廢品進行分解處理，獲得部分原材料及一定能量。如:熱固性聚合物采用熱裂解的方式將其分解成燃氣、燃油或者殘渣，并回收一些熱能。再生方法：熱塑性聚合物基復合材料的再生1） 破碎方法；2）塑性成型方法；3）注射成形。低熔點金屬基復合材料的再生可以將復合材料加熱重熔來再生?；厥辗椒ǎ鹤詈唵蔚幕厥辗绞绞菍⒕酆衔锘鶑秃喜牧戏贌?，以回收熱能。熱固性聚合物基復合材料的回收機械回收和化學回收。熱塑性聚合物基復合材料的回收1） 熱塑性聚合物基復合材料除了熱壓再生處理外，也可以用上述裂解法、反相氣化法或催化解聚法來回收增強體、填料、化學品或燃料，但要權衡經(jīng)濟性和實際效果；2）熱塑性聚合物基體能被溶劑溶解，可以采用溶劑回收的方法金屬基復合材料的回收A 熔融鹽處理法 B 電磁分離法C 化學溶解方法復合材料可靠性存在哪些問題? 1）材料特性知識的缺乏；2）材料性能的分散性；3）制備工藝的不穩(wěn)定性；4）實驗方法的不完善；5）統(tǒng)計數(shù)據(jù)不足；6）對復合材料性能隨時間變化的規(guī)律和知識掌握不夠；7）其他問題：如從試件獲得的特性用于實際構件的修正方法問題；材料性能的分析方法與綜合評價問題；材料的優(yōu)化應用問題；材料失效的合理判據(jù)問題；新材料的信息與數(shù)據(jù)更為不足的問題等。復合材料設計的基本思想是什么? 根據(jù)外部環(huán)境的變化與要求來設計具有不同特性與性能的復合材料，以滿足工程實際對高性能復合材料及結構的要求。這種可設計的靈活性和復合材料具有的優(yōu)良特性使