第3章 復(fù)合材料的增強(qiáng)體

1、復(fù)合材料郭連貴郭連貴湖北工程學(xué)院化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院湖北工程學(xué)院化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院石墨烯石墨烯第第3章章 復(fù)合材料的增強(qiáng)體復(fù)合材料的增強(qiáng)體多壁碳納米管多壁碳納米管l 掌握增強(qiáng)體的概念及分類成掌握增強(qiáng)體的概念及分類成l 掌握幾種無機(jī)非金屬纖維的制備及其性能特點(diǎn)掌握幾種無機(jī)非金屬纖維的制備及其性能特點(diǎn)l 了解金屬絲纖維、有機(jī)纖維的性能特點(diǎn)了解金屬絲纖維、有機(jī)纖維的性能特點(diǎn)l 了解晶須及顆粒增強(qiáng)物的性能特點(diǎn)了解晶須及顆粒增強(qiáng)物的性能特點(diǎn)3.1 增強(qiáng)體的概念和分類增強(qiáng)體的概念和分類一、增強(qiáng)體的概念一、增強(qiáng)體的概念3.1 增強(qiáng)體的概念和分類增強(qiáng)體的概念和分類二、增強(qiáng)體的分類二、增強(qiáng)體的分類3.1 增強(qiáng)體的

2、概念和分類增強(qiáng)體的概念和分類二、增強(qiáng)體的分類二、增強(qiáng)體的分類 碳纖維是由碳元素組成的一種高性能增強(qiáng)纖維。最高強(qiáng)度可達(dá)碳纖維是由碳元素組成的一種高性能增強(qiáng)纖維。最高強(qiáng)度可達(dá)7000MPa，彈性模量可達(dá)，彈性模量可達(dá)900GPa，密度約為，密度約為1.82.1g/cm3，并具有低，并具有低熱膨脹、高導(dǎo)熱、耐磨、耐高溫、耐腐蝕等性能。熱膨脹、高導(dǎo)熱、耐磨、耐高溫、耐腐蝕等性能。碳纖維由高度取向的石墨片層組成，具有明顯的各向異性，沿纖維軸向性能高，碳纖維由高度取向的石墨片層組成，具有明顯的各向異性，沿纖維軸向性能高，沿橫向性能差。沿橫向性能差。3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維（1）碳纖維及其分類一

3、、碳纖維一、碳纖維3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維p氣相法氣相法：在惰性氣氛中小分子有機(jī)物（如烴或芳烴等）在高溫沉積而成纖維：在惰性氣氛中小分子有機(jī)物（如烴或芳烴等）在高溫沉積而成纖維。該法適宜制取短纖維或晶須。該法適宜制取短纖維或晶須。p有機(jī)纖維碳化法有機(jī)纖維碳化法：先將有機(jī)纖維經(jīng)過穩(wěn)定化處理變成耐焰纖維，然后再在惰：先將有機(jī)纖維經(jīng)過穩(wěn)定化處理變成耐焰纖維，然后再在惰性氣氛中在高溫下進(jìn)行煅燒碳化，使有機(jī)纖維失去部分碳和其他非碳原子，性氣氛中在高溫下進(jìn)行煅燒碳化，使有機(jī)纖維失去部分碳和其他非碳原子，形成以碳為主要成分的纖維。此法可制備連續(xù)長纖維。形成以碳為主要成分的纖維。此法可制備連續(xù)長纖

4、維。（2）碳纖維的制造3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維v 制造碳纖維的主要原材料： 聚丙烯腈（PAN）纖維： 黏膠碳纖維； 瀝青碳纖維3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維（3）碳纖維的結(jié)構(gòu)3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維（4）碳纖維的性能3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維（4）碳纖維的性能3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維（4）碳纖維的性能3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維15二、硼纖維（B） 硼纖維具有較低的密度（2.42.6g/cm3）、較高的強(qiáng)度（3.45GPa）、很高的彈性模量（400）和熔點(diǎn)（2000以上）及較高的高溫強(qiáng)度。3.2 無

5、機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維16v硼纖維的制造： 2BCl3+3H22B+6HCl 采用化學(xué)氣相法在一根受熱的鎢絲或碳絲上沉積而成。3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維17硼纖維制造技術(shù)的改進(jìn)： 采用成本低廉、表面涂鎢（或碳）的石英玻璃纖維芯材替代鎢絲和碳絲； 改進(jìn)設(shè)備：采用輔助外部加熱裝置和射頻加熱裝置實(shí)現(xiàn)反應(yīng)溫度的均勻分布； 對(duì)硼纖維進(jìn)行后處理：化學(xué)處理（消除表面缺陷）和表面涂層處理（增加硼纖維的輔助保護(hù)層，使其在高溫下不與基材反應(yīng)）3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維硼纖維的性能： 較低的密度、較高的強(qiáng)度； 很高的彈性模量和熔點(diǎn)以及較高的高溫強(qiáng)度。18三、碳化硅纖維（SiC） 碳化硅纖維具

6、有優(yōu)異的力學(xué)性能（如直徑為1015m的纖維，拉伸強(qiáng)度為25003000MPa，彈性模量為180200GPa，密度為2.55g/cm3）、耐熱氧化性能、耐化學(xué)腐蝕性能。3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維193.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維SiC纖維的制造： 化學(xué)氣相沉積法： CH3SiCl3SiC+3HCl 前驅(qū)體法（燒結(jié)法）：SiC纖維的應(yīng)用： 噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片、飛機(jī)螺旋槳受力部件、大口徑軍用步槍槍筒套管、坦克履帶、火箭推進(jìn)劑傳送系統(tǒng)、先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)的垂直安定面、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)外殼等。20四、氧化鋁纖維 氧化鋁纖維具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性能，抗拉伸強(qiáng)度大，彈性模量高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐高溫，多

7、用于高溫結(jié)構(gòu)材料，也可用做高溫絕緣濾波器材料。3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維21v氧化鋁短纖維制備： 離心甩絲法：將熔融的氧化鋁陶瓷熔體流落到高速旋轉(zhuǎn)的離心輥上，甩成細(xì)纖維。3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維22v氧化鋁長纖維制備： 燒結(jié)法：以Al2O3細(xì)粉與Al(OH)3及少量Mg(OH)2混合成一定黏度的紡絲料進(jìn)行干法紡絲，紡成的絲在1000以上高溫?zé)Y(jié)成Al2O3纖維，為減少表面缺陷，常在纖維表面途覆一層0.1m的SiO2涂層。 先驅(qū)體法：將烷基鋁或烷氧基鋁與水進(jìn)行水解縮合為聚鋁氧烷，再與有機(jī)聚合物混合制成漿液，用干法紡絲后，在空氣中逐步加熱，形成-Al2O3纖維。 熔融法：將A

8、l2O3在坩堝中加熱熔化（約2400），熔融的氧化鋁通過噴絲板，以一定的速率拉出，冷卻凝固形成直徑為50500m的氧化鋁連續(xù)纖維。3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維23五、SiN纖維 氮化硅纖維力學(xué)性能與碳化硅纖維類似，且耐化學(xué)腐蝕，絕緣性能優(yōu)越。3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維24六、玻璃纖維 玻璃纖維是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經(jīng)高溫熔制、拉絲、絡(luò)紗、織布等工藝制成，單絲直徑為幾微米到幾十微米。3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維25無堿玻璃纖維（無堿玻璃纖維（E玻纖玻纖）：以鈣鋁硼硅酸鹽組成，纖維強(qiáng)度高，耐熱性和電性能優(yōu)）：以鈣鋁硼硅酸鹽組成，纖維強(qiáng)度高，耐熱性和電性能優(yōu)良，抗大氣侵

9、蝕，化學(xué)穩(wěn)定性較好（不耐酸）。堿性氧化物含量小于良，抗大氣侵蝕，化學(xué)穩(wěn)定性較好（不耐酸）。堿性氧化物含量小于1%。中堿玻璃纖維：堿金屬氧化物含量在中堿玻璃纖維：堿金屬氧化物含量在11.5%12.5%之間。耐酸性好，強(qiáng)度不如之間。耐酸性好，強(qiáng)度不如E玻玻纖，價(jià)格便宜。纖，價(jià)格便宜。有堿玻璃（有堿玻璃（A玻璃）纖維：含堿量高，強(qiáng)度低，對(duì)潮氣侵蝕敏感，很少用作增強(qiáng)材玻璃）纖維：含堿量高，強(qiáng)度低，對(duì)潮氣侵蝕敏感，很少用作增強(qiáng)材料。堿性氧化物含量大于料。堿性氧化物含量大于12%。特種玻璃纖維特種玻璃纖維3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維1、玻璃纖維的分類2、玻璃纖維的化學(xué)組成 3.2 無機(jī)非金屬纖維無

10、機(jī)非金屬纖維27u玻璃纖維的物理性能 玻璃纖維拉伸強(qiáng)度高，防火，防霉，防蛀，耐高溫和電絕緣性能好。缺點(diǎn)是脆性大，易折斷，模量低，不耐磨，長期放置強(qiáng)度會(huì)稍有下降，對(duì)人的皮膚有刺激性。3、玻璃纖維的性能3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維28（1）外觀和比重：表面光滑，密度2.164.30g/cm3。（2）表面積大（3）玻璃纖維的力學(xué)性能：拉伸強(qiáng)度高（15004000MPa） 原因：微裂紋理論微裂紋理論：玻璃纖維高溫成型時(shí)減少了玻璃溶液的不均勻性，使微裂紋產(chǎn)生機(jī)會(huì)減少。玻璃纖維斷面較小，隨著表面積減少，微裂紋存在概率也相應(yīng)減少。 影響因素：纖維直徑大小纖維直徑大?。ㄖ睆叫?，拉伸強(qiáng)度大），纖維長度纖

11、維長度（長度增加拉伸強(qiáng)度下降），纖維化學(xué)組成纖維化學(xué)組成（含堿量增加，強(qiáng)度下降），纖維存放時(shí)間纖維存放時(shí)間（存放時(shí)間越長，拉伸強(qiáng)度下降），纖維負(fù)荷時(shí)間纖維負(fù)荷時(shí)間（時(shí)間越長，拉伸強(qiáng)度下降），纖維成型方式纖維成型方式（玻璃硬化速度越快，拉伸強(qiáng)度越高）等。3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維29纖維直徑/m拉伸強(qiáng)度/MPa纖維直徑/m拉伸強(qiáng)度/MPa16017519.1942106.729715.2130070.63569.7167050.85606.6233033.57004.2350024.18213.33450玻璃纖維拉伸強(qiáng)度與直徑的關(guān)系玻璃纖維拉伸強(qiáng)度與直徑的關(guān)系3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)

12、非金屬纖維30纖維長度/mm纖維直徑/m拉伸強(qiáng)度/MPa513.015002012.512109012.7860156013.0720玻璃纖維拉伸強(qiáng)度與長度的關(guān)系玻璃纖維拉伸強(qiáng)度與長度的關(guān)系3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維31（4）玻璃纖維的耐磨性和耐折性： 這兩個(gè)性能均很差。纖維表面吸附水分后能加速裂紋擴(kuò)展，降低其耐磨性和耐折性。（5）玻璃纖維的熱性能：導(dǎo)熱系數(shù)小0.035W/(m.K) 應(yīng)用于絕熱材料； 耐熱性較高（軟化點(diǎn)550580）熱處理對(duì)強(qiáng)度的影響：300下經(jīng)24h，強(qiáng)度下降20%； 400下經(jīng)24h，強(qiáng)度下降50%； 500下經(jīng)24h，強(qiáng)度下降70%； 600下經(jīng)24h，強(qiáng)度下

13、降80%；3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維32（6）玻璃纖維的電性能： 玻璃纖維的導(dǎo)電性主要取決于化學(xué)組成、溫度和濕度。 無堿纖維的電絕緣性比有堿纖維優(yōu)越，堿金屬離子增加，電絕緣性能變差；溫度升高，電阻率下降；濕度增加電阻率下降。 在玻璃纖維中加入大量的氧化鐵、氧化鉛、氧化銅、氧化鉍或氧化釩，會(huì)使纖維具有半導(dǎo)體性能。在玻璃纖維表面涂覆金屬或石墨，可獲得導(dǎo)電纖維。3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維33（7）光學(xué)性能 玻璃纖維的透光性比玻璃差，但仍具有優(yōu)良的光學(xué)性能。 玻璃纖維可用于通信領(lǐng)域以傳送光束或光學(xué)物象。3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維34 玻璃纖維除對(duì)氫氟酸、濃堿、濃磷酸外，對(duì)

14、所有化學(xué)藥品和有機(jī)溶劑都有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維u玻璃纖維的化學(xué)性能35影響玻璃纖維化學(xué)穩(wěn)定性的因素： 玻璃纖維的化學(xué)成分：主要取決于二氧化硅及堿金屬氧化物的含量。二氧化硅含量多穩(wěn)定性增強(qiáng)，堿金屬氧化物多則使穩(wěn)定性降低。 纖維表面情況：纖維比表面增大，其相應(yīng)的耐腐蝕性降低。 侵蝕介質(zhì)體積和溫度：溫度升高，化學(xué)穩(wěn)定性降低；介質(zhì)體積越大，對(duì)纖維侵蝕越嚴(yán)重。3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維36 三個(gè)步驟：制球、拉絲、紡織三個(gè)步驟：制球、拉絲、紡織（1）制球：將砂、石灰石、硼酸等玻璃原料干混后，送入玻璃熔窯內(nèi)（約1260）制成玻璃液，玻璃液從熔窯中緩慢流出，經(jīng)制球機(jī)

15、制成直徑約為1.8cm的玻璃球。（2）拉絲：使用拉絲機(jī)進(jìn)行。拉絲過程中用浸潤劑的作用：拉絲過程中用浸潤劑的作用： 原絲中的纖維不散亂而能相互粘附在一起；原絲中的纖維不散亂而能相互粘附在一起； 防止纖維間磨損；防止纖維間磨損； 愿絲相互間不黏結(jié)在一起；愿絲相互間不黏結(jié)在一起； 便于紡織加工。便于紡織加工。（3）紡織：使用紡織機(jī)和織布機(jī)。4、玻璃纖維的制造3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維常用浸潤劑：常用浸潤劑：石蠟乳劑和聚醋酸乙烯酯石蠟乳劑和聚醋酸乙烯酯37 玻璃纖維與無機(jī)玻璃的本質(zhì)結(jié)構(gòu)相同 是一種具有短距離網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的非晶結(jié)構(gòu)，因此稱為“凝固的過冷液體”5、玻璃纖維的結(jié)構(gòu)3.2 無機(jī)非金屬纖維

16、無機(jī)非金屬纖維v 高強(qiáng)度玻璃纖維：鎂鋁硅酸鹽玻璃纖維（S玻璃纖維） SiO2：65%，Al2O3：25%，MgO：10%硼硅酸鹽玻璃纖維： SiO2：4050%，Al2O3：1929%，B2O3：1020%，Li2O：0.11%6、幾種特種玻璃纖維簡介3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維39v高模量玻璃纖維 比一般玻璃纖維的模量提高1/3以上：9.4104 SiO2 53.7%, CaO 12.7%, MgO 9%, BeO 8%, ZrO2 2%, TiO2 7.9%, Li2O 3%, Fe2O3 0.5%3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維40v耐高溫玻璃纖維（1）石英纖維：用高純度(9

17、9.5%二氧化硅)天然石英晶體制成的纖維。主要性能： 軟化溫度高，可達(dá)軟化溫度高，可達(dá)1250以上以上 膨脹系數(shù)小膨脹系數(shù)小 電性能好電性能好 能耐能耐100200 濃酸的侵蝕，耐堿性稍差些濃酸的侵蝕，耐堿性稍差些 在在2504700m的光譜區(qū)內(nèi)，有較高的透過率。的光譜區(qū)內(nèi)，有較高的透過率。石英纖維廣泛用在電機(jī)制造、光通訊、火箭及原子反應(yīng)堆工程等方面。石英纖維廣泛用在電機(jī)制造、光通訊、火箭及原子反應(yīng)堆工程等方面。3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維41（2）高硅氧玻璃纖維 是用浸析法將高鈣硼硅酸鹽玻璃纖維中的可溶物析出，從而制得的二氧化硅含量在95%以上的纖維。其耐熱性能與石英纖維相似，但其強(qiáng)

18、度較低，僅為普通無堿纖維強(qiáng)度的十分之一。 其價(jià)格低廉，廣泛用于宇宙航空、火箭等方面。3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維42（3）鋁硅酸鹽玻璃纖維 是以高齡土、鋁礬土、藍(lán)晶石為原料，在高頻爐、電弧爐或其他高溫爐中熔化，用吹制法制成的玻璃纖維。Al2O3含量占50%以上，熔化溫度為1760，最高使用溫度為1260 。主要用作絕緣材料和隔熱材料，多用于火箭、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、原子反應(yīng)堆等。3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維43v空心玻璃纖維 采用鋁硼硅酸鹽玻璃原料，用特制拔絲爐拔絲制成。呈中空狀態(tài)，質(zhì)輕，剛性好，彈性模量較高，電性能好，導(dǎo)熱系數(shù)低，較脆，纖維直徑一般為1017m。適用于航空與海底裝備。

19、3.2 無機(jī)非金屬纖維無機(jī)非金屬纖維v高強(qiáng)鋼絲、不銹鋼絲增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料v難熔金屬（鎢、釷）絲增強(qiáng)鎳基耐熱合金v金屬絲制備工藝流程：合金熔煉合金熔煉鑄造鑄造盤條盤條熱拔熱拔粗絲粗絲冷拔退火冷拔退火金屬絲金屬絲3.3 金屬絲（纖維）金屬絲（纖維）針狀金屬纖維針狀金屬纖維 國外又稱凱芙拉（國外又稱凱芙拉（kevlar）纖維。）纖維。q 1968年由杜邦（DuPont）公司研制成功，當(dāng)時(shí)登記的商品名稱為Aramid，1973年定名為Kevlar纖維（凱芙拉或芳綸纖維）q Kevlar纖維的品種很多（20多種），常用的有Kevlar、Kevlar29（芳綸14）和Kevlar49（芳綸1414）。杜邦

20、至今未公開這三種Kevlar纖維真實(shí)的化學(xué)結(jié)構(gòu) 有關(guān)的分析結(jié)果認(rèn)為，Kevlar49纖維所用原料為對(duì)苯二胺與對(duì)苯二甲酰縮聚而成，即聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺。3.4 有機(jī)纖維（芳綸纖維）有機(jī)纖維（芳綸纖維）46v芳綸纖維的制造：q 將原料溶于濃硫酸中，制成各向異性液晶溶液q 紡絲液擠壓噴絲干濕紡溶劑萃取與洗滌干燥Kevlar29纖維在氮?dú)獗Ｗo(hù)下經(jīng)550熱處理Kevlar49纖維3.4 有機(jī)纖維（芳綸纖維）有機(jī)纖維（芳綸纖維）47v性能特點(diǎn) 力學(xué)性能：拉伸強(qiáng)度大，可達(dá)力學(xué)性能：拉伸強(qiáng)度大，可達(dá)3773MPa，沖擊性能好；彈性模量，沖擊性能好；彈性模量高，高，1.271.57105MPa；密度小，；密度

21、小，1.44g/cm3。 熱學(xué)性能：熱穩(wěn)定性好，耐火不熔；熱膨脹系數(shù)具有各向異性的熱學(xué)性能：熱穩(wěn)定性好，耐火不熔；熱膨脹系數(shù)具有各向異性的特點(diǎn)。特點(diǎn)。 化學(xué)性能：耐中性介質(zhì)，易受酸堿侵蝕，耐水性較差?；瘜W(xué)性能：耐中性介質(zhì)，易受酸堿侵蝕，耐水性較差。3.4 有機(jī)纖維（芳綸纖維）有機(jī)纖維（芳綸纖維）48v用途 航空方面航空方面：整流罩、窗框、天花板、隔板、地板、艙壁、艙門、行李架、座椅、：整流罩、窗框、天花板、隔板、地板、艙壁、艙門、行李架、座椅、機(jī)翼前緣、方向舵、安定面翼尖、尾錐、應(yīng)急出口系統(tǒng)構(gòu)件等。機(jī)翼前緣、方向舵、安定面翼尖、尾錐、應(yīng)急出口系統(tǒng)構(gòu)件等。 航天方面航天方面：火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、壓力

22、容器、宇宙飛船的駕駛艙、通風(fēng)管道等。：火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、壓力容器、宇宙飛船的駕駛艙、通風(fēng)管道等。 軍事應(yīng)用軍事應(yīng)用：飛機(jī)、坦克、裝甲車、艇的防彈構(gòu)件、頭盔和防彈衣等。：飛機(jī)、坦克、裝甲車、艇的防彈構(gòu)件、頭盔和防彈衣等。 民用民用：造船業(yè)、汽車業(yè)、體育器具（曲棍球棒、高爾夫球棒、網(wǎng)球拍、標(biāo)槍、弓：造船業(yè)、汽車業(yè)、體育器具（曲棍球棒、高爾夫球棒、網(wǎng)球拍、標(biāo)槍、弓、釣魚桿、滑雪撬等。、釣魚桿、滑雪撬等。 繩索繩索：如深海作業(yè)用電纜、輪胎簾子線等。：如深海作業(yè)用電纜、輪胎簾子線等。3.4 有機(jī)纖維（芳綸纖維）有機(jī)纖維（芳綸纖維）493.5 晶須及顆粒增強(qiáng)物晶須及顆粒增強(qiáng)物 作為增強(qiáng)物用的晶須和顆粒主要是

23、陶瓷，如SiC，Al2O3，B4C，TiC等，尤其是陶瓷顆粒，其性能穩(wěn)定、成本低，可用來增強(qiáng)金屬基、陶瓷基和聚合物基復(fù)合材料。 用于金屬基和陶瓷基復(fù)合材料的晶須有SiC、Al2O3、9Al2O32B2O3 、2Al2O3B2O3等，TiC、Si3N4等晶須其成本較高而用的較少。 晶須是在人工控制條件下生長的細(xì)小單晶，直徑為0.21m，其缺陷小，強(qiáng)度高。50v晶須增強(qiáng)物SiC晶須（高強(qiáng)度、高模量、導(dǎo)熱性好） SiO2+3CSiC+CO碳（炭黑）等碳（炭黑）等SiO2催化劑催化劑混合混合加熱反應(yīng)加熱反應(yīng)1500反應(yīng)生成反應(yīng)生成SiC焙燒焙燒脫碳脫碳分選分選凈化凈化SiC晶須成品晶須成品3.5 晶須

24、及顆粒增強(qiáng)物晶須及顆粒增強(qiáng)物51晶須材料晶須材料密度（密度（g/cm3）熔點(diǎn)熔點(diǎn)/拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度/MPa彈性模量彈性模量/GPaAl2O33.9208213800276004821033AlN3.321991380020700344BeO1.825491380019300689B4C2.524496900448C(石墨石墨)2.2535932000980SiC3.15231669003400480820Si3N43.21899340010000379晶須性能晶須性能3.5 晶須及顆粒增強(qiáng)物晶須及顆粒增強(qiáng)物52n顆粒增強(qiáng)體q顆粒增強(qiáng)體：用以改善基體材料性能的顆粒狀材料顆粒增強(qiáng)體：用以改善基體材

25、料性能的顆粒狀材料q顆粒增強(qiáng)體的特點(diǎn)是顆粒增強(qiáng)體的特點(diǎn)是選材方便選材方便，可根據(jù)不同的性能要求選用不，可根據(jù)不同的性能要求選用不同的顆粒增強(qiáng)體。同的顆粒增強(qiáng)體。q顆粒增強(qiáng)體顆粒增強(qiáng)體成本低成本低，易于批量生產(chǎn)。，易于批量生產(chǎn)。3.5 晶須及顆粒增強(qiáng)物晶須及顆粒增強(qiáng)物53v 具有高強(qiáng)度、高模量、耐熱、耐磨、耐高溫的陶瓷和石墨等非金屬顆粒 如碳化硅、氧化鋁、氮化硅、碳化鈦、碳化硼、石墨、細(xì)金剛石等。剛性顆粒增強(qiáng)體（Ragid Particle Reinforcement）3.5 晶須及顆粒增強(qiáng)物晶須及顆粒增強(qiáng)物54n顆粒增強(qiáng)體以很細(xì)的粉末（一般在顆粒增強(qiáng)體以很細(xì)的粉末（一般在10m以下）加入到金屬基以下）加入到金屬基和陶瓷基中起提高和陶瓷基中起提高耐磨、耐熱、強(qiáng)度、模量和韌性耐磨、耐熱、強(qiáng)度、模量和韌性的作用的作用q在在Al合金中加入體積為合金中加入體積為30%，粒徑為，粒徑為0.3m的的Al2O3顆粒，材料在顆粒，材料在300時(shí)的拉伸強(qiáng)度仍可達(dá)時(shí)的拉伸強(qiáng)度仍可達(dá)220MPa，并且所加入的，并且所加入的顆粒越細(xì)顆粒越細(xì)，復(fù)合，復(fù)合材料的硬度和強(qiáng)度越高。材料的硬度和強(qiáng)度越高。q在在Si3N4陶瓷中加入體積為陶瓷中加入體積為20%的的TiC顆粒，可使其韌性提高顆粒，可使其韌性提高5%。3.5 晶須及顆粒增強(qiáng)物晶須及顆粒增強(qiáng)物55延性顆粒增強(qiáng)體（Ductile Particle