大學(xué)一年級材料學(xué)導(dǎo)論P(yáng)PT課件7-復(fù)合材料-李珍

復(fù)合材料李珍zhenli@材料與化學(xué)學(xué)院2013-3-18材料學(xué)導(dǎo)論講授內(nèi)容：4.1概述一、什么是復(fù)合材料二、復(fù)合材料的命名三、復(fù)合材料的分類四、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)五、復(fù)合材料的發(fā)展歷史六、復(fù)合材料的發(fā)展趨勢4.3增強(qiáng)材料一、玻璃纖維二、碳纖維三、硼纖維四、碳化硅纖維五、芳綸纖維六、晶須4.2復(fù)合材料的增強(qiáng)機(jī)制一、粒子增強(qiáng)型復(fù)合材料增強(qiáng)機(jī)制二、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的增強(qiáng)機(jī)制三、復(fù)合材料的界面

界面結(jié)合的類型、界面特征四、復(fù)合材料的基本性能4.4聚合物基復(fù)合材料4.5金屬基復(fù)合材料

4.6陶瓷基復(fù)合材料4.7其他復(fù)合材料纖維密度(g/cm3)軟化點(diǎn)(℃)抗拉強(qiáng)度(MPa)比強(qiáng)度(106cm)彈性模量(GPa)比模量(107cm)Kevlar-291.54—360024744.8Kevlar-491.54—3900251278.3碳纖維（普通）1.703650200011.820011.3碳纖維（高強(qiáng)）1.753650300017.122012.5碳纖維（高模）1.903650250013.145023.6硼纖維（鎢芯）2.622300280011.039015E玻璃纖維2.54700345013.77229S玻璃纖維2.50840482019.78535石英玻璃2.101660600020743.3ZrO2纖維4.81365021004.33507.1Al2O3纖維361803.5Al2O3晶須3.962040210005343011SiC晶須3.182690210006649019Si3N4晶須3.1819601400044380124.4聚合物基復(fù)合材料

一、基體類型（1）不飽和聚酯樹脂(UPE)

（2）環(huán)氧樹脂（3）酚醛樹脂（4）熱塑性樹脂二、聚合物基復(fù)合材料成型方法（1）手糊成型法：（2）噴射成型：（3）樹脂傳遞（樹脂壓注）模塑法（4）纏繞成型法（5）模壓成型工藝三、聚合物基復(fù)合材料基本性能

（1）比強(qiáng)度高

材料密度（g/cm3）拉伸強(qiáng)度(103MPa)彈性模量(105MPa)比強(qiáng)度(105cm)比模量(105cm)鋼7.81.032.10.130.27鋁合金2.80.470.750.170.26鈦合金4.50.961.140.210.25玻璃纖維復(fù)合材料2.01.060.40.530.20碳纖維Ⅱ/環(huán)氧復(fù)合材料1.451.51.41.030.97碳纖維Ⅰ/環(huán)氧復(fù)合材料1.61.072.40.671.5有機(jī)纖維/環(huán)氧復(fù)合材料1.41.40.81.00.57硼纖維/環(huán)氧復(fù)合材料2.11.382.10.661.0硼纖維/鋁復(fù)合材料2.651.02.00.380.57金屬材料和聚合物基復(fù)合材料的性能（2）耐疲勞性能好；（3）減震性好；（4）FRP的電性能；（5）FRP的熱性能；（6）FRP老化性能差；（7）有很好的加工工藝性；4.5金屬基復(fù)合材料一、概述（1）高比強(qiáng)度、高比模量（2）導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能好：（3）熱膨脹系數(shù)小、尺寸穩(wěn)定性好：（4）耐高溫：（5）耐磨性好：（6）良好的疲勞性能和斷裂韌性（7）不吸潮、不老化、氣密性好

以金屬為基體，以高強(qiáng)度的第二相為增強(qiáng)體而制得的復(fù)合材料增強(qiáng)物：硼、碳（石墨）、碳化硅、氧化鋁纖維以及鎢絲、鉬絲、不銹鋼絲等金屬絲，晶須主要有碳化硅、氧化鋁，增強(qiáng)顆粒主要有碳化硅和氧化鋁顆粒。存在密度高、制作成本高、工藝復(fù)雜、增強(qiáng)材與基體間易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等缺點(diǎn)性能二、金屬基復(fù)合材料種類：Al、Ni、Ti、Mg1、長纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料1）硼/鋁復(fù)合材料2）石墨/鋁復(fù)合材料MMC的SEM照片3）石墨/鎂復(fù)合材料4）碳化硅/鈦復(fù)合材料

5）氧化鋁/鋁復(fù)合材料2、短纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料1）氧化鋁/鋁復(fù)合材料2）碳化硅/鋁復(fù)合材料3）氧化鋁/鎳復(fù)合材料3、顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料2）碳化鈦/鈦復(fù)合材料1）碳化硅/鋁復(fù)合材料3）顆粒增強(qiáng)金屬間化合物復(fù)合材料4.6陶瓷基復(fù)合材料一、基本性能

二、纖維增強(qiáng)陶瓷復(fù)合材料的制備（1）溶膠-凝膠和聚合物裂解法（先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法（2）化學(xué)氣相滲透（CVI）、沉積（

CVD）法（3）直接熔融氧化法（Lanxide法）

三、陶瓷基復(fù)合材料種類

（一）長纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料

1、碳/陶瓷基復(fù)合材料

2、碳化硅/陶瓷基復(fù)合材料

3、碳/碳復(fù)合材料

（二）短纖維及晶須增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料

1、碳/玻璃陶瓷基復(fù)合材料

2、晶須/陶瓷基復(fù)合材料

（三）顆粒增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料

1、氧化鋯/陶瓷基復(fù)合材料

2、氧化釔/陶瓷基復(fù)合材料功能復(fù)合材料導(dǎo)電功能復(fù)合材料：C/金屬/鍍金玻纖+樹脂壓電功能復(fù)合材料：PZT(ZrTiO3)+C/Ce/Si+樹脂磁性復(fù)合材料：鐵氧體/稀土+樹脂吸波功能復(fù)合材料：

Pd/Fe+樹脂減磨阻功能復(fù)合材料：C/石墨纖維+樹脂(PA\氟塑料化學(xué)腐蝕功能復(fù)合材料：無機(jī)粉體+樹脂光功能復(fù)合材料：聚甲基丙烯酸甲酯+氟化物生體功能復(fù)合材料：金屬Co/Ti/Ni→陶瓷Al→高分子納米復(fù)合材料：蒙脫土/PA6復(fù)合材料，納米氮化鎢－銅復(fù)合粉體

梯度功能復(fù)合材料：固化劑+環(huán)氧類樹脂（一定方向上,耐熱性Tg,粘接強(qiáng)度,拉伸強(qiáng)度,沖擊強(qiáng)度,伸長率等依次連續(xù)或階梯緩緩變化）

除機(jī)械性能以外而提供其他物理性能的復(fù)合材料后續(xù)相關(guān)課程復(fù)合材料及成型加工，48學(xué)時(shí)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，32學(xué)時(shí)參觀實(shí)習(xí)安排時(shí)間：4月9日，周二，8：00，1-2節(jié)課材化樓門前集合參觀內(nèi)容：材料制備與性能表征

1、粉體工程實(shí)驗(yàn)室

2、高溫制備實(shí)驗(yàn)室

3、高分子與復(fù)合材料制備實(shí)驗(yàn)室

4、材料顯微結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室、材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室

5、材料性能表征實(shí)驗(yàn)室（力、熱、光、電、磁性能）安排：分四小組，每班分兩組

考試時(shí)間與安排考試形式：閉卷——名詞、填空、問答、論述題。考試時(shí)間：4月15日（星期一），晚上7：00—9：00考試地點(diǎn)：上網(wǎng)查詢（033111班？）（033112班？）

“神六”回家——返回艙怎樣“退燒”？飛船返回再入大氣層進(jìn)入距地面80公里至40公里的稠密大氣層時(shí),是氣動(dòng)加熱量最嚴(yán)重的一段,返回艙表面溫度將高達(dá)上千攝氏度,像一個(gè)大火球。如果不采取防熱措施,整個(gè)返回艙將被燒為灰燼。為飛船“退燒”的措施主要有3種:“冰塊式退燒”——吸熱。吸熱是采用導(dǎo)熱性能好、熔點(diǎn)高和熱容量大的鈦合金等金屬材料,吸收大量氣動(dòng)熱量。用這類材料做飛船返回艙的蒙皮,氣動(dòng)加熱傳給飛船的熱量為蒙皮所吸收、儲(chǔ)存。這種方法防熱能力有限,只適用于加熱量很小的部分。“酒精式退燒”——用輻射散熱的方法將熱量散去。這種方法只適用于最大熱流不超過每平方米100卡的情況。“釜底抽薪式退燒”——燒蝕。用一些高分子材料做飛船的蒙皮,有意識(shí)地讓它在高溫加熱時(shí)燒掉,將熱量帶走,從而達(dá)到保存主要結(jié)構(gòu)的目的。如玻璃鋼。燒蝕防熱是廣泛用于載人飛船再入大氣層時(shí)降溫的一種方法,目前,隨著技術(shù)的發(fā)展,燒蝕材料的種類很多。

你來，或者不來我都在這里，等你、盼你等你婉轉(zhuǎn)而至盼你邂逅而遇你想，或者不想我都在這里，憶你、惜你憶你來時(shí)莞爾惜你別時(shí)依依你忘，或者不忘我都在這里，念你、羨你念你裊娜身姿羨你悠然書氣-----------------------------贈(zèng)予------------------------【幸遇?書屋】人生若只如初見任你方便時(shí)來隨你心性而去卻為何，有人為一眼而愁腸百轉(zhuǎn)為一見而不遠(yuǎn)千里晨起憑欄眺但見云卷云舒風(fēng)月乍起春寒已淡忘如