（材料学专业论文）原位自生（tiw）cfe复合材料显微组织及力学性能.pdf

沈阳工妲大学硕士学位论文 利用透射电镜( t e m ) x 尊1 0 v 0 1 ( t i a s w s ) e 复会枣孝料孛基体秘增强樱阕的爨匿进 行了分析。由透射电镜照片可以餐出，基体和增强相阃的界面清洁，结合较好，没有其 宅杂葳秘震黛成，为鞠畦( 麓静割备开辟了薪的途径。在瓣詹幢实验中，研究了不同的显 微组织对耐磨性的影响。艘则鲍块状第二摆受力均匀，与基体络合整努，不易麓落，专 利于复合材料耐磨饿的提高；而不规则的花瓣状第二相。在尖角处易形成威力集中。易 于篪落，袭辩复合材辩静耐磨性静影响较小。戮诧，只要控制第二褶的组织形貌，利用 原位自艇成法臻冬金羼基笺食材料，在撼蹇越辩鼓密蛙方瑟是嚣程豹。 关穗诃：原锫合成金属然复台嘲料髑嘲漕强显微组织再搪谶 。 沈阳工业大学硕士学位论文 t h em i c r o s t r u c t u r ea n dm e c h a n i c a lc h a r a c t e r i s t i co f i ns i t u ( t i w ) c f ec o m p o s i t e s i ns i t u p a r t i c l e r e i n f o r c e dm e t a lm a t r i xc o m p o s i t e si s b e c o m i n go n eo fr e s e a r c h c o n c e n t r a t i o n s , w h i c hi st h o u g h t a n i m p o r t a n td e v e l o p m e n t d i r e c t i o no fm m c s t i ci sa n i d e a lr e i n f o r c e m e n tw i t hh i g hh a r d n e s sa n ds t r e n g t h b u tt h ed i f f e r e n c ei nd e n s i t yb e t w e e n r e i n f o r c e m e n ta n dl i q u i di r o n 秘2 5 9 e m 3a n d7 。8 7 9 c m 3 ，r e s p e c t i v e l y ) i ss oe n o r n l o u st h a t i tc a i ll e dt ot h er e i n f o r c e m e n t sf l o a t i n gi nl i q u i di r o na n di n h o m o g e n e o u sd i s t r i b u t i o ni n m a t r i x , e s p e c i a l l yi nl a r g es i z ei n g o t s t h ek e y t os o l v et h i sp r o b l e ml i e si nd e c r e a s i n gt h e d i f f e r e n c ei nd e n s i t yb e t w e e nr e i n f o r c e m e n ta n d l i q u i di r o n 。t h ei n n o v a t i o ni n t h i sp a p e ri s t h a tt i t a n i u mp a r ti nt i ci ss u b s t i t u t e db yt u n g s t e n ，w h i c hc a ng a i n ( t i w ) cr e i n f o r c e m e n t a n dm a k et h ed i s t r i b u t i o no f r e i n f o r c e m e n ti nm a t r i x h o m o g e n e o u s f i r s t ，t h ee f f e c to fc o m p o s i t i o n so nt h em i c r o s t m c m mo f ( t i w ) c f ec o m p o s i t e si s i n v e s t i g a t e d 弧er e s u l t ss h o wt h a tt h e 聊cr e i n f o r c e m e n t 蹦o n l ys e c o n dp h a s ea r e s p h e r u l i ca n df e w r o d - l i k e a n dw i t ht h ed i f f e r e n c ei nc o m p o s i t i o n , t h er e i n f o r c e m e n t s m o r p h o l o g i e sa r ee v e nm o r ec o m p l e x i tw a s a l s of o u n dt h a tw i t h i nt h es p h e r u l i c ( t i w ) c p h a s e s ，t h e r ei sa ni n h o m o g e n c o n s d i s t r i b u t i o no f t i t a n i u ma n d t u n g s t e n i t sc o l ei sr i c hi n t i t a n i u m ，w h i l et h ep e r i p h e r yi sr i c hi nt u n g s t e n x - r a yd i f f r a c t i o na n a l y s i si n d i c a t et h a t t h e yb o t ht a k eo n t h es t r u c t u r eo ft i c p h a s ef m ct y p e ) b ya n a l y z i n ga n dc o m p a r i n gw i t h t h es a m p l e s 蚵踌d i f f e r e n tc o m p o s i t i o n s ，1 0 v 0 1 ( t i o , 眄5 ) c f ei sd e t e r m i n e dt ob ea n i d e a l c o m p o s i t i o n t h ee f f e c to f d i f f e r e n t e x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n so nt h em i c r o s t r u c t u r eo f ( t i 0 s w o5 ) c f e c o m p o s i t e si si n v e s t i g a t e d b ya n a l y z i n g ，i ti sf o u n d t h a tw h e nt h em e l t i n gt e m p e r a t u r ei s l o w , t h ea m o u n to f r e i n f o r c e m e n t si sl e s s ，t h es i z ei sb i g g e r ( w i t hb i gd a r kc o r e ) ，m e a n w h i l e t h e r ea r es om a n ye u t e c t i cp h a s e s 。w h e nt h et e m p e r a t u r ei sh i g h e r , t h er e s u l t sa r ej u s t c o n t r a r y t h u s ，a nm o d e r m ei n c r e a s e i n m e l t i n gt e m p e r a t u r e f a v o r st oa t t a i ni d e a l m i c r o s t r u c t u r e s 一i 淀鞫工娩大学硕士学挝论文 t h ee f f e c to fh e a tt r e a t m e n to nt h em i c r o s m a c t u r ea n dm e c h a n i c a lc h a r a c t e r i s t i ca r e a l s o i n v e s t i g a t e d t h e r e s u l t ss h o wt h a tt h e r ei sn oc h a n g ei ns i z e ，d i s t r i b u t i o na n d m o r p h o l o g yo ft h er e i n f o r c e m e n t - ( t i w ) cp h a s ea f t e rq u e n c h i n ga n dt e m p e r i n g ，w h i c h m e a n st h a t ( t i w ) cp h a s ei ss t a b l ei nt h e r m o d y n a m i c t h eh a r d n e s sa f t e rq u e n c h i n gi s h i g h e rt h a no r i g i n a lo n e 。a n dt h eh a r d n e s sb e c o m e sl o w e rw i t hi m p r o v e dq u e n c h i n g t e m p e r a t u r e t h eh a r d n e s si st h eh i g h e s tw h e n t h eq u e n c h i n gt e m p e r a t u r ei s8 6 0 t l 伦 d i f f e r e n c ei nh a r d n e s sb e t w e e nm a t r i xa n dt h ew h o l em a t e r i a li sn o to b v i o u s d u et ot h e p r e c i p i t a t i o no fc a r b i d e s ，t h eh a r d n e s si s l o w e rt h a no r i g i n a l a l l o y s a n dt h eh a r d n e s s b e c o m e sl o w e r 诚t l lt h ei n c r e a s ei nt e m p e r a t u r e t h ei n t e r f a c eb e t w e e nm a t r i xa n dr e i n f o r c e m e n t si ni o v 0 1 ( t i 0 5 w o 5 ) c f ec o m p o s i t e si s a n a l y z e d i ti sf o u n dt h a tt h ei n t e r f a c ei sc l e a n , t h ea d h e s i o ni sg o o d ，a n dt h e r ei sn o ta n y i m p u r i t yb e t w e e nt h e m , w h i c hi s t h en e ww a yt of a b r i c a t em m c s t h ee f f e c to fd i f f e r e n t m i c r o s t n t u r e so nt h ew e m - i n gc h a r a c t e r i s t i ci s i n v e s t i g a t e db yw e a r i n gt e s t t h ew e a r i n g r e s i s t a n c ei si m p r o v e dw h e nt h er e g i l l a rb l o c k - l i k ef f i w ) ci sd i s t r i b u t e dh o m o g e n e o u s l y , t h e r e i n f o r c e m e r a sw e l lc o m b i n ew i t ht h em a t r i x ，a n du n e a s i l yf a l lo f ft h em a t r i x h o w e v e r , t h e a n o m a l o u sp e t a l l i k eo n e sh a v eal i t t l ee f f e c to nw e a r i n gr e s i s t a n c eb e c a u s eo ft h es t r e s s c o n c a n t m f i o na ts h a r p - a n g l e s i ti ss u g g e s t e dt h a ti ti sf e a s i b l et oi m p r o v e w e a r i n g r e s i s t a n c eb y c o n t r o l l i n g t h es e c o n d p h a s e s m o r p h o l o g i e s 。 k e y w o r d s ：i n - s i t um m c s p a r t i c l e - r e i n f o r c e dm i c r o s t r u c t u r e ， w e a r i n g - r e s i s t a n c e 独翎性说明 本人郑重声我：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他入已经发表或撰写的硬究成果，也不包含戈获得 沈阳工业大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同 工俸的同志对本磅究所傲的任俺贡献均已在论文中骰了踞确豹说螭并表 示了谢意。 签名：阁嘲日期：o 卵多、弓、碑 关于论文使用授权的说明 本人完全了解沈阳工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件，允谗论文被查阕和借阅；学校可以公 布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文。 ( 保密的论文在解密蕨应遵搪此觏定) 签名：阅堕塑导师签名：务玄磊日期；星丝生! 童! 丝 淀鞠王韭大学硕士学整论文 引言 材料是人类赖以生存和发展的物质基础，是人类进步的里程碑，是多数发明创 造的先鼯。因此，世界各工妲发达阑家莫不把新材料的研究与开发放在十分麓要的 遮篷。 当今是多种材料并存的时代，也是新材料迅速发展时期，而复合材料是新材料 发展的煎点。这主要是因为复合材料可以取各类材料之长，补备类材料之短，从而 逶过不瀚奉| 糕豹复台霹淡这翔提高 孝精缭余毪能、节终瓷濂熬戮翡。搴实上，天然 材料，包括各种生物体的构成，莫不以复合的形式存在，因而不同材料的复仑是顺 乎自然、结构合理的种形式。 锈锾材辩是一种瘫焉掰史悠久静传统材料，鲡禽挖掘这耱传统材料的巍角潜 力，是摆在我们毒孝料工作者藤前的一个重要任务。t i 是一罩孛强碳他物形成元素，它 可以与碳结合成t i c 这种具有高强度、高硬度的蒴二相，且与奥氏体的晶格类型和 晶格常数都磁较褶邋，可与基体形成共格或半共格的界面结构，有稍于应力的传 递，是一静璎想於煺强楗。僵它与键铁熔体煞密度差( 分裂为4 2 5 9 c m 3 露 7 8 7 9 , c m 3 ) 较大溶易上浮，产生偏聚，从而影响了增强相在基体中的均匀分布。该 课题的宅q 新之处在予，在解决上述闯题的进程中，充分考虑了黧金属元素w ( 其密 发为1 9 。3 9 e r a 3 ) 也是一穆强羰纯毖形戏元素，弱其代替t i c 孛酶蘩分曩爨予，歇 而形成( t i w ) c 这种复合增强相，使其既保持了原增强相的形态及分布，又降低了 增强相与合金熔体的密度差，使第二相能均匀、弥散分布于基体中，为颗粒增强钢 铁基复会搴| 辩靛裁各好辟了凝懿途獠。 沈阳工韭大学硕士学位论文 1 1 复台树捌概述 材料魑人类文明进步的物质基础，材料的更新与进步促进了人类社会的发展。 入炎秘文疆变也是一郝奉| 精发震变，所滋社会的掰史努裳有一种是浚奉手辩来翊努静 【1 】。人类发展的历史证盟，材料是社会进步的物质基础和先导，是人类进步的里程 碑。纵观人类利用材料的历史，可以清楚地看到，每一种霾要材料的发现和利用， 都会把入类支配和改造窝熬静能力摄嵩虱一个薪熬承平，给枉会生产力和人类生活 带来巨大的变化。8 0 年代以来以高科技群必代表的獗技术革命，又把载材料警信息 技术和生物技术并列为新技术革命的霾要标志。科技迅速发展，特别是尖端技术的 突飞猛进，对材精提出越来越商的要求。在许多方面，传统的单一材料已不能满足 实际需要。这些都促使人赣】对姥料的疆究逐步摆脱过去单纯靠缎验的摸索方法嚣岛 着按预定性能设计新材料的研究方向发展。 自1 9 世纪以来由于科学技术的进步。艇产不断发麓，对材料不断提出新的要 求，有些要求竞垒超出天然耪辩鼹能提供鹣经戆，放嚣键进了入类瑟始对耪攀 获蔟 靠到创造的转变，对材料的认识也逐渐由匠人的经验到形成一门科学1 2 。尤其是在 2 0 世纪下毕叶逐渐形成的瓯新材料搜术为基础的信息技术、新能源技术、生物工程 技零、空耀技术露海浮嚣发援术的新技术群，雯键整奉| 糕科学飞速发震。时鍪今 日，人们融逐渐举握了材料的组成、结构和性能之间的内在联系，可以按照使用要 求对材料憔能进行设计制造。1 9 7 9 年我国著名科学家钱学森曾指出：“现在材料科 学泌经发麓骜燕畜了浚谤就删精逡密米，这赣绘我雷j 提遗一个薪的胃麓，我 们可以让工程设计人员、力学工作者秘材料工作者道再加上电子计算机，把一项 工稷一直设计到细观或微观的水平。这个新的发展将大火提高工程设铸的使用效 能。”国鬻蓠蓬勃发震静耪辩辩学技术裁是翔原有豹金属材料、涎祝j # 众属材料及 高分子材料作为缌分，通过一定的工慧方法将它们复合在一起，巷l 成既缝保整愿有 材料组分的特性，又可克服组分材料的不足，并还能显示出某些新的性能的材料。 2 ， 沈阳工韭大学硕士学位论文 1 1 复台树捌概述 材料魑人类文明进步的物质基础，材料的更新与进步促进了人类社会的发展。 入炎秘文疆变也是一郝奉| 精发震变，所滋社会的掰史努裳有一种是浚奉手辩来翊努静 【1 】。人类发展的历史证盟，材料是社会进步的物质基础和先导，是人类进步的里程 碑。纵观人类利用材料的历史，可以清楚地看到，每一种霾要材料的发现和利用， 都会把入类支配和改造窝熬静能力摄嵩虱一个薪熬承平，给枉会生产力和人类生活 带来巨大的变化。8 0 年代以来以高科技群必代表的獗技术革命，又把载材料警信息 技术和生物技术并列为新技术革命的霾要标志。科技迅速发展，特别是尖端技术的 突飞猛进，对材精提出越来越商的要求。在许多方面，传统的单一材料已不能满足 实际需要。这些都促使人赣】对姥料的疆究逐步摆脱过去单纯靠缎验的摸索方法嚣岛 着按预定性能设计新材料的研究方向发展。 自1 9 世纪以来由于科学技术的进步。艇产不断发麓，对材料不断提出新的要 求，有些要求竞垒超出天然耪辩鼹能提供鹣经戆，放嚣键进了入类瑟始对耪攀 获蔟 靠到创造的转变，对材料的认识也逐渐由匠人的经验到形成一门科学1 2 。尤其是在 2 0 世纪下毕叶逐渐形成的瓯新材料搜术为基础的信息技术、新能源技术、生物工程 技零、空耀技术露海浮嚣发援术的新技术群，雯键整奉| 糕科学飞速发震。时鍪今 日，人们融逐渐举握了材料的组成、结构和性能之间的内在联系，可以按照使用要 求对材料憔能进行设计制造。1 9 7 9 年我国著名科学家钱学森曾指出：“现在材料科 学泌经发麓骜燕畜了浚谤就删精逡密米，这赣绘我雷j 提遗一个薪的胃麓，我 们可以让工程设计人员、力学工作者秘材料工作者道再加上电子计算机，把一项 工稷一直设计到细观或微观的水平。这个新的发展将大火提高工程设铸的使用效 能。”国鬻蓠蓬勃发震静耪辩辩学技术裁是翔原有豹金属材料、涎祝j # 众属材料及 高分子材料作为缌分，通过一定的工慧方法将它们复合在一起，巷l 成既缝保整愿有 材料组分的特性，又可克服组分材料的不足，并还能显示出某些新的性能的材料。 2 ， 沈阳工业大学硕士学位论文 复合材料技术的出现是近代材料科学的伟大成就，也是材料设计技术的一个重大突 破。 1 2 复合音；拌4 的定义 复合材料( c o m p o s i t em a t e r i a l s ) 一词大约出现在2 0 世纪5 0 年代，随之也出现 了对复合材料较为严格的定义。顾名思义，所谓“复合”即含有多元多相的组合之 意。简单地说，复合材料就是用两种或两种以上的不同性能、不同形态的组分材料 通过复合手段组合而成的一种多相材料【4 】。从复合材料的组成与结构分析，其中有 一相是连续的称为基体相，另一相是分散的、被基体包容的称为增强相。增强相与 基体之间有一个交界面，复合材料的各个相在界面上可物理地分开。通过在微观结 构层次上的深入研究，发现复合材料界面附近的增强相和基体相由于在复合时复杂 的物理和化学原因，变得具有既不同于基体相又不同于增强相组分本性的复杂结 构，同时发现这一结构和形态会对复合材料的宏观性能产生影响，所以界面附近这 一结构和性能发生变化的微区也可作为复合材料的一相，称为界面相。因此确切地 说，复合材料是由基体相，增强相和界面相组成的。 1 3 复合材料的特点 与传统材料相比，复合材料有下述特点 ( 1 ) 可设计性复合材料与传统材料相比的显著特点是它具有可设计性。材料设 计是近2 0 年才提出的新概念，复合材料的性能可设计性是材料科学进展的一大成 果，复合材料的力学、机械及热、声、光、电、防腐、抗老化等物理、化学性能都 可按制件的使用要求和环境条件要求，通过组分材料的选择和匹配以及界面控制等 材料设计手段，最大限度地达到预期目的，以满足工程设备的使用性能。 ( 2 ) 材料与结构的同一性复合材料尤其是纤维增强复合材料，与其说是材料到 不如说结构更为恰当。传统材料的构件成型是经过对材料的再加工，在加工过程中 材料不发生组分和化学的变化，而复合材料构件与材料是同时形成的，它由组成复 合材料的组分材料在复合成材料的同时也就形成了构件，一般不再由“复合材料” 加工成复合材料构件。由于复合材料这一特点，使之结构的整体性好，可大幅度地 减少零部件和连接件数量，从而缩短加工周期，降低成本，提高构件的可靠性。 3 沈阳工业大学硕士学位论文 复合材料技术的出现是近代材料科学的伟大成就，也是材料设计技术的一个重大突 破。 1 2 复合音；拌4 的定义 复合材料( c o m p o s i t em a t e r i a l s ) 一词大约出现在2 0 世纪5 0 年代，随之也出现 了对复合材料较为严格的定义。顾名思义，所谓“复合”即含有多元多相的组合之 意。简单地说，复合材料就是用两种或两种以上的不同性能、不同形态的组分材料 通过复合手段组合而成的一种多相材料【4 】。从复合材料的组成与结构分析，其中有 一相是连续的称为基体相，另一相是分散的、被基体包容的称为增强相。增强相与 基体之间有一个交界面，复合材料的各个相在界面上可物理地分开。通过在微观结 构层次上的深入研究，发现复合材料界面附近的增强相和基体相由于在复合时复杂 的物理和化学原因，变得具有既不同于基体相又不同于增强相组分本性的复杂结 构，同时发现这一结构和形态会对复合材料的宏观性能产生影响，所以界面附近这 一结构和性能发生变化的微区也可作为复合材料的一相，称为界面相。因此确切地 说，复合材料是由基体相，增强相和界面相组成的。 1 3 复合材料的特点 与传统材料相比，复合材料有下述特点 ( 1 ) 可设计性复合材料与传统材料相比的显著特点是它具有可设计性。材料设 计是近2 0 年才提出的新概念，复合材料的性能可设计性是材料科学进展的一大成 果，复合材料的力学、机械及热、声、光、电、防腐、抗老化等物理、化学性能都 可按制件的使用要求和环境条件要求，通过组分材料的选择和匹配以及界面控制等 材料设计手段，最大限度地达到预期目的，以满足工程设备的使用性能。 ( 2 ) 材料与结构的同一性复合材料尤其是纤维增强复合材料，与其说是材料到 不如说结构更为恰当。传统材料的构件成型是经过对材料的再加工，在加工过程中 材料不发生组分和化学的变化，而复合材料构件与材料是同时形成的，它由组成复 合材料的组分材料在复合成材料的同时也就形成了构件，一般不再由“复合材料” 加工成复合材料构件。由于复合材料这一特点，使之结构的整体性好，可大幅度地 减少零部件和连接件数量，从而缩短加工周期，降低成本，提高构件的可靠性。 3 沈阳工业大学硕士学位论文 复合材料技术的出现是近代材料科学的伟大成就，也是材料设计技术的一个重大突 破。 1 2 复合音；拌4 的定义 复合材料( c o m p o s i t em a t e r i a l s ) 一词大约出现在2 0 世纪5 0 年代，随之也出现 了对复合材料较为严格的定义。顾名思义，所谓“复合”即含有多元多相的组合之 意。简单地说，复合材料就是用两种或两种以上的不同性能、不同形态的组分材料 通过复合手段组合而成的一种多相材料【4 】。从复合材料的组成与结构分析，其中有 一相是连续的称为基体相，另一相是分散的、被基体包容的称为增强相。增强相与 基体之间有一个交界面，复合材料的各个相在界面上可物理地分开。通过在微观结 构层次上的深入研究，发现复合材料界面附近的增强相和基体相由于在复合时复杂 的物理和化学原因，变得具有既不同于基体相又不同于增强相组分本性的复杂结 构，同时发现这一结构和形态会对复合材料的宏观性能产生影响，所以界面附近这 一结构和性能发生变化的微区也可作为复合材料的一相，称为界面相。因此确切地 说，复合材料是由基体相，增强相和界面相组成的。 1 3 复合材料的特点 与传统材料相比，复合材料有下述特点 ( 1 ) 可设计性复合材料与传统材料相比的显著特点是它具有可设计性。材料设 计是近2 0 年才提出的新概念，复合材料的性能可设计性是材料科学进展的一大成 果，复合材料的力学、机械及热、声、光、电、防腐、抗老化等物理、化学性能都 可按制件的使用要求和环境条件要求，通过组分材料的选择和匹配以及界面控制等 材料设计手段，最大限度地达到预期目的，以满足工程设备的使用性能。 ( 2 ) 材料与结构的同一性复合材料尤其是纤维增强复合材料，与其说是材料到 不如说结构更为恰当。传统材料的构件成型是经过对材料的再加工，在加工过程中 材料不发生组分和化学的变化，而复合材料构件与材料是同时形成的，它由组成复 合材料的组分材料在复合成材料的同时也就形成了构件，一般不再由“复合材料” 加工成复合材料构件。由于复合材料这一特点，使之结构的整体性好，可大幅度地 减少零部件和连接件数量，从而缩短加工周期，降低成本，提高构件的可靠性。 3 沈粥工注夫学硕士学像论文 f 3 ) 发撂复合效应的优越性复合燃辩是幽各组分材料经过复合工艺形成的，但 它并不是几种材料简单的复合，而是按复合效应形成新的性能，这种复合效应是复 合豺糟仪裔的。 ( 4 ) 复会性能对复合忑艺的依赖性复会枣孝料结构在形成的过程中鸯缀分材料的 物理和化学的变化，过程非常复杂，因此构件的性能对工艺方法、工艺参数、工艺 过程等依赖往较大，丽辩氇由于在成整过程中很难准确地控制工艺参数，所叛一般 来说复合奉考料誊每传的瞧分数烧也是 0 较大的【2 l 。 1 4 复台4 琳揪点 与传统材料褶诧，复合材料在性能上有下述几个优煮 ( 1 ) 毙强度、览模爨大复合材料具骞“轻凄瘫强”瓣优点。碳终维增强环氧 树脂复合材料的比强度比钢高5 倍，比铝台众高4 倍，比钛合金高3 s 倍，比模量 是钢、铝、钛的4 倍。 0 ) 瓣疫劳毂l 努复合耪毒善魄鑫震材料有较蹇鹣嚣謇疲劳特性。遴豢金鬃毒害精 的疲劳强度极限是其拉伸强度的3 0 5 0 ，而碳纤维增强聚合物基复合材料的疲 劳强度极限为其扳伸强度的7 0 8 0 。函此用复食材料制成在长期交变载荷条件 下置作鹁构孛 ，共有较妖静搜麓寿翕释较丈豹簸损安全缝。 ( 3 ) 阻尼减震性好受力结构的自震频率除与形状有关外，还同结构材料的比 模激平方根成正比，所以复合材料有较高的自震频率。同时复合材料的基体纤维界 覆鸯较大静吸牧震动能豢静能力，致使材料豹震动戳恧较高。 ( 4 ) 破损安全性高复台材料的破坏不像传统树料那样突然发生，蕊是经历基 体破损、汗裂、界面脱粘、纤维断裂等一系列过程。当少数增强纤维发生断裂时， 载蘅又会邋过茎体豹传递分散簸| 其它宪好豹纤维上去，献丽遮滞了灾难住破环突然 发生灼情况 5 1 。 1 5 复台材料的分类 复合材辩的分类方法缀多，常觅的分类方法有戳下几种： i 。按增强材料蛇形态分类：( 1 ) 连续野维复合榜辩( 2 ) 短纾缀复台材料 ( 3 ) 粒状填料复合材料( 4 ) 编织复合材料。 4 沈粥工注夫学硕士学像论文 f 3 ) 发撂复合效应的优越性复合燃辩是幽各组分材料经过复合工艺形成的，但 它并不是几种材料简单的复合，而是按复合效应形成新的性能，这种复合效应是复 合豺糟仪裔的。 ( 4 ) 复会性能对复合忑艺的依赖性复会枣孝料结构在形成的过程中鸯缀分材料的 物理和化学的变化，过程非常复杂，因此构件的性能对工艺方法、工艺参数、工艺 过程等依赖往较大，丽辩氇由于在成整过程中很难准确地控制工艺参数，所叛一般 来说复合奉考料誊每传的瞧分数烧也是 0 较大的【2 l 。 1 4 复台4 琳揪点 与传统材料褶诧，复合材料在性能上有下述几个优煮 ( 1 ) 毙强度、览模爨大复合材料具骞“轻凄瘫强”瓣优点。碳终维增强环氧 树脂复合材料的比强度比钢高5 倍，比铝台众高4 倍，比钛合金高3 s 倍，比模量 是钢、铝、钛的4 倍。 0 ) 瓣疫劳毂l 努复合耪毒善魄鑫震材料有较蹇鹣嚣謇疲劳特性。遴豢金鬃毒害精 的疲劳强度极限是其拉伸强度的3 0 5 0 ，而碳纤维增强聚合物基复合材料的疲 劳强度极限为其扳伸强度的7 0 8 0 。函此用复食材料制成在长期交变载荷条件 下置作鹁构孛 ，共有较妖静搜麓寿翕释较丈豹簸损安全缝。 ( 3 ) 阻尼减震性好受力结构的自震频率除与形状有关外，还同结构材料的比 模激平方根成正比，所以复合材料有较高的自震频率。同时复合材料的基体纤维界 覆鸯较大静吸牧震动能豢静能力，致使材料豹震动戳恧较高。 ( 4 ) 破损安全性高复台材料的破坏不像传统树料那样突然发生，蕊是经历基 体破损、汗裂、界面脱粘、纤维断裂等一系列过程。当少数增强纤维发生断裂时， 载蘅又会邋过茎体豹传递分散簸| 其它宪好豹纤维上去，献丽遮滞了灾难住破环突然 发生灼情况 5 1 。 1 5 复台材料的分类 复合材辩的分类方法缀多，常觅的分类方法有戳下几种： i 。按增强材料蛇形态分类：( 1 ) 连续野维复合榜辩( 2 ) 短纾缀复台材料 ( 3 ) 粒状填料复合材料( 4 ) 编织复合材料。 4 沈粥工注夫学硕士学像论文 f 3 ) 发撂复合效应的优越性复合燃辩是幽各组分材料经过复合工艺形成的，但 它并不是几种材料简单的复合，而是按复合效应形成新的性能，这种复合效应是复 合豺糟仪裔的。 ( 4 ) 复会性能对复合忑艺的依赖性复会枣孝料结构在形成的过程中鸯缀分材料的 物理和化学的变化，过程非常复杂，因此构件的性能对工艺方法、工艺参数、工艺 过程等依赖往较大，丽辩氇由于在成整过程中很难准确地控制工艺参数，所叛一般 来说复合奉考料誊每传的瞧分数烧也是 0 较大的【2 l 。 1 4 复台4 琳揪点 与传统材料褶诧，复合材料在性能上有下述几个优煮 ( 1 ) 毙强度、览模爨大复合材料具骞“轻凄瘫强”瓣优点。碳终维增强环氧 树脂复合材料的比强度比钢高5 倍，比铝台众高4 倍，比钛合金高3 s 倍，比模量 是钢、铝、钛的4 倍。 0 ) 瓣疫劳毂l 努复合耪毒善魄鑫震材料有较蹇鹣嚣謇疲劳特性。遴豢金鬃毒害精 的疲劳强度极限是其拉伸强度的3 0 5 0 ，而碳纤维增强聚合物基复合材料的疲 劳强度极限为其扳伸强度的7 0 8 0 。函此用复食材料制成在长期交变载荷条件 下置作鹁构孛 ，共有较妖静搜麓寿翕释较丈豹簸损安全缝。 ( 3 ) 阻尼减震性好受力结构的自震频率除与形状有关外，还同结构材料的比 模激平方根成正比，所以复合材料有较高的自震频率。同时复合材料的基体纤维界 覆鸯较大静吸牧震动能豢静能力，致使材料豹震动戳恧较高。 ( 4 ) 破损安全性高复台材料的破坏不像传统树料那样突然发生，蕊是经历基 体破损、汗裂、界面脱粘、纤维断裂等一系列过程。当少数增强纤维发生断裂时， 载蘅又会邋过茎体豹传递分散簸| 其它宪好豹纤维上去，献丽遮滞了灾难住破环突然 发生灼情况 5 1 。 1 5 复台材料的分类 复合材辩的分类方法缀多，常觅的分类方法有戳下几种： i 。按增强材料蛇形态分类：( 1 ) 连续野维复合榜辩( 2 ) 短纾缀复台材料 ( 3 ) 粒状填料复合材料( 4 ) 编织复合材料。 4 浣粥工韭大学颈学位论文 2 按增强纤维种类分类：( 1 ) 玻璃纤维复合材料( 2 ) 碳纤维复合材料( 3 ) 有机 纤维( 4 ) 金属纤维( 5 ) 陶瓷纤维。 3 。按基俸分类：( 1 ) 聚会锈萋复合耱辩2 ) 众藩基笈台毒季籽( 3 ) 凭橇j # 金属基 复合毒孝料。 4 按材料用途分类；( 1 ) 结构复合材料( 2 ) 功徽复合材料网。 1 6 复食材料笺甓嚣虫 近代复舍材料技术是2 0 世纪4 0 年代兴起鲍一f 1 毅兴技术，经过半个爹牲纪的 发展目前已形成一套较为完攘的体系。但人类开始使用复合材料要追溯到几千年以 前。瓢现存的历史遗迹和史滚考察，在距今7 0 0 0 年以前的西安半玻村遗址中曾发 现用革l 睾涎做成的瑷蹙秘残艇，用攀撑溅囊造的建筑材料性能溉挽予攀叉优予泥， 这是人类最早应用复食材料的先例。大约出现在4 0 0 0 年以前的漆器悬一种媳型的 纤维增强复合材料，它是用熟、麻及其织物为增强稆，以生漆做秸接剂一层一层铺 数在底麓( 模其 上，德漆鼍：霾爱挖去疯鼹残受，这静舞会方法与遥嫂复舍毒考辩翡 乎溯工慧十分相近。漆器表颥光浩，具有良好的抗老化性能。中国古代的弓是用竹 片、钢条等材料经过巧妙的铺叠得剜的高模量高强度的优良层合复合构件，也是复 会材辩疲震蠡冬爽銎实键。在豢界上奄发臻舞埃及入在公嚣蘩琶敲遘餐本耪凌戏叛螽 黧新铺鼹制成像现代胶合板似的的巍和材料，这样不仅可以提离强度，还可减少由 热、湿引起的变形。这些例子都说明了人类旱已知道复合材料强于单一材料，并在 帮娆条锋下拜始了应耀强。 材料科学发展到2 0 世纪中叶，复合材料的制品已不仅仅是天然材料盼复合利 用了，i 珂是基于现代科学技术的综愉产物。在化学、力学、机械学、冶金、陶瓷等 学科瑰筏成就基础上，复合耩糕己形成集器 瞬、设许、象产、癍蔫静完整俸系，捧 必新技术正在阑民经济建设秘国防建设中发挥其兜导和基础作用。 近代复合材料的发展从基本上来看首先发展的是软綦体，然后逐渐发展较硬的 帮硬静麓俸，郄麸橱精到金藕到陶瓷基俸，现在簸合材料已有树脂基甍合材料、金 属基复念材料和陶瓷基复合材料三个大类【8 一。 5 浣粥工韭大学颈学位论文 2 按增强纤维种类分类：( 1 ) 玻璃纤维复合材料( 2 ) 碳纤维复合材料( 3 ) 有机 纤维( 4 ) 金属纤维( 5 ) 陶瓷纤维。 3 。按基俸分类：( 1 ) 聚会锈萋复合耱辩2 ) 众藩基笈台毒季籽( 3 ) 凭橇j # 金属基 复合毒孝料。 4 按材料用途分类；( 1 ) 结构复合材料( 2 ) 功徽复合材料网。 1 6 复食材料笺甓嚣虫 近代复舍材料技术是2 0 世纪4 0 年代兴起鲍一f 1 毅兴技术，经过半个爹牲纪的 发展目前已形成一套较为完攘的体系。但人类开始使用复合材料要追溯到几千年以 前。瓢现存的历史遗迹和史滚考察，在距今7 0 0 0 年以前的西安半玻村遗址中曾发 现用革l 睾涎做成的瑷蹙秘残艇，用攀撑溅囊造的建筑材料性能溉挽予攀叉优予泥， 这是人类最早应用复食材料的先例。大约出现在4 0 0 0 年以前的漆器悬一种媳型的 纤维增强复合材料，它是用熟、麻及其织物为增强稆，以生漆做秸接剂一层一层铺 数在底麓( 模其 上，德漆鼍：霾爱挖去疯鼹残受，这静舞会方法与遥嫂复舍毒考辩翡 乎溯工慧十分相近。漆器表颥光浩，具有良好的抗老化性能。中国古代的弓是用竹 片、钢条等材料经过巧妙的铺叠得剜的高模量高强度的优良层合复合构件，也是复 会材辩疲震蠡冬爽銎实键。在豢界上奄发臻舞埃及入在公嚣蘩琶敲遘餐本耪凌戏叛螽 黧新铺鼹制成像现代胶合板似的的巍和材料，这样不仅可以提离强度，还可减少由 热、湿引起的变形。这些例子都说明了人类旱已知道复合材料强于单一材料，并在 帮娆条锋下拜始了应耀强。 材料科学发展到2 0 世纪中叶，复合材料的制品已不仅仅是天然材料盼复合利 用了，i 珂是基于现代科学技术的综愉产物。在化学、力学、机械学、冶金、陶瓷等 学科瑰筏成就基础上，复合耩糕己形成集器 瞬、设许、象产、癍蔫静完整俸系，捧 必新技术正在阑民经济建设秘国防建设中发挥其兜导和基础作用。 近代复合材料的发展从基本上来看首先发展的是软綦体，然后逐渐发展较硬的 帮硬静麓俸，郄麸橱精到金藕到陶瓷基俸，现在簸合材料已有树脂基甍合材料、金 属基复念材料和陶瓷基复合材料三个大类【8 一。 5 沈阳工业大学硕士学位论文 复合孝葶辩传强材料摹毒学中一枝独秀，蔗嚣蕊发展，劳在诲多工业部门褥到实际 应用，成为当今黼科技发展中新材料开发的一个重骚方面【l 0 】。 随着现代科学技术豹飞速发展，人们对材料的要求越来越高。在结构材料方 瑟，不但爱求强发寒，逐要求其重量耍轻，在靛空靛天领域尤其翔踅。衾羼鏊复舍 材料正是为了满足上述要求而诞生的。与传统的金属材料相比，它具有较高的比强 度与比刚度，而与树脂基复合材料相鞠：，它叉具有优良的导电性和耐热性，与陶瓷 耱糖樱滗，宅又是有裹耘性稳蹇冲毒缝戆。这些钱霆戆嫠缝决定了宅簌诞生之蠢起 就成了新材料家族中的熏要一员，它已经在一些领域里得剥应用并且其应用领域正 在逐步扩，0 l 。 1 7 金纛蒸复金瓣辩鹁发爰变 金属簸复台材, 糊v l e t a lm a t r i xc o m p o s i t e s ，简称m m c s ) 的性能既优予金属材料又 优予树脂旗复合材料。它既具有金属的性能，也有树脂基复合材料无法达到的使用 澄浚离、剪诱强度高、辍燃、不老纯、不啜滋、不簸气、辩塞授、导电、导熬等金 属性能，是外层空间结构及一然工业领域中商广泛应用翦景的材料，因露继挝月筹基 复合材料之后，掀起了开发研究金属綦复合材料的热潮【l m 。 金属基复台材料在豳夕隧多予毽纪5 0 年代末期或6 0 年代初期。当时由于 受萋q 增强终维晶耪少的限毒4 仅发展了硼野维增强镪、钛等少量品秘，成型工艺多沿 用树脂基复合材料的成型方法，如铺层工艺和缠绕正艺。它最具代表性的应用是用 硼纤维增强铝割造的爵伦比亚鼍航天飞祝构件，包括主骨架、肋条、制动器支撑架 等拇件共8 9 辣2 4 3 传，总重1 5 0 k g t u 。2 j 。搜用金震基复会麓睾善舞毙原镪会金擒 孛 重擞减轻4 4 ，从而奠定了金属基复合材料开发应用的基薏j f f 。但用硼纤维作为复合 材料的增强纤维造侨特离，即使在航天飞行器这种尖端结构上应用，也承受不了这 秽材料魏麓暴徐撩，嚣戴鑫7 0 年我寒期，众属基复合麓辩豹臻究舞发喾癌爱了石 墨纤维和碳化硅纤维等作为增强材料，并为解决纤维和金属基体复合时界面间的反 应做了大量的研究工作。同时也在寻求廉价的金属綦复合材料，如晶须、短纤维、 鬏靛罐强瓣金属蒸复合材料。实践证鞠，这耱复会枣季瓣尽簿增强效采不鲡连续纤维 那么明显，但由于可沿用金属材料的加工成型方法，后续的加工费用低，在性自g 上 - 6 - 沈阳工业大学硕士学位论文 复合孝葶辩传强材料摹毒学中一枝独秀，蔗嚣蕊发展，劳在诲多工业部门褥到实际 应用，成为当今黼科技发展中新材料开发的一个重骚方面【l 0 】。 随着现代科学技术豹飞速发展，人们对材料的要求越来越高。在结构材料方 瑟，不但爱求强发寒，逐要求其重量耍轻，在靛空靛天领域尤其翔踅。衾羼鏊复舍 材料正是为了满足上述要求而诞生的。与传统的金属材料相比，它具有较高的比强 度与比刚度，而与树脂基复合材料相鞠：，它叉具有优良的导电性和耐热性，与陶瓷 耱糖樱滗，宅又是有裹耘性稳蹇冲毒缝戆。这些钱霆戆嫠缝决定了宅簌诞生之蠢起 就成了新材料家族中的熏要一员，它已经在一些领域里得剥应用并且其应用领域正 在逐步扩，0 l 。 1 7 金纛蒸复金瓣辩鹁发爰变 金属簸复台材, 糊v l e t a lm a t r i xc o m p o s i t e s ，简称m m c s ) 的性能既优予金属材料又 优予树脂旗复合材料。它既具有金属的性能，也有树脂基复合材料无法达到的使用 澄浚离、剪诱强度高、辍燃、不老纯、不啜滋、不簸气、辩塞授、导电、导熬等金 属性能，是外层空间结构及一然工业领域中商广泛应用翦景的材料，因露继挝月筹基 复合材料之后，掀起了开发研究金属綦复合材料的热潮【l m 。 金属基复台材料在豳夕隧多予毽纪5 0 年代末期或6 0 年代初期。当时由于 受萋q 增强终维晶耪少的限毒4 仅发展了硼野维增强镪、钛等少量品秘，成型工艺多沿 用树脂基复合材料的成型方法，如铺层工艺和缠绕正艺。它最具代表性的应用是用 硼纤维增强铝割造的爵伦比亚鼍航天飞祝构件，包括主骨架、肋