鲁科版必修1 第4章第3节 复合材料 学案 (1).doc

第4章 材料家族中的元素第3节 复合材料学习目标1. 知道复合材料由基体和增强体组成。2. 以玻璃钢为例,体会物质的元素组成与材料性能的关系。3. 能举例几种常见的复合材料及其在生产、生活中的重要应用。学习重点知道复合材料由基体和增强体组成。学习难点体会物质的元素组成与材料性能的关系；能举例几种常见的复合材料及其在生产、生活中的重要应用。学习探究一、认识复合材料1. 定义将 的材料经 而制成的材料。2. 组成3. 特性复合材料既能保持 的长处,又能弥补它们的不足,而且由于各组分之间的相互协同作用,形成了优于原材料的新的性能。4. 分类(1)按基体分类,可分为 复合材料、 复合材料和 复合材料。(2)按增强体的形状分类,可分为 复合材料、 复合材料和 复合材料。二、形形色色的复合材料1. 生产、生活中常用的复合材料复合材料玻璃钢碳纤维增强复合材料组成基体增强体特性密度小,质量轻,耐水,耐磨,耐腐蚀性强,良好的绝缘性和机械加工性能韧性好、强度高、质量轻用途大量用于制造游乐车、水上滑梯、运输罐、电话亭、餐桌椅、地下废水管道等高尔夫球杆、网球拍、羽毛球拍、钓鱼竿、赛车、滑雪板和冲浪板等体育用品2. 航空、航天领域中的复合材料 材料名称碳纤维增强金属基复合材料隔热陶瓷瓦(纤维增强陶瓷)基体增强体主要优点耐高温,强度高,导电、导热性好,不吸湿,不易老化等耐高温、有韧性主要用途飞机、火箭的机翼和机身,导弹的壳体、尾翼航天飞机机身三、有关复合材料的归纳总结玻璃是一种传统无机非金属材料,其主要成分是二氧化硅、硅酸钠和硅酸钙。试分析下列以玻璃命名的材料的组成(或结构)和性能。【问题探究】(1)玻璃纤维属于纤维吗?(2)玻璃钢属于钢吗?(3)钢化玻璃是钢铁和玻璃形成的复合材料吗?1. 无机非金属材料、金属材料、复合材料是三种类型的材料,各自具有其独特的性能无机非金属材料金属材料复合材料形成传统无机非金属材料是以含硅物质为原料高温烧制而成的(1)纯金属材料可由金属单质经过形状改变或表面处理而成(2)合金由两种或两种以上的金属(或金属和非金属)熔合而成将两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的材料,由基体和增强体组成性能(1)传统无机非金属材料大多具有稳定性强、硬度高、熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等特点,但质脆,抗冲击性差(2)新型无机非金属材料能承受高温,强度高,具有电学特性、光学特性、生物功能等特性(1)纯金属具有良好的可塑性,较好的导电性和导热性,抗腐蚀性能差(2)合金具有良好的物理、化学或机械性能,在许多方面优于各成分金属,如硬度大、熔点低等。改变原料的配比以及改变生成合金的条件等,可以制得具有不同性能的合金既保持了原材料的特点,又使各组分之间协同作用,形成了优于原材料的特性。根据原材料的不同可表现不同的性能实例(1)传统无机非金属材料主要有玻璃、水泥、陶瓷等(2)新型无机非金属材料包括光导纤维、高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等(1)金、银、铜、钛等(2)铝合金、钢铁、不锈钢等玻璃钢、碳纤维增强复合材料、纤维增强陶瓷等2. 归纳比较常见的复合材料 材料名称基体增强体主要性能主要用途玻璃钢合成树脂玻璃纤维强度高,密度小,耐化学腐蚀,绝缘性和机械加工性能好娱乐设施、运输罐、电话亭、餐桌椅等碳纤维增强复合材料合成树脂碳纤维韧性好,强度高,质轻高尔夫球杆、球拍、钓鱼竿、赛车等航空复合材料金属最广泛的是碳纤维,还有硼纤维、碳化硅纤维和氧化铝纤维等耐高温,强度高,导电性好,不吸湿和不易老化飞机、火箭的机翼和机身,导弹的壳体、尾翼航天复合材料陶瓷多为碳纤维、碳化硅纤维或氧化硅纤维耐高温,韧性强航天飞机机身3. 根据组成判断复合材料的用途物质的组成、结构决定其性质、性能,物质的性质和性能决定了其用途。(1)由组成判断复合材料的性能和用途,如基体为陶瓷,则该复合材料具备耐高温的性能,可以作为耐高温材料使用。(2)由复合材料的性能判断其用途,如某复合材料具有耐酸碱腐蚀的性能,则该复合材料可以用来制作城市下水管道或污水处理装置。学习小结当堂检测1. 对下列材料的特征及用途的说法不正确的是()a. 若把钢筋混凝土看作复合材料,这种复合材料的基体是钢筋b. 光导纤维传导光的能力很强,是非常好的通信材料c. 氮化硅陶瓷耐高温且不易传热,可用于制造柴油机d. 玻璃钢强度高,密度小,耐腐蚀,可用于制作废水处理系统的管道2. 下列关于复合材料的说法正确的是()a. 将不同性质的材料经简单混合便成复合材料b. 合金就是复合材料c. 复合材料中的各部分作用相同d. 复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料经特殊加工而制成的3. 复合材料的优点是()强度高质量轻耐高温耐腐蚀a. b. c. d. 4. 某复合材料是由碳纤维为增强体、金属钛为基体复合而成的。估计这种材料()耐高温不耐热导电、导热不导电、不导热可用于飞机机翼可用于导弹的壳体a. b. c. d. 5. 复合材料的使用使导弹的射程有了很大提高,其主要原因在于()a. 复合材料的使用可以使导弹承受超高温的变化b. 复合材料的使用可以使导弹的质量减轻c. 复合材料的使用可以使导弹承受超强度的改变d. 复合材料的使用可以使导弹承受温度剧烈变化6. 请将以下材料的序号填在其应用领域的短线上。铝合金(金属材料)碳素增强的树脂基复合材料碳纤维增强的金属基复合材料氮化硅陶瓷为基体的碳纤维增强复合材料(1)航天飞机隔热瓦。(2)制门窗框、球拍。(3)制飞机机翼。(4)制球拍等体育用品及人体韧带。参考答案学习探究一、1. 两种或两种以上性质不同 特殊加工2. 黏结 增强体3. 原有材料 4. (1)树脂基 金属基 陶瓷基 (2) 颗粒增强 夹层增强 纤维增强二、1. （从左到右，从上到下）合成树脂 合成树脂 玻璃纤维 碳纤维2. （从左到右，从上到下）金属(mg、al、ti等) 陶瓷(al2o3陶瓷、si3n4陶瓷、sio2陶瓷等) 纤维(碳纤维等) 纤维(碳纤维、碳化硅纤维等)三、【问题探究】(1)玻璃纤维不属于纤维,它是将熔化的玻璃以极快的速度拉成的极细的丝。(2)玻璃钢也不属于钢,玻璃钢以玻璃纤维为增强体,以合成树脂做基体和黏结剂,加热压制成型就得到玻璃钢。(3)钢化玻璃的成分与普通玻璃是相同的。普通平板玻璃在加热炉中加热到接近玻璃的软化温度时,将玻璃移出加热炉,用高压冷空气吹向玻璃的两面,使其迅速且均匀地冷却至室温,即可制得钢化玻璃。钢化玻璃强度大,不易破碎,破碎后的碎片没有尖锐棱角,不易伤人,常用作火车、汽车的窗玻璃。当堂检测1. 【解析】在钢筋混凝土中水泥起黏结作用,相当于复合材料中的基体,钢筋是增强体。【答案】a2. 【解析】复合材料是两种或两种以上不同性质的材料经特殊加工而制成的,并不是简单的混合。复合材料的两部分作用是不同的,基体起连接作用,增强体起骨架作用。【答案】d3. 【解析】复合材料既能保持原来材料的长处,又能弥补它们的不足,具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等特性。【答案】d4. 【解析】复合材料具有组成材料的性质,故碳纤维复合材料质轻、耐高温、导电,可用于飞机机翼和导弹的壳体。【答案】a5. 【解析】分析题给信息,导弹的射程增