第1章 无机非金属复合材料理论、技术及其应用.ppt

无机复合材料 程伟东无机非金属材料工程系材料科学与工程学院 不许聊天上课时不许接打电话 不许出教室不许玩手机 课堂要求 无机非金属复合材料及其应用 刘雄亚 化学工业出版社 2006年9月 第一版 无机复合材料 张锐 化学工业出版社 2005年8月 第一版 参考书目 第一章无机非金属基复合材料理论 技术及其应用第二章陶瓷基复合材料及其应用第三章石膏基复合材料第四章纤维增强水泥基复合材料第五章纤维增强氯氧镁复合材料第六章无机复合材料的成型第七章无机复合材料的烧成 课程主要内容 第一章无机非金属基复合材料理论 技术及其应用 前言 材料是人类赖以生产 生活所必须的物质基础 也是社会文明进步的标志 比如2200年前 西安半坡村原始人遗址 草拌泥做墙和地面 这座房屋的屋基是凹入地下的圆形浅穴 在坑穴的周围 紧密地排列着高约0 6米的木板 木板内外敷有草拌泥 曾形成了地面上的墙体 屋内有一瓢形灶坑 曾侯乙墓 戈戟的柄 是木杆芯 用竹丝纵向包裹 用大漆和蚕丝环向缠绕 战国时期 西汉时期 漆器 用丝或麻做增强材料 大漆做胶黏剂制成 佛像 先造出泥胎 再粘贴麻布 涂漆和彩绘 干燥后用水冲去泥胎 形成麻漆复合佛像 魏晋南北朝 日本国宝 鉴真和尚 现代复合材料只有70多年的历史 它始于20世纪40年代 由美国人发明的玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料 现代复合材料的发展一直是围绕着解决传统材料不能适应的工程技术难题和尖端科学技术提出的新材料需求而发展的 现代 雷达罩 副油箱 复合材料的分类 金属基复合材料 聚合物基复合材料 无机非金属基复合材料无机非金属基复合材料的定义及分类无机非金属基复合材料是以无机非金属材料为基体 以连续纤维 短纤维和颗粒为增强体而制成的复合材料 分为两大类 1 陶瓷基复合材料 包括高温和玻璃陶瓷基复合材料和碳 碳复合材料 2 无机粘接剂基复合材料 包括水泥基 石膏基和氯氧镁基复合材料 第一章 无机非金属基复合材料理论 陶瓷基复合材料 以陶瓷 玻璃 碳为基体的复合材料 1 1无机非金属基复合材料的特点及发展概况 优点 致命弱点 脆性大 尺寸温度 热膨胀系数小 耐腐蚀 耐高温 耐磨损 高硬度 高模量 高强度 例如 莫来石 碳化硅复合材料强度高达730MPa 可在1300 条件下长期使用 较高的耐热性 1MPa 10 332公斤 平方厘米 原位合成莫来石碳化硅系复合材料 于景坤 东北大学学报 2002 23 11 1070 1072 例如 碳碳复合材料是耐热性最高的复合材料 强度在2500 达到最大 导弹端头 喷管 无机粘接剂基复合材料 以石膏 水泥和氯氧镁粘接剂为基体 以无机纤维和有机纤维为增强材料制成的复合材料 特点 价格低廉 耐热 防火 石膏基复合材料 是以低纤维或玻璃纤维和石膏粘接剂经过复合 固化而制成的复合材料 缺点 强度低 耐水性差应用 建筑物的防火隔断 室内室外艺术装饰 实习地点 黑龙江省学府环艺雕塑有限公司 1 石膏基复合材料 水泥基复合材料 是以普通水泥为粘接剂 以玻璃纤维 钢纤维和有机纤维为增强材料而制成的复合材料 20世纪30年代 最早是以石棉纤维为增强材料50年代 钢纤维增强水泥用于楼板60年代 英国研究成功抗碱玻璃纤维 2 水泥基复合材料 致癌 80年代 北京建筑材料科学研究院用抗碱玻璃纤维和低碱水泥研究成功复合材料 玻璃纤维增强水泥基复合材料 GRC 密度小 耐水性好 抗裂性好 成本低 建筑上用作隔墙板 屋面板 波形瓦 通风管道 外样板等 隔墙板 屋面板 波形瓦 通风管道 GRC构件 氯氧镁基复合材料 是以玻璃纤维或有机纤维增强氧化镁 氯化镁粘接剂而制成的复合材料 我国始于20世纪50年代 经历30年没有获得突破进展 20世纪90年代后 武汉理工大学的氯氧镁复合材料的研究有了突破 抗弯强度达到194MPa 浸水30天的强度仍能达到90 3 氯氧镁基复合材料 玻璃纤维增强氯氧镁复合材料耐水性研究 翁睿 复合材料学报 1998 15 4 28 32 复合材料至少由两相物质组成 而且两相的几何特性 力学 热学等性质存在较大差异 如何实现性能的改善和均匀一致性则是制备无机复合材料的关键 此相关问题直接与基体 增强体形成的界面性能有关 将任何两相如纤维和基体的结合表面称为界面 界面的存在使得元素的浓度 晶体结构 原子对