材料学导论范文

材料学导论范文 材料学导论论文文/方烈清034082xx1003829关于树脂基复合材料学习的体会一.概论纤维增强树脂基复合材料常用的树脂为环氧树脂和不饱和聚酯树脂。 目前常用的有热固性树脂、热塑性树脂，以及各种各样改性或共混基体。 热塑性树脂可以溶解在溶剂中，也可以在加热时软化和熔融变成粘性液体，冷却后又变硬。 热固性树脂只能一次加热和成型，在加工过程中发生固化，形成不熔和不溶解的网状交联型高分子化合物，因此不能再生。 复合材料的树脂基体，目前以热固性树脂为主。 早在年代，在战斗机、轰炸机上就开始采用玻璃纤维增强塑料作雷达罩。 年代美国在、等军用飞机上采用了硼纤维增强环氧树脂作方向舵、水平安定面、机翼后缘、舵门等。 在导弹制造方面，年代后期美国中程潜地导弹“北极星”第二级固体火箭发动机壳体上就采用了玻璃纤维增强环氧树脂的缠绕制件，较钢质壳体轻；后来采用高性能的玻璃纤维代替普通玻璃纤维造“北极星”，使壳体重量较钢制壳体轻，从而使“北极星”导弹的射程由千米增加到千米。 年代后采用芳香聚酰胺纤维代替玻璃纤维增强环氧树脂，强度又大幅度提高，而重量减轻。 碳纤维增强环氧树脂复合材料在飞机、导弹、卫星等结构上得到越来越广泛的应用。 二.复合材料的发展简史以玻璃纤维作为增强相的树脂基复合材料在世界范围内已形成了产业，在我国俗称玻璃钢。 树脂基复合材料于1932年在美国出现，1940年以手糊成型制成了玻璃纤维增强聚酯的军用飞机的雷达罩，其后不久，美国莱特空军发展中心设计制造了一架以玻璃纤维增强树脂为机身和机翼的飞机，并于1944年3月在莱特-帕特空军基地试飞成功。 从此纤维增强复合材料开始受到军界和工程界的注意。 第二次世界大战以后这种材料迅速扩展到民用，风靡一时，发展很快。 1946年纤维缠绕成型技术在美国出现，为纤维缠绕压力容器的制造提供了技术贮备。 1949年研究成功玻璃纤维预混料并制出了表面光洁，尺寸、形状准确的复合材料模压件。 1950年真空袋和压力袋成型工艺研究成功，并制成直升飞机的螺旋桨。 60年代在美国利用纤维缠绕技术，制造出北极星、土星等大型固体火箭发动机的壳体，为航天技术开辟了轻质高强结构的最佳途径。 在此期间，玻璃纤维-聚酯树脂喷射成型技术得到了应用，使手糊工艺的质量和生产效率大为提高。 1961年片状模塑料（Sheet MoldingCompound,简称SMC）在法国问世，利用这种技术可制出大幅面表面光洁，尺寸、形状稳定的制品，如汽车、船的壳体以及卫生洁具等大型制件，从而更扩大了树脂基复合材料的应用领域。 1963年前后在美、法、日等国先后开发了高产量、大幅宽、连续生产的玻璃纤维复合材料板材生产线，使复合材料制品形成了规模化生产。 拉挤成型工艺的研究始于50年代，60年代中期实现了连续化生产，在70年代拉挤技术又有了重大的突破，近年来发展更快。 除圆棒状制品外，还能生产管、箱形、槽形、工字形等复杂截面的型材，并还有环向缠绕纤维以增加型材的侧向强度。 上前拉挤工艺生产的制品断面可达76cm20cm。 在70年代树脂反应注射成型（Reaction Injection Molding,简称RIM）和增强树脂反应注射成型（Reinforced ReactionInjectionMolding,简称RRIM）两种技术研究成功，进一步改善了手糊工艺，使产品两面光洁，现已大量用于卫生洁具和汽车的零件生产。 1972年美国PPG公司研究成功热塑性片状模型料成型技术，1975年投入生产。 这种复合材料最大特点是改变了热固性基体复合材料生产周期长、废料不能回收问题，并能充分利用塑料加工的技术和设备，因而发展得很快。 制造管状构件的工艺除缠绕成型外，80年代又发展了离心浇铸成型法，英国曾使用这种工艺生产10m长的复合材料电线杆、大口径受外压的管道等。 从上述可知，新生产工艺的不断出现推动着聚合物复合材料工业的发展。 进入20世纪70年代，对复合材料的研究发迹了仅仅采用玻璃纤维增强树脂的局面，人们一方面不断开辟玻纤-树脂复合材料的新用途，同时也发现，这类复合材料的比刚度要求很高的尖端技术的要求，因而开发了一批如碳纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、硼纤维、芳纶纤维、高密度聚乙烯纤维、空心玻璃微珠等高性能增强材料，并使用高性能树脂、金属与陶瓷为基体，制成先进复合材料（Advanced CompositeMaterials,简称ACM）。 这种先进复合材料具有比玻璃纤维复合材料更好的性能，是用于飞机、火箭、卫星、飞船等航空航天飞行器的理想材料。 由于使用空心玻璃微珠等低密度的材料，生产的产品重量降低，性能也提高了。 三.基本定义树脂基复合材料（Resin MatrixComposite）也称纤维增强塑料（Fiber ReinforcedPlastics），是上前技术比较成熟且应用最为广泛的一类复合材料。 这种材料是用短切的或连续纤维及其织物增强热固性或热塑性树脂基体，经复合而成。 四.基本分类树脂基复合材料按增强纤维的种类可以分为玻璃纤维增强聚合物基复合材料；碳纤维增强聚合物基复合材料芳纶增强聚合物基复合材料；硼纤维增强聚合物基复合材料及其它纤维增强聚合物基复合材料。 如按基体的性能可以分为通用性聚合物基复合材料；耐化学腐蚀型聚合物基复合材料；阻燃型聚合物基复合材料；耐高温型聚合物基复合材料等。 按聚合物基体的结构形式来分可分为热固性树脂基复合材料和热塑性树脂基复合材料。 热固性树脂基体的优点是使用温度高、不易发生蠕变、耐腐蚀性好、强度高、减震性好；缺点是成型要求固化时间长、后加工麻烦、不以修理，因而成本较高。 热塑性树脂基体的优点是可以再生使用，加工期短，因而提高功效、节约能源；缺点是热塑性复合材料耐温性和尺寸稳定性不如热固性复合材料。 近年来，合成一些耐高温性好的热塑性树脂，可制得耐温性及韧性均优于环氧树脂的复合材料。 而复合材料聚合物基体可以分为 （1）不饱和聚酯树脂不饱和聚酯树脂是指具有线性结构的、可溶的、分子量不高。 而主链上同时具有重复脂键及不饱和双键的一类有机高分子化合物。 不饱和聚酯有顺丁烯二酐型（顺酐型）、丙烯酸型、丙烯酯型、二酚基丙烷型、乙烯基酯型。 顺酐型不饱和聚酯是由不饱和的顺丁烯二酸酐或反丁烯二酸酐与饱和二元酸及多元醇缩聚而成，其品种繁多，是不饱和聚酯树脂中最重要的一类。 不饱和聚酯树脂主链上具有重复脂键及不饱和双键，可用苯乙烯、二乙烯基苯类作固化剂，在过氧化物引发剂作用下，进行固化，而形成三项网状结构的大分子，采用氧化还原引发剂，可使不饱和聚酯树脂在室温、常压下固化，有利于复合材料的加工成型。 不饱和聚酯树脂是玻璃纤维增强塑料应用最普遍用量最大的一类树脂，其优点为固化迅速，且能在常温下固化，无非发行副产物;粘度低，浸渍性好；介电性、抗电弧性优良；耐腐蚀性好。 缺点是固化收缩较大，固化不当时，有固化放热收缩就会产生裂纹。 （2）环氧树脂环氧树脂是指分子中含有两个或两个以上环氧基团的一类有机高分子化合物。 复合材料工业上使用量最大的环氧树脂品种是缩水甘油醚型环氧树脂，而其中有一有二酚基丙烷（简称双酚A）与环氧氯丙烷作聚而成的二酚基丙烷型环氧树脂（简称双酚A型环氧树脂）为主。 换样式制作为复合材料的基本材料，用量仅次于不饱和聚酯树脂。 环氧树脂具有以下特点固化方便、具有突出的尺寸稳定性和耐久性；粘附力强；固化过程中收缩性较低；具有较高的机械强度；电性能好，是一种具有高介电性能、耐表面漏电、耐电弧的优良绝缘材料；热稳定性好；具有优良的耐酸性、耐碱性和耐溶剂性。 由于环氧树脂基固化后的体系具有一系列可贵的性能，它们可以用粘合剂、涂料、浇铸塑料和纤维增强复合材料的基体树脂等，广泛用于机械、电机、化工、航空、航天、航舶汽车、建筑等工业部门。 （3）酚醛树脂酚与醛按一定的比例在酸性或碱催化剂作用下相互缩聚的产物称为酚醛树脂。 这种树脂在加热条件下，即可转变成不溶的三向网状结构。 酚醛树脂是最早的一类热固性树脂，它原料易得，合成方便，价格便宜；电绝缘性好；具有良好的机械强度和耐热性能，尤其具有突出的瞬时耐高温烧蚀性能。 主要缺点是酚醛树脂在固化过程中有低分子物产生，需施加较大的成型压力，应用于大型制件时受到一定的限制。 酚醛树脂主要用于玻璃纤维增强塑料、粘合剂、涂料及热塑性塑料改性添加剂等。 其中最重要的用途之一是酚醛树脂复合材料作为瞬时耐高温和烧蚀的结构材料用于宇航工业，如空间飞行器、导弹、火箭等。 （4）热塑性树脂热塑性树脂复合材料中的热塑性树脂基体是指具有线型或支链型结构的一类有机高分子化合物，它是一类受热软化（或熔化），冷却变硬且此过程可以反复进行的树脂。 纤维增强热塑性是塑料（FRTP）是20世纪60年代发展起来的一类高性能复合材料。 此后，FRTP在国外得到了深入研究和广泛应用。 二20世纪80年代则成为FRTP的黄金时代。 由于形状稳定性好，耐热，强的高，易加工成型，且成本不低廉，已广泛用于宇宙、航空、汽车、电子电器等领域。 五结构理论热固性树脂的成性是在一定温度下加入相应的固化剂后通过交联固化反应，形成三维网络结构。 由于这是一种不可理过程，因此固化后的结构不能再熔化和溶解。 热塑性树脂的高分子链是通过二次化学键结合的，当加热时这些键变弱和破坏，于是这些高分子链能自由移动和扩散。 因此，这类树脂可以反复加热熔融和冷却固化。 热塑性树脂基又分为两类无定形的非晶态热塑性树脂基和半结晶态的热塑性树脂基。 半结晶态热塑性树脂基同时具有非晶区和结晶区两部分。 非晶区内分子量是无序排列的。 结晶区内分子链段是密堆积的以原子密集到足以形成结晶的晶格。 六.性质不同的基体拥有不同的物理和化学性质，常见的一些集体的物理和化学性质如下 （1）不饱和聚酯树脂物理性质不饱和聚酯树脂的相对密度在1.111.20左右，固化时体积收缩率较大，固化树脂的一些物理性质如下（a）耐热性。 绝大多数不饱和聚酯树脂的热变形温度都在5060，一些耐热性好的树脂则可达120。 红热膨胀系数1为（130150）10-6。 （b）力学性能。 不饱和聚酯树脂具有较高的拉伸、弯曲、压缩等强度。 （c）耐化学腐蚀性能。 不饱和聚酯树脂耐水、稀酸、稀碱的性能较好，耐有机溶剂的性能差，同时，树脂的耐化学腐蚀性能随其化学结构和几何开关的不同，可以有很大的差异。 （d）介电性能。 不饱和聚酸树脂的介电性能良好。 化学性质不饱和聚酯是具有多功能团的线型高分子化合物，在其骨架主链上具有聚酯链键和不饱和双键，而在大分子链两端各带有羧基和羟基。 主链上的双键可以和乙烯基单体发生共聚交联反应，使不饱和聚酯树脂从可溶、可熔状态转变成不溶、不熔状态。 主链上的酯键可以发生水解反应，酸或碱可以加速该反应。 若与苯乙烯共聚交联后，则可以大大地降低水解反应的发生。 在酸性介质中，水解是可逆的，不完全的，所以，聚酯能耐酸性介质的侵蚀；在碱性介质中，由于形成了共振稳定的羧酸根阴离子，水解成为不可逆的，所以聚酯耐碱性较差。 聚酯链末端上的羧基可以和碱土金属氧化物或氢氧化物例如MgO，CaO，Ca(OH)2等反应，使不饱和聚酯分子链扩展，最终有可能形成络合物。 分子链扩展可使起始粘度为0.11.0Pas粘性液体状树脂，在短时间内粘度剧增至103Pas以上，直至成为不能流动的、不粘手的类似凝胶状物。 树脂处于这一状态时并未交联，在合适的溶剂中仍可溶解，加热时有良好的流动性。 （2）环氧树脂（a）形式多样。 各种树脂、固化剂、改性剂体系几乎可以适应各种应用对形式提出的要求，其范围可以从极低的粘度到高熔点固体。 （b）固化方便。 选用各种不同的固化剂，环氧树脂体系几乎可以在0180温度范围内固化。 （c）粘附力强。 环氧树脂分子链中固有的极性羟基和醚键的存在，使其对各种物质具有很高的粘附力。 环氧树脂固化时的收缩性低，产生的内应力小，这也有助于提高粘附强度。 (d)收缩性低。 环氧树脂和所用的固化剂的反应是通过直接加成反应或树脂分子中环氧基的开环聚合反应来进行的，没有水或其它挥发性副产物放出。 它们和不饱和聚酯树脂、酚醛树脂相比，在固化过程中显示出很低的收缩性（小于2%）。 (e)力学性能。 固化后的环氧树脂体系具有优良的力学性能。 (f)电性能。 固化后的环氧树脂体系是一种具有高介电性能、耐表面漏电、耐电弧的优良绝缘材料。 (g)化学稳定性。 通常，固化后的环氧树脂体系具有优良的耐碱性、耐酸性和耐溶剂性。 像固化环氧体系的其它性能一样，化学稳定性也取决于所选用的树脂和固化剂。 适当地选用环氧树脂和固化剂，可以使其具有特殊的化学稳定性能。 (h)尺寸稳定性。 上述的许多性能的综合，使环氧树脂体系具有突出的尺寸稳定性和耐久性。 (i)耐霉菌。 固化的环氧树脂体系耐大多数霉菌，可以在苛刻的热带条件下使用。 (3)酚醛树脂酚类和醛类的缩聚产物通称为酚醛树脂，一般常指由苯酚和甲醛经缩聚反应而得的合成树脂，它是最早合成的一类热固性树脂。 酚醛树脂虽然是最老的一类热固性树脂，但由于它原料易得，合成方便，以及酚醛树脂具有良好的机械强度和耐热性能，尤其具有突出的瞬时耐高温烧蚀性能，而且树脂本身又有广泛改性的余地，所以目前酚醛树脂仍广泛用于制造玻璃纤维增强塑料、碳纤维增强塑料等复合材料。 酚醛树脂复合材料尤其在宇航工业方面（空间飞行器、火箭、导弹等）作为瞬时耐高温和烧蚀的结构材料有着非常重要的用途。 酚醛树脂的合成和固化过程完全遵循体型缩聚反应的规律。 控制不同的合成条件（如酚和醛的比例，所用催化剂的类型等），可以得到两类不同的酚醛树脂一类称为热固性酚醛树脂，它是一种含有可进一步反应的羟甲基活性基团的树脂，如果合成瓜不加控制，则会使体型缩聚反应一直进行至形成不熔、不溶的具有三向网络结构的固化树脂，因此这类树脂又称为一阶树脂；另一类称为热塑性酚醛树脂，它是线型树脂，在合成过程中不会形成三向网络结构，在进一步的固化过程中必须加入固化剂，这类树脂又称为二阶树脂。 这两类树脂的合成和固化原理并不相同，树脂的分子结构也不同。 （4）热塑型树脂热塑性树脂是指具有线型或分枝型结构的有机高分子化合物。 这一类树脂的特点是遇热软化或熔融而处于可塑性状态，冷却后又变坚硬，而且这一过程可以反复进行。 典型代表性热塑性树脂如聚烯烃、氟树脂、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚丙烯-十二烯-苯乙烯（ABS树脂）、聚苯乙烯-丙烯腈（SAN或AS树脂）等。 这类塑料虽有许多优点，但仍有不少不足之处，如强度、硬度、耐热性、尺寸精度等较低，热膨胀系数较大，力学性能受温度影响较大，蠕变、冷流、耐负荷变形较大等。 用玻璃纤维增强热塑性树脂而制得的热塑性玻璃纤维增强复合材料，不仅可使上述缺点得到不同程度的改善，还可使某些性能达到或超过热固性玻璃纤维增强复合材料的水平，而且仍可以用一般注射方法成型。 纤维的含量通常在20%40%。 总的来说，用（玻璃）纤维增强热塑性塑料，可以达到下述效果提高拉伸、弯曲、压缩等力学强度及弹性模量，改善蠕变性能；提高热变形温度；降低线膨胀系数；降低吸水率，增加尺寸稳定性；改善热导率；提高硬度；抑制应力开裂；阻迟燃烧性；改善电性能。 玻璃纤维增强热塑性复合材料的不足之处，主要是冲击韧性降低，冲击疲劳韧性有所下降，但带缺口冲击韧性有所提高。 七.性能与检测 （1）性能树脂基复合材料得到如此重用，主要是因为它各方面性能都很优越。 1树脂基复合材料的力学性能树脂基复合材料具有比强度高、比模量大、抗疲劳性能好等力学特点。 树脂基复合材料的刚度树脂基复合材料的刚度特性由组分材料的性质、增强材料的取向和所占的体积分数决定。 树脂基复合材料的力学研究表明，对于宏观均匀的树脂基复合材料，弹性特性复合是一种混合效应，表现为各种形式的混合律，它是组分材料刚性在某种意义上的平均，界面缺陷对它作用不是明显。 树脂基复合材料的强度树脂基复合材料强度的复合是一种协同效应，从组分材料的性能和树脂基复合材料本身的细观结构导出其强度性质。 其表现在层合材料的层合效应及混杂复合材料的混杂效应上。 树脂基复合材料强度问题的复杂性可能的各向异性和不规则的分布，也上面提及的不同的破坏模式，而且同一材料在不同的条件和不同的环境下，断裂有可能按不同的方式进行，这些包括基体和纤维(粒子)的结构的变化。 除此之外，界面粘结的性质和强弱、堆积的密集性、纤维的搭接、纤维末端的应力集中、裂缝增长的干扰以及塑性与弹性响应的差别等都有一定的影响。 2.树脂基复合材料的物理性能树脂基复合材料的物理性能(见表1)树脂基复合材料的物理性能由组分材料的性能及其复合效应所决定。 要改善树脂基复合材料的物理性能或对某些功能进行设计时，往往更倾向于应用一种或多种填料。 相对而言，可作为填料的物质种类很多，可用来调节树脂基复合材料的各种物理性能。 3树脂基复合材料的化学性能作为树脂基复合材料的基体的聚合物本身是有机物质，可能被有机溶剂侵蚀、溶胀、溶解或者引起体系的应力腐蚀。 根据基体种类的不同，材料对各种化学物质的敏感程度不同，常见的耐强酸、盐、酯，但不耐碱。 一般情况下，人们更注重的是水对材料性能的影响。 水一般可导致树脂基复合材料的介电强度下降，水的作用使得材料的化学键断裂时产生光散射和不透明性，对力学性能也有重要影响。 树脂基复合材料的着火与降解产生的挥发性物质有关。 某些聚合物在高温条件下可产生一层耐热焦炭，这些聚合物与尼龙、聚酯纤维等复合后，因这些增强物本身的分解导致挥发性物质产生，可带走热量而冷却烧焦的聚合物，进一步提高耐热性，同时赋予复合材料以优良的力学性能，如良好的坑震性。 而在力学方面尤为突出，例如树脂基三维机织复合材料的性能。 三维（3D）纺织复合材料具有比强度高、比刚度高、可设计性强、抗疲劳性能好、耐腐蚀、便于大面积整体成形等优点。 而且3D机织复合材料指用立体的三维机织物作为复合材料的增强体制成的复合材料。 除了上述共同的优点以外,三维机织复合材料还具有优良的抗冲击损伤性能、耐烧蚀性能、结构设计灵活、结构不分层、整体性高、异型件一次织造成型、适合于大尺寸制件的生产等特性。 人们研究的4种三维机织物为三维机织层2层正交角联锁织物5,其三维示意图如图1所示。 其中No.1织物为既带衬经又带衬纬结构,No.2织物为带衬经结构,No.3织物为带衬纬结构,No.4织物为不带衬经、衬纬结构。 可以看出所有纬纱及衬经纱,都呈直线状态。 图14种结构预制件的三维示意图Fig.1Three2dimensional schematicdiagrams offour kindsof wovenp reforms(a)No.1fabric(with stufferwarpand weft);(b)No.2fabric(with stufferwarp)(c)No.3fabric(with stufferweft);(d)No.4fabric(no stuffer)拉伸强度和模量以带有衬经纱和衬纬纱的No.1结构为最大,仅带有衬经纱的No.2结构次之,可见与拉伸方向同向、呈直线状态的衬经纱对提高复合材料的拉伸性能贡献明显。 弯曲强度、压缩强度和压缩模量也都体现出了衬经纱明显的贡献。 而弯曲模量却以不带衬经而带衬纬的No.3结构为最大,这可能与纬纱密度有关。 No.1和No.3是带有衬纬的结构,其中No.3具有最大纬密。 带有衬经和衬纬的三维层-层正交角联锁结构复合材料,即No.1结构复合材料,综合力学性能最佳。 观察图1可知,材料中呈伸直状态的衬经纱的存在是其获得最佳力学性能的决定性因素。 而No.3结构尽管有最大的弯曲模量,但该结构材料的其它指标却都低于No.1结构复合材料。 当然,也可根据单一指标的要求选择适宜的结构。 （2）检测对树脂基复合材料的检测应用较多是利用激光超声波，例如激光超声检测碳纤维增强树脂基复合材料和碳纤维/树脂基复合材料薄板的超声波检测。 1.激光超声检测方法与原理激光超声是利用高能量的激光脉冲与物质表面的瞬时热作用,在固体表面产生热特性区,形成热应力,在物体内部产生超声波。 根据入射到物体表面激光能量的不同,激光脉冲在物体表面产生的这种热效应可分为热蚀效应和热弹效应两种。 在热弹性区,激光产生的应力波大小与吸收光的能量呈正比,对于均匀能量分布,可用一维模型描述激光束在材料表面产生的应力:= (1)式中弹性常数;热应力产生的应变;=(1+)E(1-)C；泊松比;线膨胀系数;E被材料表面吸收的激光能量;材料密度;C材料的特征热容。 从式 (1)可见,激光脉冲在材料表面产生的应力2应变与材料表面吸收的激光能量呈正比。 与金属材料相比,由于碳纤维复合材料密度小,对入射到材料表面的激光能量吸收强烈,因此,激光超声检测技术在复合材料中有明显的应用优势和前景。 激光脉冲在材料中产生的超声波模式与材料(性能)有关,当材料表面附近区域在激光脉冲作用下,产生的热应力平行物体表面时,由于热应力的作用,在材料中产生水平偏振横波(SH)模式,如图2a所示。 当材料表面附近区域在激光脉冲作用下,产生的热应力垂直物体表面时,在材料中产生纵波(L)模式,如图2b所示。 目前激光超声检测方法可分3种,激光发射2激光接收,即利用激光脉冲与试样表面瞬时作用产生超声波,用激光干涉仪或用非干涉仪方法接收被检测材料内部的声波信号。 激光发射2超声接收,即利用激光脉冲产生超声波,通过超声换能器作为接收器接收检测信号。 超声发射2激光接收,即利用超声换能器产生超声波,通过激光干涉方法接收检测信号。 研究和试验结果表明,利用超声换能器接收的检测信号比光学接收方法信噪比高。 因此,试验采用激光发射2超声接收方法(图3)。 系统由激光超声激励单元、光路、接收换能器与前置处理、MU T21数字式超声信号显示单元等主要部分组成。 设计采用1064nm波长的调Q2Nd:YA G脉冲激光器,重复频率在120Hz内分档可调,脉冲宽度10ns,激光脉冲的输出采用直接输出和光纤输出两种方式。 激光脉冲输出能量在5100mJ内连续可调,通过选择激光脉冲的能量,使材料表面工作在热弹性区,不会产生烧伤现象。 (a)激励T模式(b)激励L模式图2激光超声激励原理图3激光超声检测方法与系统组成2.对碳纤维/树脂基复合材料的检测碳纤维/树脂基复合材料层压板是将一束束碳纤维丝平行排列成单向纤维布，向布中浸入树脂后按要求切成不同的形状并铺成设计的形状，最后通过高温高压成形的结构件（如图4）。 此构件微观特征是由单向碳布与树脂层交替构成，其中单向碳布是由一根根碳丝构成，碳丝与碳丝之间充满树脂，在碳丝层之间为树脂层，通过树脂的粘胶力将碳丝粘接在一起，结构的内部组织金相照片如图5。 在实际应用和构件制造过程中，由于某些意外（如工艺控制过程到位、人为因素、原材料影响等），可能在内部形成缺陷，主要为分层、夹杂、疏松、单个气孔、密集小气孔、空隙含量高等。 由于成形过程中压力与构件表面垂直，因而使缺陷的走向与铺层方向一致，与构件表面垂直，如图6。 图4图5和图6由上分析可知，缺陷走向与构件表面垂直，因而对于此类构件，最好的检测方法是超声纵波直探头法。 由于此构件由碳丝及碳丝层及树脂层构成，碳丝的直径一般在8m左右，一层碳丝层的厚度在0.11mm左右，碳丝层之间的树脂层厚度十几微米左右，因而为了不引起正常内部组织的信号反射，必须选择合适的频率，这样有利于缺陷信号的识别。 通过反复试验确定频率为5MHz。 同时由于采用水耦合，材料阻抗相差比较大，因而有一部分能量在水/碳纤维板界面被反射掉了，因此，为了增强探头信号能量，在此采用聚集探头，有利于提高的探头的穿透能力。 八.应用1.树脂基复合材料在建筑工业中的应用建筑工业在国民经济中占有很重要的地位，不论是哪一个国家，建筑工业望远是国民经济的支柱产业之一。 随着社会的进步，人们对居住面积、房屋质量和娱乐设施等提出越来越高的要求，这就是推动建筑工业改革发展的动力。 建筑工业现代化的发展方向是改善施工条件，加快建设进度，降低成本，提高质量，节约能源，减少运输，保护耕地，保护环境和提高技术经济效益等。 为了达到此目的，必须从改善现有的建筑材料和发展新型建筑材料方向着手。 在建筑工业中发展和使用树脂基复合材料对减轻建筑物自重，提高建筑物的使用功能，改革建筑设计，加速施工进度，降低工程造价，提高经济效益等都十分有利，是实现建筑工业现代化的必要条件。 建筑用树脂基复合材料的应用情况随着建筑工业的迅速发展，复合材料越来越多地被用于建筑工程 （1）承载结构用作承载结构的复合材料建筑制品有柱、桁架、梁、基础、承重折板、屋面板、楼板等，这些复合材料构件，主要用于化学腐蚀厂房的承重结构、高层建筑及全玻璃钢-复合材料楼房大板结构。 （2）围护结构复合材料围护结构制品有各种波纹板、夹层结构板，各种不同材料复合板，整体式和装配式折板结构和壳体结构。 用作壳体结构的板材，它既是围护结构，又是承重结构。 这些构件可用作工业及民用建筑的外墙板、隔墙板、防腐楼板、屋顶结构、遮阳板、天花板、薄壳结构和折板结构的组装构件。 （3）采光制品透光建筑制品有透明波形板、半透明夹层结构板、整体式和组装式采光罩等，主要用于工业厂房、民用建筑、农业温室及大型公用建筑的天窗、屋顶及围扩墙面采光等。 （4）门窗装饰材料属于此类材料制品有门窗断面复合材料拉挤型材、平板、浮雕板、复合板等，一般窗框型材用树脂玻璃钢。 复合材料门窗防水、隔热、耐化学腐蚀。 用于工业及民用建筑，装饰板用作墙裙、吊顶、大型浮雕等。 （5）给排水工程材料市政建设中给水、排水及污水处理工程中已大量使用复合材料制品，如各种规格的给水玻璃钢管、高位水箱、化粪池、防腐排污管等。 （6）卫生洁具材料属于此类产品的有浴盆、洗面盆、坐便盆，各种整体式、组装式卫生间等，广泛用于各类建筑的卫生工程和各种卫生间。 （7）采暖通风材料属此类复合材料制品有冷却塔、管道、板材、栅板、风机、叶片及整体成型的采暖通风制品。 工程上应用的中央空调系统中的通风厨、送风管、排气管、防腐风机罩等。 （8）高层楼房屋顶建筑如旋转餐厅屋盖、异形尖顶装饰屋盖、楼房加高、球形屋盖、屋顶花园、屋顶游泳池、广告牌和广告物等。 （9）特殊建筑大跨度飞机库、各种尺寸的冷库、活动房屋、岗亭、仿古建筑、移动剧院、透微波塔楼、屏蔽房、防腐车间、水工建筑、防浪堤、太阳能房、充气建筑等。 （10）其它复合材料在建筑中的其它用途还很多，如各种家具、马路上的阴井盖、公园和运动场座椅、海滨浴场活动更衣室、公园仿古凉亭等。 2.树脂基复合材料在化学工业中的应用树为复为学业蚀以脂基体的合材料作化工的耐腐材料已有50余年历树复电学蚀现与导热数史，由于脂基合材料比强度高、无化腐象系温低、良好的保性能及电绝缘内维性能、制品壁光滑、流体阻力小、轻运输优修方便、重量、吊装方便等点，已广泛用于石油、化肥、制盐药纸环属电镀业、制、造、海水淡化、生物工程、境工程及金等工中。 （1）环护领应在境保域中的用随业发环污问题为当关问题着工的展，境染已成今世界令人心的许国环护业这兴之一，多家投入巨大人力、物力，致力于境保工一新业门工部。 钢给应玻璃在排水管道工程中已得到了广泛的用，最近几年，越来废处统钢个废越多的水理系的管道用玻璃制造，一基本原因就是水蚀质种类蚀断这蚀的耐介的和腐性能都在不增加，就要求使用耐性能蚀钢满这种更好的材料，而而腐玻璃是足需求的最好材料。 复环护应业废气处处合材料在境保方面用包括一般工理、油水理、质污处垃处废脱处含毒物水理、圾焚化理及城市水臭理等。 （2）纯领应在高水和食品域中的用这树复应个领树复优是脂基合材料用的一新域。 脂基合材料良的蚀这种泼污当为耐性能意味着材料具有活、不染的特性，理所然地成清洁贮纯药类选高度物品如存高水、品、酒、牛奶之的可用材料。 （3）氯碱业应在工中的用氯碱业钢应领钢工是玻璃作耐腐材料的最早用域之一，目前玻璃为氯碱业钢已成工主要材料。 玻璃已用种统气风于各管道系、体鼓机、热换壳盐泵墙栅栏交器外、水箱以至于、池、地坪、板、格、把手、结构时钢开进业个领杆等建筑上。 同，玻璃也始入化工行的各域。 （4）纸业应在造工中的用纸业为纸过盐剂对造工以木材原料，制程中需要酸、漂白等，属极蚀钢这类恶环金有强的腐作用，唯有玻璃材料能抵抗劣境，玻璃钢国纸浆产显现优异蚀材料已在一些家的生中其的耐性。 （5)属处业应在金表面理工中的用属处厂为盐钢没金表面理所使用的酸，大多酸，基本上用玻璃是问题有的。 (6)发电火力发电烧为发火力以燃及燃油主，电厂废处设中一般管道或水理施钢脱则为蚀均可用玻璃制品，而排烟硫装置防之重点。 (7)海水淡化为传统馏蚀铁海水淡化分蒸及反渗透膜法，由于海水十分容易侵质厂内钢材料，故淡化大部分的管道及容器均使用玻璃制品。 (8)温应泉上的用温发电从温输泉的用途有及洗浴，泉的抽取到送，均已大量使用钢玻璃管。 (9)医药业应在工上用药种类种钢医药业品繁多，每原料有所不同，但玻璃用于工受到青睐。 (10)运输用途钢车证实胶内衬实盐玻璃在槽上的使用，已比橡用，例如在酸的运输胶内衬证实会上，橡已为盐因沉淀物而穿孔，而沉淀物确酸的基问题为本，除非100纯盐从众实证实烯树来的酸。 多例中，已乙基脂内衬为选择烯树备优制槽体或作一正确的。 此乃因乙基脂除具良耐化学劳应运输特性外，更提供良好的机械特性及耐疲性，以适道路受力构学件力性能的要求。 3.树脂基复合材料在电子工业中的应用电子工业是近20年来迅速发展的高技术产业，电子功能材料是电子元器件和电子装备的基础和支撑，广泛应用在电子行业的各个领域。 随着电子元器件制造技术的飞跃进步，电子产品正向小型轻量薄型化、高性能化、多功能化的方向发展，进而推动电子材料的不断进步。 复合材料具有许多优异性能，如比强度高、比刚度大、抗疲劳性好、耐腐蚀、尺寸稳定、密度低以及独特的材料可设计性等。 因此，自问世以来发展迅速，已广泛应用在电子工业上，用作结构件及结构功能件，赋予产品以轻质、高强度、高刚度、高尺寸精度等特性，提高了产品的技术指标，更好地适应了现代高科技的发展要求。 虽然复合材料用作电子功能材料的应用研究起步较晚，但已成为电子产品不可缺少的关键材料，体现出其在电子装备中的优异性能和广阔前景。 用复合材料制作的电子功能材料种类很多，最具代表性的是印刷线路板基板材料。 作为连接和支撑电子器件的印刷线路板，它应用在众多的电子产品中，是必不可少的部件。 复合材料在电子工业中的另一大类应用是制作各种天馈线，包括反射面和天线罩，还有馈源、波导等高频部件，赋予诸多电子设备，特别是通讯收发设备、雷达等产品更市制技术战术指标。 同时，利用有些复合材料的吸波性能，还可制成屏蔽材料和隐身材料。 4.树脂基复合材料在国防、军工及航空航天领域中的应用复合材料以其典型的轻量特性、卓越的比强度、比模量、独特的耐烧蚀和隐蔽性、材料性能的可设计性、制备的灵活性和易加工性等受到军方青睐，在实现武器系统轻量化、快速反应能力、高威力、大射程、精确打击、高自下而上力方面起着巨大作用。 复合材料的进步为武器系统选材和产品设计奠定了坚实的基础，在