机械工程材料_于永泗_课件_11第十一章+复合材料.ppt

第11章复合材料。复合材料是由两种或多种具有不同化学性质或结构的材料组成的材料。复合材料是多相材料，主要包括基体相和增强相。基体相是一种连续相，它固化并整合增强相材料以提高性能，并起到传递应力的作用。增强阶段的功能是承受应力(结构复合材料)和显示功能(功能复合材料)。纤维增强聚合物复合材料，第一节概述，1、复合材料的分类1、根据基体材料的分类，可分为聚合物基、陶瓷基和金属基复合材料。2.根据增强相的形状，可分为纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料和层状复合材料。3.根据复合材料的性能分类，可分为结构复合材料和功能复合材料。(2)复合材料的特性(1)比强度和比模量高，其中纤维增强复合材料最高。2.碳纤维增强材料具有良好的抗疲劳性能-1，可达到b的70-80%。因为纤维对疲劳裂纹的扩展有阻滞作用。3.具有良好减振性能的复合材料中的大量界面对振动具有反射和吸收作用，不易产生共振。4.良好的高温性能。颗粒增强复合材料颗粒增强复合材料在基体中高度分散地分布颗粒，以防止位错运动(金属基体)和分子链运动(聚合物基体)导致塑性变形。这种复合材料是各向同性的。卫星颗粒增强铝基复合材料部件、聚合物基颗粒复合材料如酚醛树脂中混入木粉的胶木、碳酸钙颗粒改性热塑性塑料的钙塑性材料(合成木材)等。氧化锆增韧陶瓷等陶瓷基颗粒复合材料。金属基颗粒复合材料，也称为金属陶瓷，是由金属如钛、镍、钴和铬以及碳化物、氮化物、氧化物和硼化物组成的异质材料。碳化物金属陶瓷被广泛用作工具材料，称为硬质合金。硬质合金通常以钴和镍为结合剂，碳化钨和碳化钛为强化相。硬质合金主要包括钨钴(YG)和钨钴钛(钇)。在品牌号中，YG之后的数字是钴含量，YT之后的数字是碳化钛含量。硬质合金具有极高的硬度、良好的热硬度和耐磨性。它通常被制成刀片并用于刀片体。层状复合材料是指在基体中含有多层片状高强度和高模量增强材料的复合材料。这种材料是各向异性的(层内的二维各向同性)。如碳化硼片增强钛、胶合板等。双金属和表面涂层也是层状复合材料。结构层状材料根据不同的材料分别用于飞机制造、运输和包装。第三节纤维增强复合材料是指以各种金属和非金属为基体，各种纤维为增强材料的复合材料。首先，纤维增强复合材料的原理。在纤维增强复合材料中，纤维是材料的主要承载成分，其增强效果主要取决于纤维的特性、纤维与基体的结合强度、纤维的体积分数、尺寸和分布。碳纤维，1。当弹性模量和强度的方向与纤维轴向相同时，c=f=m(f-纤维，m-基体，c-复合材料)，那么当外力垂直于纤维轴向时，2。纤维的临界纵横比为3。纤维的最小体积分数以及纤维增强复合材料的强度和刚度与纤维方向密切相关。当纤维随机排列时，可以获得基本上各向同性的复合材料。均匀的纤维使材料具有明显的各向异性。这些纤维是正交编织的，在相互垂直的方向上具有良好的性能。纤维是三维编织的，可以获得在所有方向都具有优异机械性能的材料。纤维在基体中的不同分布方式。纤维的类型和性能。玻璃纤维：数量最大，价格最便宜。2.碳纤维：ch8.晶须：这是一种针状单晶，直径小于30m，长度只有几毫米。它的横截面是多边形的。这是一种高强度材料。它分为金属晶须和陶瓷晶须。在金属晶须中，铁晶须已经投入生产。工业陶瓷晶须主要是碳化硅晶须。碳化硅晶须，三。聚合物基纤维增强复合材料通常使用碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维增强的聚合物材料。这种复合材料的性能与环氧树脂和其他基材相比有很大提高，比强度也高得多。4、纤维增强金属基复合材料金属熔点高，因此高强度纤维增强金属基复合材料(MMC)可用于高温工作环境。常用的贱金属材料包括铝合金、钛合金和镁合金。用作增强材料的连续纤维主要是硼纤维、碳化硅纤维和碳纤维。氧化铝纤维通常以短纤维的形式用于金属基复合材料。金属基复合材料的扫描电镜照片表明，虽然金属基复合材料的强度和弹性模量(刚度)有所提高，但由于陶瓷纤维的使用，其塑性和韧性有所下降。这在一定程度上限制了多媒体课件的应用范围。航天飞机5中的铝/硼纤维桁架。纤维增强陶瓷复合材料陶瓷材料耐热、耐磨、耐腐蚀、抗氧化，但韧性低，加工困难。在陶瓷材料中加入纤维增强剂可以大大提高强度、韧性和使用温度。陶瓷中的增韧纤维受到外力作用，由于拔出而消耗能量。消耗的能量越多，材料的韧