高一化学上册第四章复合材料知识点

1、高一化学上册第四章复合材料知识点第一章概论1、复合材科的定义、组分功能和作用：定义：由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固 体材料。复合后的产物为固体时才称为复合材料，为气体或液体不能称为复合材 料。组分：其组分相对独立，通常有一相连续相，称为基体，另一相分散相，称 为增强相 增强体 。功能和作用：复合材料既可以保持原材料的特点，又能发挥组合后的新特征， 可以根据需要进行设计，从而最合理地到达使用所要求的性能。2、复合材料的命名强调基体，以基体材料的名称为主，如树脂基复合材料，金属基复合材料， 陶瓷基复合材料等 ;强调增强体，以增强体材料的名称为主，如玻璃纤维增强复合材料

2、，碳纤维 增强复合材料，陶瓷颗粒增强复合材料 ;基体材料与增强体材料名称并用，如玻璃纤维增强环氧树脂复合材料玻璃钢。3、复合材料的分类方式按基体材料类型分：聚合物基复合材料，金属基复合材料，无机非金属基复 合材料 ;按增强材料种类分： 玻璃纤维复合材料， 碳纤维复合材料， 有机纤维复合 材料，金属纤维复合材料，陶瓷纤维复合材料 ;按增强材料形态分：连续纤维复合材料，短纤维复合材料，粒状填料复合材 料，编制复合材料 ;按用途分：结构复合材料，功能复合材料 ;4、常用的基体材料及各自的适用范围轻金属基体主要包括铝基和镁基,用于450C左右；钛合金及钛铝金属间化合 物作基体的复合材料，适用温度650

3、C左右，镍、钻基复合材料可在1200C使用。 5、常用热固性基体复合材料：环氧树脂，热固性聚酰亚胺树脂。常用热塑性基体复合材料：聚醚醚酮，聚苯硫醚，聚醚砜，热塑性聚酰亚胺。 常用陶瓷基体复合材料：玻璃，氧化物陶瓷，非氧化物陶瓷，无机胶凝材料 ;6、 玻璃和玻璃陶瓷的定义及不同玻璃是无机材料经高温熔融、冷却硬化而得到的一种非晶态固体 ;玻璃陶瓷是 将特定组成的玻璃进行晶化热处理，在玻璃内部均匀析出大量微小晶体并进一步 长大，形成致密的微晶相 ;玻璃相充填于晶界， 得到的像陶瓷一样的多晶固体材料。7 、氧化物陶瓷有哪些，属于什么结构：氧化物陶瓷主要为单相多晶结构，主 要有 Al2O3 ， MgO，

4、 SiO2， ZrO2 ，莫来石等 ;8、非氧化物陶瓷有：碳化硅，氮化硅。9、什么是复合材料的界面，复合材料的界面效应以及作用如何实现复合材料基体与增强体接触构成的界面， 是一层具有一定厚度 纳米以上 、结 构随基体和增强体而异、与基体和增强体有明显差异的新相界面相 界面层。它是增强相和基体相连接的 “纽带 ，也是应力和其他信息传递的 “桥梁 。界面作用产生的效应：传递效应界面能传递力，即将外力传递给增强物， 起到基体和增强物之间的桥梁作用；阻断效应结适宜当的界面有阻止裂纹扩展、 中断材料破坏、减缓应力集中的作用：不连续效应在界面上产生物理性能的不连 续性和界面摩擦出现的现象，如抗电性、电感应

5、性、磁性、耐热性等；散射和吸收效应光波、声波、热弹性波、冲击波等在界面产生散射和吸收，如透光性、隔热性、耐 冲击性等；诱导效应增强物的外表结构使聚合物基体与之接触的结构，由于诱导作用而发生改变而产生一些现象，如强的弹性、低的膨胀性、耐冲击性等。10、金属基复合材料的界面类型及各自特点1类型： I 类界面相比照拟平整，只有分子层厚度，界面除了原组成物质外， 根本不含其它物质 ;II 类界面为犬牙交错的溶解扩散界面， 基体的合金元素和杂质 可能在界面上富集或贫化 ;III 类界面那么含有亚微级的界面反响产物层。2相容性特点： I 类界面纤维与基体互不反响亦不溶解 ;II 类界面纤维与基体互 不反响

6、但相互溶解 ;III 类界面纤维与基体反响形成界面反响层。第二章复合材料的复合原理及界面1、弥散增强和颗粒增强的原理1弥散增强：复合材料是由弥散颗粒与基体复合而成，荷载主要由基体承当， 弥散微粒阻碍基体的位错运动， 微粒阻碍基体位错运动能力越大， 增强效果愈大， 微粒尺寸越小，体积分数越高，强化效果越好。2颗粒增强：复合材料是由尺寸较大 直径大于1m颗粒与基体复合而成，载 荷主要由基体承当，但增强颗粒也承受载荷并约束基体的变形，颗粒阻止基体位 错运动的能力越大， 增强效果越好 ;颗粒尺寸越小， 体积分数越高， 颗粒对复合材 料的增强效果越好。2、什么是混合法那么，其反映什么规律 混合法那么复合

7、材料力学性能同组分之间的关系： ?c?fVf?mVm ， Ec=EfVf+EmVm式中？为应力，E为弹性模量，V为体积百分比，c、m和f分别 代表复合材料、基体和纤维 ;反映的规律：纤维基体对复合材料平均性能的奉献正比于它们各自的体积分数。 3、金属基复合材料界面及改性方法有哪些金属基复合材料界面结合方式：化学结合物理结合扩散结合机械结 合。界面改性方法：纤维外表改性及涂层处理，金属基体合金化，优化制 备工艺方法和参数。4、界面反响对金属基复合材料有什么影响界面反响和反响程度 弱界面反响、 中等程度界面反响、 强界面反响 决定了界 面的结构和性能，其主要行为有：增强了金属基体与增强体界面的结合

8、强度; 产生脆性的界面反响产物；造成增强体损伤和改变基体成分。 第三章复合材料 的增强材料1、 玻璃纤维的分类：无碱玻璃纤维碱含量小于 1% 、中碱玻璃纤维 1.5%12.5%之间 、有碱玻璃纤维 碱性氧化物含量大于 12% 、特种玻璃纤维。2、玻璃纤维是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等 工艺制成，单丝直径为几微米到几十微米。3、玻璃纤维的化学组成：二氧化硅、三氧化二硼、氧化钙、三氧化二铝等。4、玻璃纤维的物理性能：外观和比重：外表光滑，密度2.164.30g/cm3;表面积大拉伸强度高，耐磨性和耐折性差，热性能：导热系数小、耐热性较 高，电性能：取决于化学组成、温度和湿

9、度无碱纤维的电绝缘性比有碱纤维优 越，碱金属离子增加，电绝缘性能变差;温度升高，电阻率下降 ;湿度增加电阻率下降，光学性能：玻璃纤维的透光性比玻璃差，玻璃纤维可用于通信领域以传送光束或光学物象。5、影响玻璃纤维化学稳定性因素：玻璃纤维的化学成分，纤维比外表增大其相应的耐腐蚀性降低，侵蚀介质体积和温度温度升高，化学稳定性降低:介质体积越大，对纤维侵蚀越严重 6、玻璃纤维的制造方法：坩埚法、池窑拉丝法。7、玻璃纤维制造怎样防止外表损伤玻璃纤维制造工艺三个步骤制球、拉丝、纺织。可以在在拉丝过程中用浸润 剂，它的作用： 原丝中的纤维不散乱而能相互粘附在一起， 防止纤维间磨损， 便于纺织加工。8、碳纤维

10、是有机纤维经固相反响转变而成的纤维状聚合物碳。含碳95%左右的称为碳纤维，含碳量 99%左右的称为石墨纤维。9、碳纤维的分类：根据力学性能分类：高性能碳纤维、低性能碳纤维 根据原丝类型分类：聚丙烯腈基纤维、沥青基碳纤维、纤维基碳纤维、其他 基纤维基碳纤维根据功能分类：受力用碳纤维、耐焰碳纤维、活性炭纤维、导电用碳纤维、 润滑用碳纤维、耐磨用碳纤维10、碳纤维的制造方法：先驱体转化法 有机纤维碳化法 原材料有人造丝 胶 黏纤维 、聚丙烯腈纤维、 沥青基碳纤维 ;工艺过程： 5 个阶段： 拉丝、牵引、稳定、 碳化、石墨化。11、氧化铝纤维的根本组成主要分为：氧化铝，含有少量的SIO2 、 B203

11、 或Zr2O3 、MgO 等。12、碳化硅纤维制备的工艺：化学气相沉积法 CVD法，烧结法先驱体 转化法 1化学气相沉积法： 它的结构可大致分成四层由纤维中心向外依次为芯丝、 富 碳的碳化硅层、碳化硅层、外外表富硅涂层。制备的步骤：反响气体向热芯丝 外表迁移扩散， 反响气体被热芯丝外表吸附， 反响气体在热芯丝外表上裂解， 反响尾气的分解和向外扩散。13、芳纶纤维的性能：优异的拉伸强度和拉伸模量、优良的减震性、耐磨性、 耐冲击性、抗疲劳性、尺寸稳定性、耐化学腐蚀、低膨胀、低导热、不燃不熔、 电绝缘、透磁性、密度小。缺点：热膨胀系数具有各向异性、耐光性差、耐老化 能力差、溶解差、抗压强度差、吸湿性

12、强。14、晶须：是以单晶结构生长的直径极小的短纤维，由于直径小15、晶须的 性能：晶须没有显著的疲劳效应，具有比纤维增强体更优异的高温性能和蠕 变性能，它的延伸率与玻璃纤维接近，弹性模量与硼纤维相当。16、颗粒增韧的三种机制：相变增韧和微裂纹增韧、复合材料中的第二种颗 粒使裂纹扩展路径发生改变、混合增韧。17、刚性颗粒增强体：指具有高强度、高模量、耐热、耐磨、耐高温的陶瓷 和石墨等非金属颗粒，如碳化硅、氧化铝、氮化硅、碳化钛、碳化硼、石墨、细 金刚石等。 18、延性颗粒增强体：主要为金属颗粒，一般是参加到陶瓷、玻璃和 微晶玻璃等脆性基体中，目的是增加基体材料的韧性。第四章聚合物基复合材料1、环

13、氧树脂：是 种分子中含有两个或两个以上活性环氧基团的高分子化合 物。粘附力强 树脂中含有极性的醚键和羟基酸、碱对固化反响起促进作用、已固化的树脂有良好的压缩性能，良好的耐水、耐化学介质和耐烧蚀性能，良好的 尺寸稳定性和耐久性。2、聚酰亚胺树脂 PI:是一类耐高温树脂，它通常有热固 性不熔性和热塑性两类。3、聚酯树脂与环氧、酚醛树脂相比：工艺性良好， 室温下固化，常压下成型，工艺装置简单；聚酯树脂固化后综合性能良好， 力学 性能不如酚醛树脂或环氧树脂；固化过程中无挥发物逸出，制品的致密性好；价格比环氧树脂低得多，只比酚醛树脂略贵一些；不饱和聚酯树脂的缺点是固化 时体积收缩率大、耐热性差等，主要用

14、于一般民用工业和生活用品中。4、聚合物原材料设计选择原那么：比强度、比刚度高原那么，材料与结构的 使用环境相适应的原那么，满足结构特殊性要求的原那么，满足工艺性要求的原 那么，本钱低、效益高的原那么。5、RTM 成型法：是一种树脂注入成型法。制造工艺主要分五步：增强纤维的预成型片材的制作 ；将纤维的预成型片材铺设在模型中：给模型加压，使铺设的纤维的预成型片材在模型内按产品形状预成型;利用低压将树脂注入模型，使树脂均匀地渗透到纤维的预成型片材中;在模型内加热固化。RTM 优点：本钱低，质量高，产品尺寸形状稳定，可以适应多种固化树脂和 热塑性树脂，也可以两种以上的不同增强纤维的组合复合材料的成型，

15、还可以适 应多种二维编织和三维编制的复合材料制品的成型。第五章金属基复合材料的制造方法1、固态法：是指在金属基复合材料中基体处于固态下制造金属基复合材料的方法 ;包括：1粉末冶金法：是用于制备与成型非连续增强型金属基复合材料的一种传统的 固态工艺法。它既可适用于连续、长纤维增强 .又可用于短纤维、颗粒或晶须增强 的金属基复合材料。优点：增强材料与基体金属粉末以任何比例混合；对增强材料与基体互相湿润的要求不高，使颗粒或晶须均匀分布在金属基复合材料的基体中；采用热等静压工艺时，一般不会产生偏聚等缺陷；可进行二次加工，得到所需形状的复合 材料部件的毛坯。缺点：工艺过程比拟复杂；制备铝基复合材料时，

16、防止铝粉 爆炸。2固态扩散结合法： 是将固态的纤维与金属适当地组合， 在加压、 加热条件下 使它们相互扩散结合成复合材料的方法。 包括热压扩散法、 热等静压法、 热轧法、 热拉和热挤压。其中热压扩散法三个关键步骤： 纤维的排布;复合材料的叠合和真空封装; 热压 最关键 。为了保证性能符合要求，热压过程中要控制好热压工艺参数 热 压温度、压力和时间 。2、液态法：是指在金属基复合材料的制造过程中，金属基体处于熔融状态下 与固体增强物复合的方法。包括铸造法、熔铸复合法、熔融金属浸渗法、真空压力、浸渍法、喷射沉积法。与固态法相比，液态法的工艺及设备相对简便易行 ;1铸造法包括高压凝固铸造法、真空吸铸

17、法、搅拌铸造法、压力铸造法。压力铸造法：指在压力的作用下，将液态或半液态金属基复合材料 或金属 以一定速度充填压铸模型腔或增强材料预制体的空隙中，在压力下快速凝固成型 而制备金属基复合材料，包括浇入、加压、固化和顶出。2喷射沉积法： 是一种将金属熔体与增强颗粒在惰性气体的推动下， 通过快速 凝固制备颗粒增强金属基复合材料的方法。第六章陶瓷基复合材料1、陶瓷基体的分类 按组成化合物的元素 氧化物陶瓷基体：氧化铝陶瓷基体，氧化锆陶瓷基体，莫来石陶瓷基体碳化物陶瓷基体：碳化硅陶瓷基体，碳化硼陶瓷基体氮化物陶瓷基体：氮化硅陶瓷基体，氮化硼陶瓷基体2、陶瓷基复合材料存在的界面：机械结合，溶解和润湿结合，

18、反响结 合，混合结合。3、陶瓷基复合材料成型加工技术1热压烧结成型法 常用 ：松使散的或成型的陶瓷基复合材料混合物在高温 下，通过外加的压力纵向 单轴加压使其致密化的成型方法。热压烧结法主要工艺流程：纤维处理 -料浆浸渗-缠绕成布-制作预制片- 层叠成型热压烧结该方法的优点：与无压烧结相比，能降低烧结温度，延长保湿时间，得到较细的晶粒：获得高致密度，高性能的复合材料 ；材料性能重复性好，使用可 靠，控制热压模具的尺寸精度可以减少材料的加工余量 ;该方法的缺点：只能制作形状简单的零件 ；模具的消耗大，一次只能单件 或者少件烧结，本钱较高；由于热压力的方向性，材料性能有方向性，垂直于热 压方向的强度往往比平行于热压方向的强度要大一些。2直接氧化法：由液态浸渍法演变而来， ，利用熔融金属直接与氧化反响制备 陶瓷锦复合材料的工艺方法，在融化金属的外表形成所需的反响产物。3高聚物先驱体热解成型法 又称热解法 ：通过对高聚物先驱体进行热解，直 接获取块体陶瓷材料的方法。4化学气相沉积成型法 CVD 法 ：