郑州大学复合材料增强体

基体和增强材料

MatrixandReinforcement基体——连续相增强材料——分散相也称为增强体、增强剂、增强相等显著增强材料的性能多数情况下，分散相较基体硬，刚度和强度较基体大。可以是纤维及其编织物，也可以是颗粒状或弥散的填料。在基体和增强体之间存在着界面。1Chapter1Composites9.2复合材料的分类按增强材料形态分类1、纤维增强复合材料：a.连续纤维复合材料：作为分散相的长纤维的两个端点都位于复合材料的边界处；b.非连续纤维复合材料：短纤维、晶须无规则地分散在基体材料中；2、颗粒增强复合材料：微小颗粒状增强材料分散在基体中；3、板状增强体、编织复合材料：以平面二维或立体三维物为增强材料与基体复合而成。其他增强体：层叠、骨架、涂层、片状、天然增强体

2Chapter1Composites纤维增强复合材料种类①玻璃纤维复合材料；②碳纤维复合材料；③有机纤维（芳香族聚酰胺纤维、芳香族聚酯纤维、聚烯烃纤维等）复合材料；④金属纤维（如钨丝、不锈钢丝等）复合材料；⑤陶瓷纤维（如氧化铝纤维、碳化硅纤维等）复合材料。混杂复合材料：两种或两种以上增强体与同一基体制成的复合材料可以看成是两种或多种单一纤维或颗粒复合材料的相互复合，即复合材料的“复合材料”。3Chapter1Composites复合材料系统组合分散相连续相金属材料无机非金属材料有机高分子材料金属材料金属纤维纤维/金属基复合材料钢丝/水泥复合材料增强橡胶金属晶须晶须/金属基复合材料晶须/陶瓷基复合材料金属片材金属/塑料板无机非金属材料陶瓷纤维纤维/金属基复合材料纤维/陶瓷基复合材料晶须晶须/金属基复合材料晶须/陶瓷基复合材料颗粒弥散强化合金材料粒子填充塑料玻璃纤维纤维/树脂基复合材料颗粒碳纤维碳纤维/金属基复合材料碳纤维/陶瓷基复合材料碳纤维/树脂基复合材料炭黑颗粒/橡胶；颗粒/树脂基有机高分子材料有机纤维纤维/树脂基复合材料塑料金属/塑料橡胶4Chapter1Composites1.4复合材料的增强相增强材料（增强体、增强剂等）——分散在基体内以改进其机械性能的高强度材料分类纤维及其织物晶须颗粒小片状、板状5ChapterCompositesTypesofreinforcedcompositesChapter1Composites61.4.1纤维增强体天然纤维——植物纤维（棉花、麻类）、动物纤维（丝、毛）和矿物纤维（石棉）。强度较低现代复合材料的增强材料用合成纤维有机纤维无机纤维。7Chapter1CompositesTypesoffiberreinforcementorientationChapter1Composites8one-dimensionaltwo-dimensionalthree-dimensional1）有机纤维①芳香族酰胺纤维 AromaticPolymideFibre,Kevlar,KF特点：高强度、高模量和韧性好等密度较低，而比强度极高，超过玻璃纤维、碳纤维和硼纤维比模量与碳纤维相近，超过玻璃、钢、铝等。由于韧性好，它不象碳纤维、硼纤维那样脆，因而便于纺织。常和碳纤维混杂，提高纤维复合材料的耐冲击性。Kevlar纤维属于自熄性材料。9Chapter1Composites10Ch门ap喂te穿r捎1米Co晴mp乳os易it县esKE舞VL锅AR纤维②聚乙觉烯纤动维（Po纺ly榆et查hy既le润ne巡寿,值PE）目前将国际鼻上最朋新的超轻患、高谈比强掌度、拿高比劳模量标纤维惑，成机本也鼓比较找低。通常秧分子术量大尽于106，拉森伸强保度为3.财5G食Pa，弹绣性模棉量为116GP击a，延确伸率宣为3.凑4%，密麻度为0.望97晶g/夸cm3。具有睬高比雀强度四、高外比模震量以屠及耐缓冲击新、耐井磨、袭自润申滑、夏耐腐真蚀、污耐紫狂外线泰、耐池低温染、电茫绝缘晒等多鬼种优闯异性烧能。不足萝之处为是熔点讲较低（约13那5℃）和高温葡容易巷蠕变。因凳此仅值能在10挑0℃以下碗使用等，可用场于制捞做武落器装饥甲、级防弹听背心芽、航匹天航屿空部神件等11Ch开ap吩te霜r麦1偷Co邻mp访os急it感es2）无贷机纤樱维①玻璃荷纤维母（Gl般as弦sFi荣br寨e,病GF或Gt）由含护有各折种金桑属氧婶化物目的硅斥酸盐些类，起经熔锡融后妥以极毯快的轿速度灾抽丝瓜而成洽。由于冷质地量柔软形，因张此可脆以纺巩织成赌各种稠玻璃场布、麻玻璃智带等俱织物柔。价格乐便宜削，品柱种多，适城于编托织各雷种玻汪璃布棍，作剥为增方强材惩料广叼泛用与于航逢空航晓天、痰建筑咐领域捷及日坝常用厚品。缺点主是不耐都磨，性易折眼断，蠢易受休机械释损伤，长奇期放炼置强凯度下重降。12Ch应ap稀te注r箩1痰Co绢mp宫os盘it坑esEx暮am菊pl聪e无捻护玻璃蹲纤维13Ch张ap棍te遍r腿1吼Co涝mp妙os锯it妈es种类否：按用脚途高强肚度纤帜维、岂低介括电纤态维、延耐化假学药灯品纤罩维、莲耐电串腐蚀优纤维甘、耐预碱纤筒维；按化雅学成劈燕分碱玻涉璃纤挂维、葵中碱复玻璃浙纤维晕、低雨碱玻岸璃纤亏维、辞无碱赵玻璃奋纤维塞；按单倦丝直血径可挑分为使：粗那纤维爱、初棉级纤雄维、生中级蚂纤维收、高愿级纤怪维。14Ch毛ap僻te流r旺1滋Co奇mp惹os卡it存es7.崇4.喷1聚合跨物基玻璃召钢天筋线反膝射面玻璃应钢建柔筑材义料用珠于上海号东方顽明珠协电视韵塔大粪堂装善潢15Ch辟ap赏te土r刘1锹Co符mp薪os肌it挪es(1邀)G矮FR涛P玻璃尖钢应凡用于跃体育锹用品16Ch暂ap谣te纤r续1薄Co浑mp亮os就it熄es②碳纤腹维（Ca帖rb闷onFi向br泼e,呢CF或Cf）纤维锄中含宿碳量趴在95码%左右潜的碳毕纤维惰和含问碳量优在99集%左右武的石艺墨纤死维。生产航碳纤致维的走原料男主要沿为人茶造丝嚼（粘刃胶纤厕维）谅、聚祥丙烯偿烃和炕沥青愤三种搁，其麦中以饮聚丙统烯烃惩最为鲁主要筒。按力汤学性喜能可响将碳播纤维获分成你高强蓄度碳岛纤维蠢、高既模量糊碳纤庄维和彼普通歪碳纤牢维。17Ch蔬ap遇te猫r备1稠Co懒mp折os喇it益es碳纤菌维的攻结构镜模型Po嘱ly楚me潜r舅Ma拒tr侧ix竹C食om古po陆si究te挂s，PM领C普通券型丽高强解度型混高弹记性模急量型18Ch睬ap维te槽r显1仪Co果mp桶os朝it稻es碳纤昆维片护材（鼠复合筹材料摸）用于哀建筑盼物补立强加督固19Ch豆ap普te摊r打1掌Co返mp导os瞧it步esPy迟ro雁ly劝si恳s（热讽解）ofpo纷ly溉ac激ry伴lo偏ni台tr葬il狐e(聚丙涂烯腈旧，PA响N)烧t速o获fo呀rm更c视ar贩bo词n川fi榜be贫rsCh许ap屋te登r凯1溉Co逼mp具os蜜it桐es20(2轿)C卸FR乐P碳纤僚维增愿强聚片合物困基复预合材乳料（CF喝RP）CF扬RP在民甩用飞机犬中的浑应用CF欠RP在空掌间站烤大型开结构以及农太阳印能电背池支房诚架中飘的应锡用21Ch僚ap尤te贼r老1溜Co董mp奏os午it颗es碳纤露维的客特点明：强度鉴和模可量高匪、密察度小；具有挣很好定的耐酸茅性；浮热膨彼胀系乒数小糠，甚青至为钱负值具有极很好努的耐舱高温年蠕变甘性能蒸，一夹般在19味00枪℃以上铜才呈忍现出孕永久醋塑性巡寿变形瞧。摩擦德系数蚀小、恶润滑锯性好搁、导直电性高。碳纤峡维的伐缺点料：价格捐昂贵，比抬玻璃枕纤维鉴贵25倍以号上抗氧顶化能币力较阳差，惕在高基温下吹有氧后存在羡时会纲生成械二氧企化碳株。22Ch抵ap浊te誓r贸1柄Co材mp胁os死it存es③硼纤耳维（Bo杀ro吊nFi透br裕e，BF或Bf）通用编的制津备方跃法是轨在加师热的届钨丝娘表面毫通过桑化学臣反应谋沉积步硼层捞。硼纤吩维的视直径术有10叙0μ蛙m、14暮0μ梯m、20轿0μ斥m几种间。硼纤悲维的乱特点硼纤愚维具摆有很高拾的弹籍性模寻量和呈强度，但刺其性恋能受榆沉积斑条件蜻和纤顾维直胖径的铁影响柜，硼震纤维蚊的密享度为2.呈4~搞2.异65延g/炕cm3，拉采伸强碰度为3.毅2~获5.鞠2G材Pa，弹估性模鸽量为35测0~掀40掩0G久Pa。硼纤计维具交有耐高隆温和直耐中女子辐氏射性能。23Ch望ap哨te延r昆1通Co捕mp减os越it亦es硼纤斤维的恳缺点工艺找复杂依，不名易大沸量生店产，吃其价格乡丰昂贵。由于滑钨丝叙的密虚度大屿，硼静纤维渐的密度愁也大。目前员已研瞧究用逗碳纤绳维代肠替钨侄丝，饮以降酿低成苦本和款密度廉，结矮果表甜明，普碳心防硼纤棋维比帽钨丝少硼纤晨维强望度下仍降5%，但震成本系降低25配%。硼纤庆维在昌常温历为较葛惰性丢物质释，但羞在高复温下药易与并金属蜻反应计，因扣此需棕在表炮面沉活积Si肺C层，绳称之嫩为Bo炼si遭c纤维蜻。硼纤帅维主散要用爽于聚蔑合物补基和趟金属肿基复躁合材孩料。24Ch坑ap努te讽r供1未Co骨mp柿os态it惜es硼纤傻维增吧强铝嚷基复辰合材乏料用矛于航妖天飞拥机主悦舱体捉支柱25Ch今ap枪te辽r喷1赠Co蜜mp唤os仍it府es④氧化宝铝纤手维Al评um宗in蛇iaFi君br眉e，AF多晶崖连续忽纤维博，除Al2O3外常扁含有这约15严%的Si宏O2。优点颂：具娱有优仓良的耐热瓣性和谦抗氧我化性，直摘到37拖0℃强度凤仍下冻降不缎大。缺点到：在锐所有末纤维可中密度堡最大。用途策：主逃要用泉于金换属基颠复合鸣材料次。26Ch蒸ap酸te章r迁1蛇Co员mp议os柿it瓜es⑤碳化慨硅纤乏维Si礼li恢co歌n暖Ca燃rb口id云eFi名br灶e，SF目前Si渡C纤维偶的生登产有客有机府合成阁法和CV炎D法两宜种。特点壮：高强决度高杯模量有良伸好的大耐化赶学腐邀蚀性央、耐艰高温溜和耐抵辐射纸性能统。比之碳纤穗维和煌硼纤呈维具殊有更胡好的陪高温据稳定族性。具有头半导委体性沟能。与金浅属相放容性割好，脂常用奏于金快属基区和陶胸瓷基保复合碧材料日。27Ch占ap盖te确r絮1废Co惯mp疲os去it恐esα-碳化图硅28Ch猪ap源te捡r董1爬Co孝mp暂os恒it望es1.动4.智2晶须释增强拐体晶须抱（Wi劳sk切er）：姿具有膊一定茎长径优比（兄一般滨大于10）和算截面复积小孕于52兄×1周0-5cm净2的单晶粥纤维奴材料。具有右实用刊价值融的晶贪须直享径约充为1～10精μm，长馒度与期直径左比在5～10帽00之间嫁。晶须证是含缺饰陷很哈少的单权晶短虽纤维名，其竞拉伸畏强度慰接近破其纯西晶体其的理论溉强度。29Ch松ap币te特r别1喝Co辜mp毙os慈it调es分类拒：金属醒晶须片（如Ni、Fe、Cu、Si、Ag、Ti、Cd等）氧化值物晶炒须（财如Mg却O、Zn雕O、Be计O、Al2O3、Ti睁O2、Y2O3、Cr2O3等）陶瓷榴晶须剑（如忧碳化饥物晶警须Si跨C、Ti巡寿C、Zr言C、WC、B4C）氮化息物晶看须（窜如Ti她B2、Zr粘B2、Ta代B2、Cr宏B、Nb豆B2等）无机底盐类析晶须幕（如K2Ti6O13和Al18B4O33）。30Ch败ap咐te诵r李1颈Co衰mp请os致it落es晶须算的制惕备方才法：化学暮气相比沉积热（CV拥D）法溶胶—凝胶粮法气液紧固（VL邪S）法液相市生长晶法固相率生长凶法原位吗生长潜法。31Ch塞ap突te桂r磨1副Co胸mp利os料it限es9.室4.帐3颗粒灯增强塘体Pa酱rt佣ic弹le庸R象ei毁nf林or叼ce神me诞nt颗粒蓄增强馋体：罗用以敢改善案基体遮材料漫性能县的颗铸粒状差材料颗粒妨增强挎体的饥特点听是选材叠方便，可限根据莫不同疯的性田能要秧求选蒙用不贞同的代颗粒街增强互体。颗粒福增强填体成本高低，易党于批汪量生然产。32Ch搅ap似te渣r寺1圣Co鹅mp体os钓it不es具有高强细度、阀高模桨量、躬耐热聪、耐魔磨、脂耐高侄温的陶歌瓷和照石墨巡寿等非兽金属沿颗粒如碳别化硅壳、氧略化铝僻、氮项化硅痛、碳欲化钛蒸、碳冷化硼宏、石迈墨、叛细金葛刚石薄等。刚性颗