9.3复合材料及其应用课件劳动版《金属材料及热处理（第三版）》共11张

03复合材料及其应用复合材料是多相体系，通常分成两个基本组成相：一个相是连续相，称为基本相（基体），主要起粘接和固定作用；另一个相是分散相，称为增强相（增强体），主要起承受载荷作用。复合材料的性能与两个基本组成相的性能密切相关，此外，组成相之间的界面特性对复合材料的性能也有很大影响。任务三复合材料及其应用一、复合材料的组成复合材料种类较多，目前常见的是以高分子材料、陶瓷材料或金属材料为基体，和颗粒、纤维或片状增强体组成的各种复合材料。1．按基体材料分类按基体材料的不同，可将复合材料分为两类。（1）金属基复合材料如铝基复合材料、铜基复合材料等。（2）非金属基复合材料如塑料基复合材料、橡胶基复合材料、陶瓷基复合材料等。任务三复合材料及其应用二、复合材料的种类2．按增强体材料分类按增强体材料的不同，可将复合材料分为三类。（1）纤维增强复合材料如纤维增强橡胶（如橡胶轮胎、传动带等）、纤维增强塑料（如玻璃钢）等。（2）颗粒增强复合材料如金属陶瓷、烧结弥散硬化合金等。（3）叠层复合材料如双层金属（巴氏合金—钢双金属滑动轴承材料）等。任务三复合材料及其应用1．比强度大、比模量高其实质是单位质量所提供的变形抗力和承载能力大，这对要求自重小、运转速度高的结构零件十分重要。2．良好的抗疲劳性和断裂安全性由于纤维增强复合材料对缺口、应力集中敏感性小，纤维—基体界面能阻止疲劳裂纹扩展或使裂纹扩展改变方向，提高了材料的疲劳强度和断裂安全性。任务三复合材料及其应用三、复合材料的性能特点3．优良的高温性能和减振性能大多数增强纤维在高温下仍保持高的强度，用其增强金属和树脂时，能显著提高材料的高温力学性能。由于组成相界面具有较高的吸振能力，因此复合材料具有良好的减振性能。4．特殊的物理、化学性能复合材料的密度小、热膨胀系数小。许多材料具有导电、导热、压电效应、换能、吸波等特殊性能，有些还具有耐热性和化学稳定性。任务三复合材料及其应用1．玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）性能：热固性玻璃钢的优点是密度小、强度高、耐腐蚀性好、绝缘性好、绝热性好、吸水性低、防磁、电波穿透性好，易于加工成形。缺点是弹性模量低、刚度差、耐热性不够高，只能在300℃以下使用，热塑性玻璃钢的强度低于热固性玻璃钢，但具有较高的韧性、良好的低温性能及低热膨胀系数。任务三复合材料及其应用四、常用复合材料的性能及应用用途：航天工业中用于制造雷达罩，飞机螺旋桨，直升机机身，发动机叶轮，火箭、导弹、发动机壳体和燃料箱等；船舶工业中用于制造轻型船、艇壳及船艇的各种配件，以及潜艇外壳；车辆工业中用于制造汽车、机车、拖拉机的车身、发动机罩、仪表盘等；电气工业中用于制造重型发电机护环、大型变压器线圈筒，以及各种绝缘零件和电气设备外壳等；石油化工工业中用于制造耐酸、耐碱、耐油的容器管道等。还可代替有色金属制造轴承、齿轮等精密零件。任务三复合材料及其应用2．碳纤维增强塑料性能：其具有低密度、高比强度和高比模量，优良的抗疲劳性能、减摩耐磨性、耐腐蚀性和耐热性，但碳纤维与基体结合力低，垂直纤维方向的强度和刚度低。用途：航天工业中用于制造飞机机身、机翼、螺旋桨、发动机风扇叶片、卫星壳体等；汽车工业中用于制造汽车外壳、发动机壳体等；机械制造业中用于制造轴承、齿轮等；化学工业中用于制造管道、容器等；还可以制造纺织机梭子、X射线设备、雷达、复印机、计算机零件、网球拍、赛车等。3．纤维增强铝基复合材料性能：其主要包括硼纤维、碳纤维、碳化硅纤维和氧化铝纤维等增强复合材料。具有很高的比强度、比模量和优良的抗疲劳性能，良好的导电性和耐腐蚀性能。用途：主要用于航天、航空工业中及汽车发动机的结构件和零件。任务三复合材料及其应用4．碳化硅颗粒增强铝基复合材料性能：其比强度与钛合金相近，比模量略高于钛合金，还具有良好的耐磨性。用途：可用来制造汽车零件，如发动机缸套、衬套、活塞、活塞环、连杆、制动片、驱动轴等；可制造航空航天用结构件，如卫星支架、结构连接件等；还可用来制造火箭、导弹构件等。5．颗粒补强增韧陶瓷基复合材料性能：与一般陶瓷相比，具有比强度和比模量高、韧性好的特点。用途：除了一般陶瓷的用途外，还可用作切