复合材料的分类ppt课件.ppt

1、复合材料分类，1121416007，1121416028，1，复合材料分类，第1节，分类性能特征概述，第2节，增强材料及其增强机理，第3节，常用复合材料，第2节，概述，复合材料两种或多种具有不同性能的材料，通过不同技术方法人工合成的多相材料。现代工程对材料的要求越来越高，尤其是在航空航天、航海和运输领域。例如，飞机结构材料要求既具有低密度又具有高强度、刚度、韧性、耐磨性和耐腐蚀性。通常，高强度材料的密度也很高。增加强度或刚度会降低材料的韧性。4、这种材料的优异性能的组合不能由单一材料来满足。复合材料，5，玻璃纤维增强风扇叶片，玻璃纤维增强尼龙车轮，6，玻璃纤维增强塑料制成的自行车，复合材料制成

2、的船，7，复合材料制成的防弹背心，8，特性，复合材料不仅保持其最佳特性，而且组合后有新的特性。9，实施例1:热固性玻璃纤维增强塑料热固性树脂玻璃纤维，热固性玻璃纤维增强塑料：其强度高于热固性树脂，其脆性低于玻璃纤维，10。土壤-秸秆水泥加固，实施例2:建筑材料(复合材料的应用)。复合材料的历史可以追溯到古代。自古以来使用的稻草增强粘土和数百年来使用的钢筋混凝土由两种材料组成。复合材料的分类复合材料的种类很多，目前还没有统一的分类方法。根据基体相的性质，铝基复合材料、钛基复合材料、铜基复合材料、塑料基复合材料、橡胶基复合材料、陶瓷基复合材料、12、纤维增强塑料(玻璃纤维增强橡胶(轮胎)纤维增强陶

3、瓷纤维增强金属、金属陶瓷弥散强化金属、双金属复合材料、三层复合材料、13、纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料、层压复合材料、14、2、复合材料的性能特点，较高的比强度和模量， 纤维增强材料的比强度和比模量远远高于金属材料，尤其是碳纤维环氧树脂复合材料的比强度和比模量分别是钢的8倍和4倍。 纤维增强复合材料具有良好的抗疲劳性和断裂安全性，对缺口和应力集中不太敏感，纤维与基体之间的界面可以防止疲劳裂纹扩展，改变裂纹扩展方向。15，优异的高温性能大多数增强纤维在高温下仍保持高强度。例如，铝合金的弹性模量在400下降到接近0，而碳纤维的强度和弹性模量在此温度下基本保持不变。阻尼性能好的复合材料具有较大

4、的比模量，因此固有频率也较高，可以避免构件在工作状态下发生共振。纤维与基体之间的界面能够吸收振动能量，因此纤维增强复合材料具有良好的减振性能。16，第2节增强材料和增强机理，复合材料是由基体和增强相组成的多相材料，通常基体是连续相，增强相是分散相。复合材料、金属材料、聚合物材料、陶瓷材料、颗粒增强材料、纤维增强材料、片材增强材料，17、1、增强材料中，增强效果最明显，应用最广泛。主要有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、硼纤维、碳化硅纤维和氧化铝纤维等。(1)纤维增强材料，18，玻璃纤维由熔融玻璃通过拉丝制成；密度为2.42.7，与铝相似，弹性模量低于金属，但比强度和比模量较高；耐热性好，软化温度55

5、0580；良好的耐腐蚀性，对除氢氟酸、浓碱和浓磷酸以外的其他溶剂具有良好的化学稳定性；不吸收、不燃烧、尺寸稳定、隔热、吸音、绝缘19、碳纤维有机纤维(如粘胶纤维、聚丙烯腈纤维、沥青纤维等。)在惰性气氛中在高温下碳化，以制造具有90%或更多wC90%的纤维；低密度、高强度和高模量；良好的高低温性能(1500，-180)；化学稳定性高，耐浓盐酸、硫酸、磷酸、苯、丙酮等；热膨胀系数小，热导率高，导电性和自润滑性好；缺点：脆性大，易氧化，与基体结合力差。20、硼纤维通过气相沉积在耐热金属丝(钨丝)的芯上沉积元素B制成的复合纤维；高熔点(2300)；高强度和弹性模量；良好的耐腐蚀性；缺点：密度高、直径粗

6、、生产工艺复杂、成本高；不如玻璃纤维和碳纤维使用广泛。21，芳族聚酰胺纤维，也称为Kevlar纤维，是一种芳族聚酰胺纤维，通过将聚合物溶解在溶剂中并纺丝制成；低密度、高比强度和弹性模量；拉伸强度比玻璃纤维高45，韧性好。耐热性好，在290长期作用；优异的耐疲劳性、耐腐蚀性、绝缘性和加工性，且价格低廉。22、碳化硅纤维是以钨丝或碳纤维为芯通过气相沉积制成的。或者用聚碳硅烷纺丝并烧结。它是一种高熔点、高强度、高模量的陶瓷纤维，主要用于强化金属和陶瓷；优异的高温强度，在1100时强度仍高达2100兆帕。23，并且主要的增强颗粒是陶瓷颗粒，例如Al2O3、碳化硅、氮化硅、碳化钨、碳化钛、B4C和石墨。

7、陶瓷颗粒性能好，成本低，易于大规模生产；在聚合物中加入不同的填料，形成以填料为分散相，聚合物为连续相的复合材料，可以改善产品的力学性能、耐磨性、耐热性、导电性、导磁率和耐老化性能。(2)颗粒增强材料，24)增强机理，纤维是具有强结合键的物质或硬质材料；纤维在基体中，表面受到基体的保护，在加载过程中不易损坏和开裂，提高了承载力；(1)纤维增强，增强机制，25。当材料处于大应力下时，一些开裂的纤维可能断裂，但基体会阻碍裂纹的扩展并改变裂纹的扩展方向。纤维断裂，裂纹扩展方向，26，颗粒增强复合材料是将增强颗粒以高分散性分布在基体中，并且基体承受载荷，而增强颗粒阻碍位错运动(金属基体)或分子链运动(聚

8、合物基体)，这导致基体的塑性变形。钢筋颗粒的大小将直接影响加固效果：如果D太大(0.1m)，容易造成应力集中，降低强度；如果D太小(0.01米)，则接近固溶体结构，不能强化颗粒。一般粒径为d=0 . 010 . 1米.(2)颗粒增强，第3节常用复合材料、塑料基复合材料、金属基复合材料、橡胶基复合材料、陶瓷基复合材料和28。1.塑料基复合材料作为机械工程材料，最大的优点是密度低、耐腐蚀、塑性好、易于加工成型。缺点：强度低、弹性模量低、耐热性差。改进方法：复合材料，主要是钢筋。29、最广泛使用的是纤维增强塑料。根据纤维性能，塑料基复合材料可分为：玻璃纤维增强塑料碳纤维增强塑料硼纤维增强塑料碳化硅纤

9、维增强塑料凯夫拉尔纤维增强塑料基体材料：热固性塑料，热塑性塑料，30，(1)玻璃纤维增强塑料，俗称玻璃纤维增强塑料。根据塑料的性质，它们可分为：热塑性玻璃纤维增强塑料热固性玻璃纤维增强塑料，31，1，热塑性玻璃纤维增强塑料，其由20.40%体积的玻璃纤维和60.80%体积的热塑性树脂组成。它具有高强度和冲击韧性，良好的低温性能和低热膨胀系数。热固性玻璃纤维增强塑料由60.70%体积的玻璃纤维和30.40%体积的热固性树脂组成。主要特点：低(2)碳纤维增强塑料，是由碳纤维和聚酯、酚醛树脂、环氧树脂、聚四氟乙烯等树脂组成的复合材料。优点：低密度、高强度、高弹性模量、高比强度和比模量。优异的耐疲劳性

10、、抗冲击性、自润滑性、减摩性和耐磨性、耐腐蚀性和耐热性。34岁。缺点：碳纤维与基体的结合强度低，各向异性严重。其应用性能优于玻璃纤维增强塑料，主要用于航空航天工业制造飞机机身、螺旋桨和发电机保护环材料。(3)硼纤维增强塑料，是由硼纤维和环氧树脂、聚酰亚胺等树脂组成的复合材料。具有高比强度和比模量；良好的耐热性；缺点是严重的各向异性，36主要用于航空航天和航空工业中要求高刚度的部件，如飞机机身、机翼等。碳化硅纤维增强塑料是由碳化硅纤维和环氧树脂组成的复合材料。具有高比强度和比模量；抗拉强度接近碳纤维环氧树脂复合材料，但抗压强度是碳纤维环氧树脂复合材料的两倍，碳化硅环氧树脂复合材料是一种极具发展前

11、景的新材料。38、应用，主要用于航天器上的结构，比金属轻30%。它还可以制造门、起落架、机翼等等。39，(5)凯夫拉纤维增强塑料，它是由凯夫拉纤维和环氧树脂、聚乙烯、聚碳酸酯、聚酯和其它树脂组成的复合材料。最常用的特性是凯夫拉纤维环氧树脂复合材料；拉伸强度高于玻璃钢，与碳纤维环氧树脂复合材料相似。良好的延展性，类似于金属；具有优异的抗疲劳和减振性能。40，主要用于制造飞机机身、天线罩、火箭发动机外壳、快艇等。应用41复合材料在波音飞机上的应用42金属基复合材料是目前机械工程中应用最广泛的材料。塑性、韧性、硬度和弹性模量相对较高。然而，它仍然不能满足要求，并一直在改进。43、主要使用的金属基复合材料：纤维增强金属基复合材料、颗粒增强金属基复合材料、塑料金属多层复合材料，44、3、橡胶基复合材料，橡胶具有高弹性、良好的减振、低导热、绝缘等优点，但其强度和弹性模量低，耐磨性差。为了提高橡胶产品的性能，它可以与增强纤维或颗粒复合。制备纤维增强橡胶和颗粒增强橡胶产品。纤