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1、填料对复合材料模量的影响,070804208 胡伟伟,复合材料的定义 复合材料的组成及性能 填料及其分类 填料对复合材料的影响,1、复合材料的定义,复合材料是一类成分复杂的多元多相体系，很难准确的予以定义。比较简明的定义是，复合材料是有两种或两种以上不同性能、不同形态的组份材料通过复合工艺组合而成的一种多相材料，它既保持了原组份材料的特点，又显示了原组份材料所没有的新性能。,2、复合材料的组成,复合材料的从其组份来说有四要素 基体材料：聚合物 填料：活性（增强、功能化）或非活性填料，又称增强体 复合技术：制备方法（原位复合、模板复合等）、成型加工方法（注射、模压等） 界面设计：两相界面的控制与

2、设计,复合材料的性能,比强度（抗拉强度与密度之比）和比模量（弹性模量与密度之比）高 良好的抗疲劳性能 减振性能好 高温性能好等等 复合材料的性能主要取决于增强材料的性能、含量及分布状况，基体材料的性能、含量，以及它们之间的界面结合情况，作为产品还与成型工艺和结构设计有关,填料,填料在高分子复合材料中的作用是提高物理力学性能，改善尺寸稳定性，改善加工性能，降低成本或改善颜色等。人们常用的是颗粒状的或者是纤维填料。,填料,非活性填料：碳酸盐（碳酸钙、碳酸镁）、硅酸盐等。 活性填料：玻璃纤维、硅质（SiO2、硅酸盐）、碳质（石墨）等。,填料对复合材料性能的影响,颗粒状填料如硅质、碳酸盐、金属氧化物等

3、可显著改善复合材料的性能。例如，天然橡胶中添加20%的胶体炭黑，拉伸强度可以从16MPa提高到20到MPa；丁苯橡胶强度仅为3.5MPa，加入炭黑后强度可达2225MPa。下面是一些常用颗粒增强体的一些性能,复合材料的强度和模量都很低，加入一些颗粒填料可以改变，而我们通常加入纤维填料则可改变其模量等。 高分子复合材料的力学性能可以用复合法则计算。对单向连续纤维增强的复合材料，沿纤维方向（L）手里的弹性模量（EL）为 式中，Ef和Em分别为纤维和基体的模量；Vf为纤维的体积分数,复合材料沿垂直纤维方向（T方向）的弹性模量（ET）为 复合材料沿纤维方向（L）受力的拉伸强度（FL）为 式中，Ff为纤维的强度； 为基体受到的应力。通常Ff 。,对于短纤维增强的高分子复合材料，假定纤维的取向分布是均匀的，则复合材料的弹性模量（Ec）为 式中， 为短纤维比连续纤维模量的降低系数； 是短纤维的取向系数。 当断纤维在二维方向无规取向时， =1/3。,当断纤维在三维反向无规取向时， =1/6。短纤维复合材料的拉伸强度为 式中， 为纤维的长度。在注射成型复合材料中 约为0.10.5mm，在片状模塑料（SMC）中 约为25mm。 为临界纤维长度，可表示为,式中， 为纤维的强度； 为基体的屈服应力。 复合材料的力学性能还与增强体的取向结构有关。单向连续纤维增强的复合材料其取向方向有最大的强度。

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