复合材料课件.ppt

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1、第八章复合材料8.1复合材料概述8.2复合材料性能8.3常用复合材料8.1复合材料概述一、复合材料的概念★二、复合材料的分类三、复合材料的复合机理※四、复合材料的复合方法一、复合材料的概念——由两种或更多种物理和化学性质不同的物质经人工制成的多相固体材料多相体系——两相基体相——粘结增强相——提高强度或韧度组成——金属、陶瓷、高聚物复合材料的优越性——扬长避短可进行最优化的材料设计可做出单一材料不具备的性能二、复合材料的分类1、按基体类型分树脂基、金属基、陶瓷基2、按增强相形态分纤维增强、颗粒增强、短切纤维增强、层叠

2、增强3、按增强纤维类型分无机纤维、有机纤维、金属纤维4、综合分类及命名形式：增强相/基体相如玻璃纤维/环氧树脂、C/Al复合材料结构示意图三、复合材料的复合机理1、基体的作用2、增强纤维的作用3、基体与增强相之间的结合力1、基体的作用（1）粘结（2）——颗粒增强型：基体作用主要是承载颗粒增强机制：阻碍基体中位错运动或分子链运动影响强化因素：颗粒相的体积含量、分布、直径（0.01~0.1μm）、间距——纤维增强型：承载主要是纤维基体作用：粘结、保护纤维，应力传递对基体润湿性—在界面上有必要的结合力，要求：将分离的纤维粘

3、结成整体；一定的塑性和韧度—对裂纹起致偏和控制作用保护纤维表面2、增强纤维的作用作用——承载——纤维增强机制·材料的尺寸效应→低缺陷→实际强度值接近理论值·纤维受到保护，不易受损·基体阻碍裂纹从一部分纤维向其它纤维扩展·纤维拔出过程须克服基体与纤维的粘结力——影响因素性质（具有高键能、高E值的硬质材料，如陶瓷、金属）、直径、长度、表面状态、体积含量、分布（各向异性：纵向性能高于横向）等纤维复合材料裂纹扩展示意图初始裂纹裂纹扩展受阻3、基体与增强相之间的结合力（1）结合力适当，能传递应力即可（2）表面粗糙处理，增加结合

4、力（3）相容匹配基体与增强相的膨胀系数应匹配，不起化学反应四、复合材料的复合方法1、纤维的制作常用纤维制作方法制作方法陶瓷（玻璃）纤维熔体抽丝法熔化成液体，极快速抽出细丝碳、石墨纤维热分解法预氧化→碳化→石墨化硼（钨）纤维气相沉积法2BCl3+3H2→2B+6HClB→W丝难融金属丝拔丝法多次拉拔2、成形方法手糊成形压制成形缠绕成形喷射成形8.2复合材料性能比强度和比模量很高抗疲劳性能、断裂安全性好减振能力强高温性能好减摩性、耐蚀性、工艺性较好各向异性，延伸率、冲击韧度较低三种材料的疲劳性能比较纤维复合材料裂纹扩展示

5、意图初始裂纹裂纹扩展受阻8.3常用复合材料玻璃纤维/树脂复合材料（玻璃钢）热塑性玻璃钢，热固性玻璃钢碳纤维复合材料碳纤维/树脂复合材料、C/C复合材料硼纤维复合材料硼纤维/树脂复合材料、硼纤维/金属复合材料蜂窝夹层结构示意图碳纤维复合材料与一般材料的比强度和比模量C/C复合材料在航天飞机上的应用