复合材料原理 3.ppt

《复合材料原理 3.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第2章主要内容回顾材料的复合效应：线性效应平均效应、平行效应、相补效应、相抵效应非线性效应相乘效应、诱导效应、共振效应、系统效应复合材料的结构连通性的概念材料的复合效果组分效果结构效果几何形态、分布状态、尺度界面效果复合材料的模型模型的建立注意的问题常见的几何结构模型复合材料的复合效应第2章主要内容回顾复合材料的复合效应A(100~154μm)B(74~100μm)C(66~74μm)D(45~66μm)E(7~35μm)F(0.65μm)第2章主要内容回顾复合材料的复合效应塑料微珠-环氧树脂体系，密度由0.5156g/cm3变化至1.06g/cm3第3章　复合材

2、料的界面状态解析复合材料原理主要内容界面效应3.1复合材料界面的研究对象3.2表面及界面化学基础3.3浸润动力学3.4增强体的表面特性及对复合材料界面结合的影响3.5界面与表面的几个概念界面(interface)：密切接触的两相之间的过渡薄层区域，厚度约几个分子大小，称为界面。液-气（l-g）,固-气（s-g）,固-液（s-l）,液-液（l-l）,固-固（g-g）。表面(surface)：一相为气体的界面。固体表面：固-气界面液体表面：液-气界面界面与表面的几个概念界面层分子与体相分子所处状态不同液体蒸气F≠0f=0由图可知，液体表面层分子所受合力不为零，而是受到

3、一个指向液体内部的拉力F。液体表面有自动收缩的趋势界面层分子有自发与外来分子发生化学或物理结合的趋势。导致界面与表面的几个概念比表面积：单位体积或单位质量的物质所具有的表面积。体积比表面质量比表面As、V、m-分别为物质的总表面积、体积和质量。界面与表面的几个概念1cm3立方体分散为小立方体时体积表面的变化微小颗粒具有巨大比表面积，往往产生明显的界面效应，必须充分考虑界面性质对系统的影响。3.1界面效应3.1.1界面现象与复合材料界面表面吸附作用与润湿扩散与粘结（含界面互穿网络结构）界面上分子间相互作用力（范氏力和化学键）3.1界面效应3.1.1界面现象与复合材料

4、界面复合材料系统中存在大量界面分散相连续相金属无机非金属高分子材料金属金属纤维(丝)纤维金属钢丝/水泥增强橡胶金属晶须晶须/金属晶须/陶瓷基金属片材金属/塑料板无机非金属陶瓷纤维纤维/金属纤维/陶瓷晶须晶须/金属晶须/陶瓷颗粒弥散强化合金粒子填充塑料玻璃纤维纤维/树脂粒子碳纤维碳纤维/金属纤维/陶瓷纤维/树脂炭黑颗粒/橡胶或树脂有机高分子有机纤维纤维/树脂塑料金属/塑料橡胶3.1界面效应3.1.1界面现象与复合材料界面复合材料中存在大量界面。玻璃钢1cm3，如纤维直径为9微米，纤维50％，界面2000cm3界面是基体和增强材料的结合处，是一个过渡区域，厚度为几个n

5、m到几百个nm。其结构与性能不同于组分材料。界面作用：连接基体和增强材料，传递载荷，阻止裂纹扩展，或耗散和吸收外界能量。界面所占的面积比例很大，其性质、结构形态对复合材料性能影响很大。3.1界面效应3.1.1界面现象与复合材料界面复合材料强度与界面层厚度的关系3.1界面效应3.1.1界面现象与复合材料界面复合材料界面层的特点:有一定厚度；性能在厚度方向上有一定的梯度变化；随环境条件而变。未处理增强体的界面偶联剂处理后的界面3.1界面效应3.1.1界面现象与复合材料界面碳纤维SEM3.1界面效应3.1.1界面现象与复合材料界面界面层的性质取决于两相表面的性质，两相界

6、面结构和形态。如碳纤维与树脂基体组成的界面有较明显的界面层（图1）和（图2）。表面经氧等离子处理并聚合增韧的一根S-I碳纤维与BS-1环氧基体的界面T300/648界面分离的横断面3.1界面效应3.1.1界面现象与复合材料界面PMC界面区域(interfacezoneofPMC)示意图1-外力场；2-树脂基体；3-基体表面区；4-相互渗透区；5-增强剂表面区；6-增强剂3.1界面效应3.1.2复合材料界面效应的分类阻断效应不连续效应散射和吸收效应感应效应界面结晶效应界面化学效应3.1界面效应3.1.2复合材料界面效应的分类阻断效应：阻止裂纹扩展和材料破坏，减缓应用

7、力集中；不连续效应：界面上物理性质的不连续和界面摩擦出现的现象，如电阻、介电、磁性、耐热性、尺寸稳定性等；散射和吸收效应：光波、声波、热弹性波等在界面产生的散射和吸收，如透光性、隔热性、隔音性耐冲击性及耐热冲击性等；感应效应：在界面上产生的感应效应，应变、内应力和高弹性、低热膨胀性、耐冲击性和耐热性等。散射和吸收效应3.1界面效应3.1.2复合材料界面效应的分类M—O—Si—M—O—Si—M—O—Si—M—O—Si—M—O—Si—M—O—Si—无机介质——偶联剂——高聚物扩散界面层化学键连接界面3.2复合材料界面的研究对象界面的剪切强度、化学热稳定性、界面层变形与

8、能量吸收等