复合材料的原材料综述.ppt

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1、3.复合材料的原材料按材料在结构复合物中的作用，可分为基体材料和增强相材料，其中基体材料按材质又包括聚合物（有机材料）、金属材料、陶瓷材料等；而增强材料按形态可分成纤维、晶须、颗粒增强材料等几类。本章主要对纤维与晶须的制备方法及其在复合材料中的作用进行介绍。纤维的名称纤维（总称）：Fiber连续纤维（长纤维）：ContinuousFilamentorFilament短纤维（不连续纤维）：StableorDiscontinuousfilament一根纤维：MonoFilament多根纤维：MultiFilament晶须：Whiskercattlemoo-cowmoggyc

2、alfoxbeefbeefsteakcowhidemilk纤维束的名称纤维束：Bundle不整齐的纤维束：Tow长纤维的纤维束：Strand长纤维的纤维束的单位：End切为一定长度的长纤维束：Choppedstrand丝的名称与称呼丝：Yarn单丝：Singleyarn两根以上长纤维并丝：Roving索（细丝并拧成粗丝）：CordorRope梳条（排列整齐的纤维）：Sliver布的名称与称呼非织布：Mat短纤维或长纤维无定向配置，辊压而成非织布（毡）：Felt布：Cloth由经纬编织而成，有平纹Plain、斜纹Twill、缎纹Satin等带：Tape宽度较窄，长度长3.

3、1长纤维作为复合材料强化体的纤维，从材质上讲可以是金属，氧化物、碳化物、氮化物、硼化物等陶瓷，从形态上可以是长纤维（连续纤维）、短纤维、晶须。现在的长纤维的直径可以从7μm到140μm。由于制备技术的开发与进步，几乎所有的无机化合物都可以制成纤维。陶瓷材料纤维化，特别是制成连续纤维，有利于充分发挥其特性。随着复合材料的发展，也不断开发出具有新的特征的纤维。3.1.1陶瓷纤维的发展过程1940195019601970玻璃纤维强化不饱和环氧树脂预测晶须强化复合材料钛酸钾晶须（DuPont）硼纤维的开发（AFML）人造丝系碳纤维的开发（UCC）PAN系碳纤维的开发硼纤维强化塑

4、料高弹性、高强度碳纤维的开发（Watt）沥青系碳纤维的开发（Ohtani）碳纤维强化塑料、硼纤维强化铝等复合材料开发的推广CVD-SiC纤维的开发（Galasso）用稻壳合成SiC晶须PC-SiC纤维的开发（Yajima）Al2O3纤维的开发Fiber-FP(DuPont)Nextel(3M)Altex(SumitomoChemistry)3.1.1陶瓷纤维的发展过程（续）19801990Si-Ti-C-O纤维的开发（UbeKogyo）下一代复合材料的研究开发Si-C-N纤维的开发（HPZ，Dowcorning）PC-SiC纤维的工业化（JapanCarbonCompa

5、ny）碳纤维的高强度化（<5.6GPa）Si-N-O系纤维的合成（Okamura）Si-Ti-C-O纤维的工业化（UbeKogyo）高纯度Si3N4纤维的开发（TonanCompany）BN系纤维的开发(Kimura)AlN系纤维的开发(DuPont)SiCN纤维的制造（Rhone-Poulenc）超耐环境先进复合材料的开发Al2O3纤维的开发（Almax）高性能Si系陶瓷纤维的开发（JapanCarbon，UbeKogyo）高性能Si-C纤维的开发（Dowcorning）复合材料在改革的气体发动机中的应用3.1.2玻璃纤维将玻璃加热至熔融状态，使其从漏嘴流出，再进行高

6、速拔丝的方法。而且一般是使用多个漏嘴，同时纺丝。用这种方法既可制备连续纤维，也可以制备短纤维。玻璃纤维的制造工艺例玻璃纤维玻璃纤维玻璃纤维的物理、化学性能几乎由其化学组成所决定。现在所使用的主要有无碱玻璃、耐药品的C玻璃、含碱的A玻璃、高拉伸强度的S玻璃以及特殊用途的玻璃等。由于玻璃纤维的直径很小，单位质量所具有的表面积是普通玻璃的1000倍。所以对于普通玻璃来说不会成为问题的耐风化性、耐药品性，表面电阻等，对于玻璃纤维来说都必须充分注意。例如玻璃纤维表面可能与空气中的水分反应，产生风化，使强度等下降。连续纤维的直径为3，4，5，6，7，9，10，13，16，24μm等

7、。短纤维的直径多为5～20μm。玻璃纤维的最大特征是拉伸强度高，一根连续纤维的拉伸强度，E玻璃可达3400MPa，而S玻璃可达4800MPa。玻璃长纤维的70%以上用于强化树脂，其余的多用于电绝缘，工业机器等。玻璃纤维玻璃纤维玻璃纤维3.1.3高熔点金属纤维种类：Ta、Mo、W、Nb、Ni与不锈钢纤维等制备方法：拔丝特点：直径可以自由地选择。通常10～600μm。优点：断裂之前可以有百分之几的延伸率复合后断裂能量大幅提高具有导电性可以获得一些新的性能缺点与主要问题密度较大纤维高温下的氧化再结晶等引起纤维的脆性热膨胀系数存在有差异产生热膨胀