陶瓷基复合材料课件.ppt

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1、陶瓷基复合材料1陶瓷基复合材料第一章绪论第二章复合材料的基本理论第三章原材料及特性第四章陶瓷基复合材料的制备方法第五章界面与表面2第一章绪论复合材料的分类复合材料在21世纪中应起的作用复合材料新的生长点和有待深入研究、开拓的问题3复合材料的分类—定义定义1：把两种以上不同的原材料组成，使原材料的性能得到充分发挥，并通过复合化而得到单一材料所不具备的性能的材料。定义2：把一些个体典型或基本的特性组合，而得到的物质。定义3：经过一定的操作，将复数个原材料合体，或者是由复数个相生成，且具有比原材料优异的性能的材料。共同特点

2、：（1）两种以上不同的化学相（2）具有每个组分所不具备的优良性能4按基体分：金属基复合材料MMC复合材料有机材料基复合材料木质基复合材料聚合物基复合材料PMC热塑性树脂热固性树脂无机非金属基复合材料水泥或混凝土基复合材料陶瓷基复合材料CMC橡胶基树脂基5按增加体分：复合材料颗粒状分散复合材料纤维状分散复合材料连续纤维复合材料分散强化复合材料颗粒增强复合材料片晶增强复合材料不连续纤维复合材料单向纤维强化复合材料非编织纤维层二维、三维编织纤维层定向排列随机排列短纤维晶须定向排列随机排列6按性能分：聚合物基复合材料金属基复合

3、材料无机非金属基复合材料功能基复合材料纳米基复合材料梯度基复合材料7复合材料在21世纪中应起的作用对信息技术提供服务：信息获得、处理、储存、传输和执行对提高人类生活质量作出贡献：改善舒适性、提高安全性、提高人类健康水平等。8复合材料新的生长点和有待深入研究、开拓的问题未来复合材料发展的新领域发展功能、多功能、机敏、智能复合材料纳米复合材料仿生复合材料基础理论、设计和制备方法的深化、开拓与创新复合材料基础理论问题：界面问题、可靠性问题复合材料新的设计和制备方法9功能复合材料电功能方面——有导电、超导、绝

4、缘、半导电、压电等磁功能方面——有永磁、软磁、磁屏蔽和磁致伸缩等声功能方面——有吸声、声纳、抗声纳等机械功能方面——有阻尼减振、自润滑、防弹装甲等化学功能方面——有吸附与分离、抗腐蚀等多功能复合材料兼具功能与结构的复合材料。如美国的军用飞机即具有自我保护的隐身功能又有好的结构性能。10机敏复合材料具有能感知外界作用而且作出适当反应的能力。将传感功能材料和具有执行功能的材料通过某种基体复合在一起，并且连接外部信息处理系统，把传感器给出的信息传达给执行材料，使之产生相应的动作——构成机敏复合材料及系统。智能复合功能

5、功能复合材料的最高形式，在机敏复合材料基础上向自决策能力上的发展。依靠在外部信息中处理系统增加的工人智能系统，对信息进行分析，给出决策，指挥执行材料做出优化动作——对材料的传感部分和执行部分的灵敏度、精确度和响应速度提出了更高的要求。11纳米复合材料纳米效应—表面及界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等，这些效应使纳米复合材料不仅有优良的力学性质而且会产生光学、排线性光学、光化学和电学的功能作用。（1）有机—无机纳米复合材料将无机纳米粒子引入有机聚合物——电磁流变液（2）无机——无机纳米复合材料12仿生复合材料天

6、然的生物材料——基本上都是复合材料竹子——以管式纤维构成贝壳——无机质成分与有机质成分呈层状交替叠层构成13复合材料基础理论问题：界面问题：表征方法、界面设计、界面改性、界面残余应力等。可靠性问题：制约复合材料发展的关键问题与其组分、设计、加工工艺和环境等密切相关。复合材料新的设计和制备方法：新型设计方法新的制备方法14第二章复合材料的基本理论力学性能的复合准则增强原理：弥散增强和颗粒增强、连续增强以弹性论为基础的复合法则物理性能的复合法则加和特性传递特性结构敏感特性15复合材料组织与性能之间的关

7、系材料的微观组织﹡形状、分散程度﹡体积分数﹡几何学特征复合材料的整体性能复合材料的基本理论原材料的性能﹡力学性能﹡物理性能﹡界面状态16增强原理分散相的形状可以由形数比（即形状尺As：aspectratio）来描述。As→∞为连续棒状，对应于连续纤维，1＜As＜∞为棒状，对应于不连续的纤维，As≈1为球状，对应于颗粒。17连续纤维增强对于As→∞的场合，最简单的是将其简化为二维层板模型，有并联和串联两种考虑方式。在忽略泊松比影响的情况下，复合材料的弹性模量可以表示为：并联：串联：18由复合化理论计算的复合材料特性的上限

8、与下限19以弹性论为基础的复合法则复合材料的两种解析模型a—两相模型b—三相模型20物理性能的复合法则-----加和特性复合材料的加和特性主要由原材料的组合形状和体积分数决定。相当于力学性能中的弹性模量、线膨胀率等结构不敏感特性。复合法则为：式中Pc为复合材料的特性，Pi为构成复合材料的原材料特性，V