复合材料-复习 参赛课件 新.ppt

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1、主讲：***优质课件第1章绪　　论本章教学目的：了解复合材料的定义、命名及分类、成型方法了解复合材料的特性、应用了解复合材料的进展本章重点难点：复合材料的基本概念、应用及进展第1章绪论1.2复合材料的定义复合材料：由二种或二种以上不同性能，不同形态的组分材料通过复合工艺组合而成的一种多相材料，它既保持了原组分材料的主要特点，又显示原组分材料所没有的新性能。复合材料的特征：非均相材料，组分材料性能差异较大。新性能，体积分数大于10%，固体材料。复合材料构成：基体相，增强相，界面相第1章绪论1.5复合材料的特性1）比强度，比模量高（强度/密度，模量/密度）2）耐疲劳性能好，破损安全性能高3

2、）阻尼减振性好4）多种功能性（电绝缘、摩擦、耐腐蚀、光、磁）5）良好的加工工艺性（可设计性、多种成型方法、整体成型）6）各向异性和性能的可设计性优点：第1章绪论1.5复合材料的特性缺点：1）成型方法自动化、机械化程度低2）性能均一性差，产品质量不稳定3）质量检测方法不完善4）长期耐高温和环境老化性能不好本章教学目的：掌握增强材料的作用、种类熟悉玻璃纤维的组成、制备方法、性能熟悉碳纤维的组成、制备方法、性能了解芳纶纤维的组成、制备方法、性能本章重点难点：增强材料的组成、制备方法、性能第2章增强材料2.1概述3.增强纤维显著提高基体材料的机械性能（高强度、高模量）无机纤维：玻璃纤维、碳纤维

3、、硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维有机纤维：芳纶纤维、聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维第2章增强材料2.2玻璃纤维玻璃纤维的组成玻璃纤维是由SiO2及各种金属氧化物组成的硅酸盐类混合物，属无定形离子结构物质。SiO2：主要组分，形成基本骨架，有高的熔点金属氧化物：改善制备玻璃纤维的工艺条件和性能（Al2O3，CaO，MgO，BaO，B2O3）第2章增强材料2.2玻璃纤维玻璃纤维浸润剂第2章增强材料浸润剂：在单根纤维表面涂覆的由粘接组分、润滑组分和表面活性剂等配制的乳液。作用：使单丝集束；防止原纱缠绕成卷时，纤维相互粘接；保护纤维，防止纤维磨损降低强度。种类：纺织型浸润剂（石蜡型、淀粉型）增强型浸

4、润剂（偶联剂）化学处理剂（偶联剂）前处理法2.2玻璃纤维玻璃纤维的性能第2章增强材料微裂纹理论：玻璃在制造过程中引入许多微裂纹，受力后裂纹尖端应力集中。当应力达到一定值时，裂纹扩展，材料破坏。所以，缺陷尺寸越大，越多，应力集中越严重，导致强度越低。分子取向理论：玻纤在制备过程中，受到定向牵引力作用，分子排列更规整，所以玻纤强度更大。s玻纤＞＞s玻璃2.3碳纤维（CF）第2章增强材料碳纤维的制造方法气相法：惰性气氛，小分子有机物（烃或芳烃）在高温下沉积而成，形成晶须或短纤维。有机纤维碳化法：经稳定剂处理的有机纤维在惰性气体中焙烧碳化，形成碳纤维1.聚丙烯腈基碳纤维（PAN-CF）PAN纤

5、维预氧化200~300℃氧化气氛碳化400~1900℃惰性气氛N2石墨化2500~3000℃惰性气氛Ar碳纤维2.3碳纤维（CF）碳纤维的制造方法1.聚丙烯腈基碳纤维（PAN-CF）第2章增强材料①预氧化：PANTg≈120℃，分解前会软化熔融；现象：白黄棕褐色黑结果：PAN分子结构调整为稳定梯形六元环结构，并生成碳氧键，吸氧量为8~10%，PAN丝抵抗外加张力，分子链收缩并择优取向②碳化（乱层石墨结构）分解N，H，O等非碳元素，碳化产率约为40~45%（一般以上原料被分解），碳纤维含碳率在92%以上③石墨化（石墨片层结构）纤维中结晶碳向石墨晶体取向，并使之与纤维轴向夹角进一步减小，以

6、提高碳纤维的弹性模量2.3碳纤维（CF）碳纤维的结构第2章增强材料石墨片层石墨微晶乱层结构石墨原纤条带结构碳纤维外内微晶变小，排列逐渐紊乱缺陷（内部杂质、外来杂质、裂缝、空穴、气泡、表面污染）缺陷是影响CF强度的重要因素缺陷来源：原丝存在的缺陷（杂质、裂缝）碳化过程产生缺陷（空穴、气泡）P45玻璃纤维和碳纤维的性能比较第3章基体材料本章教学目的：了解基体材料的基本性能了解基体材料的工艺性掌握不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂性能、用途、合成及固化过程了解高性能树脂性能和用途本章重点难点：不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂性能、用途、合成及固化过程3.1概述二、基体的作用第3章基体材料①

7、均衡载荷，传递载荷（将单根的纤维粘成整体）；②保护纤维，防止纤维磨损；③赋予复合材料各种特性（耐热、耐腐蚀、阻燃、抗辐射）；④决定复合材料生产工艺、成型方法。三、基体材料的选用原则①产品性能②工艺性能③成本及来源基体材料综合决定3.2基体材料的基本性能一、力学性能第3章基体材料1.强度与模量主要因素是分子内和分子间的作用力。基体材料的破坏是主链上的化学键断裂或是分子间相互作用力的破坏。基体弹性模量低，纤维受拉时单独受力，纤维单根或单束断裂基体弹