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时间:2020-09-10
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1、1.1增强体的概念增强体的概念:复合材料中能明显提高基体材料某一性能的组元物质增强体的特征:(1)具有能明显提高基体某种所需的特殊性能;(2)增强体应具有稳定的化学性质;(3)与基体有良好的润湿性1.2增强体的分类(1)颗粒类增强体(零维)性能特点:高强度、高模量、耐热、耐磨、耐腐蚀实例:碳化硅、氧化铝、氮化硅、碳化硼、石墨、碳化钛、滑石、碳酸钙等无机非金属颗粒复合材料性能特点:具有各向同性(2)纤维类增强体(一维)连续长纤维:长 度:连续长度一般超过数百米;性能特点:沿轴向有很高的强度和弹性模量分 类:分为单丝和束丝两种。应用:成本高、性能高,只用于高性能复合材料复合
2、材料性能特点:具有各向异性连续长纤维实例单丝:硼纤维、CVD法制备的碳化硅纤维(直径约为95-140微米)束丝:碳纤维、氧化铝纤维、氮化硅纤维烧结法制备的碳化硅纤维等(含500-12000根单丝,单丝直径5.6-14微米)短纤维:长度:连续长度一般几十毫米性能特点:沿轴向有方向性,但性能一般比长纤维低应用:成本比较低,应用广实例:硅酸铝纤维、氧化铝纤维碳纤维、氮化硼纤维等复合材料特点:无明显方向性(制造时排列无序短纤维:长度:连续长度一般几十毫米性能特点:沿轴向有方向性,但性能一般比长纤维低应用:成本比较低,应用广实例:硅酸铝纤维、氧化铝纤维碳纤维、氮化硼纤维等复合材料特点
3、:无明显方向性(制造时排列无序)(3)晶须类增强体(一维)外形尺寸:直径0.2-1微米,长约为几十微米性能特点:有很高的强度和模量(结构细小、缺陷少)应用:陶瓷增韧(成本比颗粒高得多)实例:碳化硅、氧化铝、氮化硅等复合材料性能特点:各向同性。(4)金属丝增强体(一维)不锈钢丝、钨丝等(W/Al、W/Ni、不锈钢丝/Al)(5)片状物增强体(二维)陶瓷薄片:SiC/C、SiC/ZrO2、Si3N4/BN等。(6)纤维编织类增强体(三维)纤维编织成的三维结构1.3纤维类增强体具有高强度的原因(1)固体材料的理论强度:σth=(Eγ/a0)1/2纤维类增强体:Be、B、C、Al、
4、Si以及它们与N、O的化合物(常温下原子半径小、化学性质稳定)纤维类增强体理论强度高纤维材料所包含的缺陷的形状、位置、取向和数目都有别与同质地的块状材料内部径向最大裂纹尺寸:非常小(纤维类增强材料)一般(同质地块状材料)内部轴向最大裂纹尺寸:一般(纤维类增强材料)一般(同质地块状材料)纤维中轴向的最大裂纹尺寸虽然可与块体材料中的相比,但对轴向性能的影响则很小(纤维主要承受轴向拉伸载荷)
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