材料工艺学（第六章）ppt课件.ppt

《材料工艺学（第六章）ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、材料工艺学纤维复合材料与工艺1第六章纤维复合材料与工艺第六章纤维复合材料与工艺6－1复合材料概述6－2纤维增强复合材料6－3其他复合材料6－4复合材料的成型加工2第六章纤维复合材料与工艺6－1复合材料概述6.1.1复合材料的概念近代科学技术的发展，对材料性能的要求越来越高。有的除要求材料具有高强度、高模量、耐高温、低密度以外，还对材料的韧性、耐磨、耐腐蚀、电性能提出了种种特殊要求。更特殊的是有些产品要求材料具有多重性能，如导电而绝热，强度比钢好，弹性比橡胶好，又能焊接等。这对单一的金属、工程塑料和工业陶瓷来说是无能为力的。3第六章纤维复合材料与工艺为了适应原子能，航空、宇航、电子

2、工业、通讯技术以及机械和化工等工业日益发展的要求，目前，材料向两个方面发展：一是不断地发现新原料，探索制造新材料。二是利用现有材料，采用一系列技术处理（复合技术），把一些不同性能的材料组合起来，创造出性能优异的“复合材料”。复合材料是将一种或几种材料用人工的方法均匀地与另一种材料结合而成的一种新型工程材料。复合材料主要是为了克服单一材料的某些弱点，而采用合成材料的方式，从而充分发挥材料的综合性能，取长补短，达到最好的使用要求。4第六章纤维复合材料与工艺传统复合材料漆器钢筋混凝土新型复合材料金属陶瓷5第六章纤维复合材料与工艺6.1.2复合材料的分类复合材料按使用性可分为功能复合材料

3、和结构复合材料两类。复合材料按基体可分为三大类：即聚合物复合材料、金属复合材料和陶瓷复合材料。复合材料按照复合形式可分为纤维增强复合材料、层合复合材料和颗粒复合材料三类，发展最快，应用最广的是纤维增强复合材料。6第六章纤维复合材料与工艺6.1.3复合材料的特点由于复合材料能集中和发扬组成材料的优点，并能实行最佳结构设计，所以具有许多优越的特性。l.比强度和比模量高比强度（δb／γ）和比模量（E／γ）是度量材料承载能力的一个重要指标。宇航、航空、交通运输工具以及机械工程中高速运转的结构零件需要尽量减轻自重而仍保持高的比强度和比模量。纤维增强复合材料的比强度、比模量都比较大，例如，碳

4、纤维和环氧树脂组成的复合材料，其比强度是钢的7倍，比模量是钢的4倍。据计算，当用复合材料制成与高强度钢具有相等强度和刚度的零件时，其重量可减轻70％左右。7第六章纤维复合材料与工艺2.抗疲劳性能好疲劳破坏是材料在交变载荷作用下，由于裂纹的形成和扩展而形成的低应力破坏。一般金属材料的疲劳极限达抗拉强度的40％－50%，而碳纤维增强的复合材料则可达70％－80％。金属材料的疲劳一般是沿拉应力方向由里向外迅速发展而造成突然断裂（裂纹的扩展方向不变），通常事先没有预兆。然而纤维增强复合材料在应力状态下，裂纹扩展方向要改变，裂纹尖端的应力状态也发生变化，在一定程度上阻止了裂纹的扩展。此外，

5、由于纤维对基体的分割作用，使裂纹扩展路程更为曲折，对疲劳强度的提高也有显著的影响，且破坏前有明显预兆。8第六章纤维复合材料与工艺3.减振能力强复合材料构成的自振频率与结构本身形状有关，还与材料的比模量（E／γ）的平方根成正比。复合材料的比模最高，所以它的自振频率很高，在一般加载速度或频率的情况下，不容易发生共振而快速脆断。另外，复合材料是一种非均质多相体系材料，其中有大量界面。界面对振动有反射和吸收作用，一般基体的阻尼也较大，因此在复合材料中振动衰减都很快，例如，用同样尺寸和形状的梁进行试验，金属材料的梁9s才停止振动，而碳纤维复合材料则只要2.5s，可见阻尼之高。9第六章纤维复

6、合材料与工艺4.破损安全性好纤维复合材料基体中有大量独立的纤维，平均每平方厘米面积上的纤维少至几千根，多至几万根，当用此类材料制的构件超载并有少量纤维断裂时其载荷会迅速重新分配到未破坏的纤维上，不致造成构件在瞬间完全丧失承载能力而断裂，所以工作的安全性高。5.耐热性能好一般铝合金在400℃时，弹性模量大幅度降低，并接近于零，强度也显著下降，然而碳（或硼）纤维增强的铝在此温度下强度和模量基本不变。树脂基复合材料的耐热一般都比它相应的塑料有明显的提高。10第六章纤维复合材料与工艺6.成型工艺简单灵活及材料、结构的可设计性复合材料可用模具采用一次成型来制造各种构件，从而减少了零件的数目

7、及接头等紧固件，外观更简洁，并可节省原材料及工时。更为突出的是复合材料可以通过纤维种类和各种不同方向铺设的设计，使增强材料可有效发挥作用，把潜在的性能集中到必要的方向。通过调整复合材料各组份的成分，结构及分配方式，既能使构件在不同方向承受不同作用力，而且还可制得兼有刚性和韧性、弹性和塑性等矛盾性能的复合材料及多功能制品。11第六章纤维复合材料与工艺6－2纤维增强复合材料6.2.1玻璃纤维增强塑料玻璃纤维增强塑料即玻璃钢，一种重要的工业造型材料，分热塑性玻璃钢和热固性玻璃钢两种。1