最新复合材料讲诉教学讲义ppt课件.ppt

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1、复合材料讲诉主要包括：环氧、酚醛、双马、聚酰亚胺树脂等。各种热固性树脂的固化反应机理不同，根据使用要求的差异，采用的固化条件也有很大的差异。一般的固化条件有室温固化、中温固化（120C左右）和高温固化（170C以上）。这类高分子通常为无定型结构。具有耐热性好、刚度大、电性能、加工性能和尺寸稳定性好等优点。2、热塑性聚合物:它们是一类线形或有支链的固态高分子，可溶可熔，可反复加工而无化学变化。包括各种通用塑料（聚丙烯、聚氯乙烯等）、工程塑料（尼龙、聚碳酸酯等）和特种耐高温聚合物（聚酰胺、聚醚砜、聚醚醚酮等）。环氧树脂是线型结构，必须加入固化剂使它变为不溶

2、不熔的网状结构才有用途。常用的固化剂包括脂肪族或芳香族胺类，有机多元酸或酸酐等。按固化工艺可分为三大类：1）含有活泼氢的化合物，它仍在固化时发生加成聚合反应；2）离子型引发剂，它可分阴离子和阳离子；3）交联剂，它能与双酚A型环氧树脂的氢氧基进行交联。（2)双马来酰亚胺树脂（BMI）双马树脂是马来酸酐与芬香族二胺反应生成预聚体，再高温交联而成的一类热固性树脂。交联后的双马树脂具有不熔、不溶的特点，有高的交联度，固化后的密度在1.351.4g/cm3之间，玻璃化温度（Tg）在250300C之间，使用温度为150200C。热固性树脂的力学性能表2、热塑

3、性树脂：1）聚醚醚酮（PEEK）PEEK是一种半结晶型热塑性树脂，其玻璃化转变温度为143C，熔点为334C，结晶度一般在20-40%，最大结晶度为48%。PEEK在空气中的热分解温度为650C，加工温度在370420C，室温弹性模量与环氧树脂相当，强度优于环氧，断裂韧性极高，具有优秀的阻燃性。PEEK基复合材料可在250C的温度下长期使用。2）聚苯硫醚（PPS）结晶型聚合物，耐化学腐蚀性极好，在室温不溶任何溶剂，可长期耐热至240C。3）聚醚砜（PES）非晶聚合物，玻璃化转变温度为225C，可在180C下长期使用；有突出的耐蠕变性、尺寸

4、稳定性；热膨胀系数与温度无关，无毒，不燃。4）热塑性聚酰亚胺聚醚酰胺（PEI）：长期使用温度为180C。聚酰胺酰亚胺（PAI）：Tg达280C，长期使用温度为240C。高聚物特征温度：玻璃化转变温度Tg，熔点Tm和粘流温度Tf在Tg以下：为硬而脆或硬而韧的固体（玻璃态）；在Tg附近：非晶高聚物转变成软而有弹性的橡胶态；半晶高聚物转变成软而韧的皮革态；热塑高聚物Tg基本固定；热固高聚物Tg随其交联度的增加而增加,当交联度很高时，达到Tg后无明显的软化现象。Tm（结晶）、Tf（非晶）：成为高粘度的流体。温度及加载速度对高聚物力学性能的影响二、金属1、用于

5、450C以下的轻金属基体（铝、镁及其合金）1-1铝及其合金:面心立方结构，无同素异构转变。熔点为660C，密度2.7g/cm3。塑性优异，导热、导电性能好；化学活性高，强度不高。铝合金中常用的合金元素有铜、镁、锌、锰和硅等。可分变形铝合金和铸造铝合金(ZL)。变形铝合金可分为:防锈铝(LF)、硬铝（LY）、超硬铝(LC)、锻铝（LD）。★固溶处理：是指通过加热使合金中第二相完全溶入相中，并通过扩散均匀化，以固溶强化方式强化合金。★淬火：是指固溶处理后用水或其它介质将合金急冷至室温，获得最大饱和度的均匀固溶体。★时效处理：指通过过饱和度固溶体的分解,析

6、出介稳定的第二相(过渡相)并弥散分布。通过时效铝合金的强度和硬度明显提高。铝合金的相图1-2镁及其合金:镁具有密排六方结构，密度为1.74g/cm3。镁的强度和模量都很低，但比强度、比模量较高。其室温和低温塑性较低，但高温塑性好，可进行各种形式的热变形加工。镁的合金化也是利用固溶强化和时效强化来提高合金的常温和高温性能。其合金化元素有铝、锌、锆、锰和稀土等。镁合金主要有Mg-AL-Zn系和Mg-Zn-Zr系，分变形镁合金和铸造镁合金。镁-铝合金相图镁-锌合金相图2、用于450700C复合材料的金属基体（钛及其合金）钛的密度为4.51g/cm3，熔点16

7、78C，热膨胀系数7.3510-6/K，导电和导热性差，耐腐蚀性良好。钛有两种同素异构结构。882.5C以下为密排六方结构（-Ti）；882.5C以上至熔点为体心立方结构（-Ti）。钛合金复合材料中常用钛及钛合金成分及性能3、用于1000C高温复合材料的金属基体3-1高温合金高温合金是铁基、镍基和钴基高温合金的总称，在高温下具有很的持久、蠕变和疲劳强度。为了获得高强度与高蠕变抗力，合金元素必须保证产生在高温下强而稳定的显微组织。强化方式：固溶强化、弥散强化和析出硬化。例如：奥氏体基体和弥散分布于其中的强化相形成高温合金。其中：强化相可以是碳化

8、物相、金属间化合物相或稳定化合物质点。★铁基高温合金：可做中温使用