第二章复合材料制备工艺.ppt

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1、复合材料及其力学基础第一章绪论§1-1复合材料的定义及分类一、复合材料的定义广义：由两相或多项组分构成的材料（包括自然的和人工的）。狭义：由两相或多相组分构成的、人造的先进材料。1、定义复合材料应具有如下三个特点：由两种或两种以上不同性能的材料组元通过宏观或微观复合形成的一种新型材料，组元间存在着明显的界面；各组元不但保持各自的固有特性，而且还最大限度发挥各种材料组元的特性，并赋予单一材料组元所不具备的优良特殊性能；复合材料具有可设计性。2、特点3、基体和增强体基体：复合材料中比较连续的相；增强相：其它一些以独立形态分布于整个连续相中的分散相；界

2、面：两者之间的结合部称为界面。二、复合材料的分类1、按来源分：①天然（竹、木材、麻等）；②人工2、按基体材料的种类分：①聚合物基复合材料：热固性、热塑性、橡胶；②金属基复合材料：铝，钛合金；③陶瓷基复合材料；④石墨基复合材料：C-C；⑤混凝土基复合材料3、按增强相分类：①纤维增强复合材料：长纤维，短纤维；②晶须增强复合材料；③颗粒增强复合材料；④混合增强复合材料：不同形态的增强相共同增强的复合材料。4、按用途分类：①结构复合材料；②功能复合材料：电磁学、光学、热学、声学及摩擦、阻尼材料；③智能复合材料：自适应环境。§1-2复合材料的性能一、材料性

3、能的可设计性其宏观性能可根据人们的需要通过细观性能来设计，因此可充分发挥材料的潜力。二、疲劳性能好容伤性好。三、减振性能好自振频率甚高，内阻大。四、比强度，比刚度高材料密度模量(GPa)强度(MPa)比刚度比强度连续S-玻璃纤维/环氧树脂1.9960175030.287925%SiCw/氧化铝3.7390900（弯曲强度）105243.2GRP(GF/EP)1.838.615002104833.3CRP(CF/EP)1.6181.01062113.1663.850%Al2O3f/Al2.913090049310高强Al合金2.46840028.8

4、166.7A3钢7.862104602759七、其它的特殊性能：五、高、低温性能好，膨胀系数小六、耐磨、减摩，自润性好化学稳定性高，具有耐烧蚀性，耐辐射性，耐蠕变性以及特殊的光，电，磁性能。§1-3复合材料的用途一、机械工业主要用于阀、泵、齿轮、风机、风片、轴及密封件等。二、汽车工业及交通运输行业主要用于整车重量的降低，是复合材料应用最活跃的行业之一。三、化学工业耐蚀件，各种容器。船舶业，生物医学，运动器械，食品工业等。四、航空航天领域飞机、火箭、航天飞机的零部件：如发动机、刹车片、机翼等。应用最为广泛。五、建筑领域玻璃纤维增强水泥，玻璃钢等。六

5、、其他领域复合材料的应用实例碳纤维/环氧树脂碳纤维/芳纶/环氧树脂玻璃纤维增强塑料芳纶/杜邦聚酰胺芳纶/泡沫芯板碳纤维/杜邦聚酰胺GLARE蒙皮用于A380飞机的上机身蒙皮B-2隐形轰炸机除主体结构是钛复合材料外，其它部分均由碳纤维和石墨等复合材料构成，不易反射。轻巧的碳/碳复合材料全复合材料机身：轻型机的价格，中型机的宽敞客舱，客舱内站立高度为1.65米。目前商用飞机上复合材料仅占全机重量的50%，而某些直升机早已达到90%荷兰计划研发新型绿色环保飞机外形将酷似飞碟，另一个设想就是使用复合材料，如纤维增强塑料。这种复合材料强度可与金属媲美，

6、而重量却比金属轻得多，因此可以节省燃油。复合材料军用吉普车玻璃纤维/碳纤维/增强树脂美洲轻木泡沫超级跑车车身大量应用碳纤维复合材料生产充气船及其胶布制品，采用国际上先进的A级RTP复合材料新型日光温室复合材料温室骨架和纵拉杆全部采用复合材料制成绿可木，生态木塑复合材料，木塑复合材料吸音板复合材料（玻璃钢）制品碳纤维/树脂复合材料碳/碳复合材料生物医学制品和体育运动复合材料被用来预防受伤，矫正生理机能，和帮助病人复原。生物医学制品和以体育运动器材为主的碳纤维复合材料制品热塑性复合材料在近20年中，增长速率持续较快，是热固性的3倍。聚合物纳米复合

7、材料聚合物层状粘土传统的复合材料插入的纳米复合材料片状剥离的纳米复合材料新型的纳米黏土片层越小，分散得越好，则复合材料的性能越好§1-4复合材料的组分§1-4-1树脂基复合材料的组分一、纤维（增强体）1、对纤维的基本要求1）力学性能：一般要求要高2）表面状态：应易于与树脂浸润3）长度、根数及捻度：长度应满足FRC的要求；纤维束丝中单丝根数应能符合FRC每层压厚的要求。6）环扣强度：是衡量纤维柔韧性的一个指标，可用来表明纤维工艺性能的好坏。4）细度和均匀度：细度是指单丝直径；均匀度是指直径的均匀程度，须满足一定的规定。5）毛丝，毛团：为纤维束中的杂

8、质，在一定纤维束长度上不允许超过一定数目。2、纤维的分类：无机纤维：玻璃纤维、碳纤维、硼纤维及氧化硅、氧化铝纤维等；有机纤维：芳纶纤维、