陶瓷层状复合材料

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含铝废塑料焚烧处理时，在热分解过程中，其中的塑料 会裂解，释放出大量的有害气体甚至二恶瑛等致癌物质。 填埋处置也会对环境造成危害，首先是侵占有限的耕地； 其次，塑料的降解系数小，需要很长的时间才能分解殆 尽，塑料易造成土壤板结，影响植物吸收养料和水分。 碾碎的铝塑复合膜经雨水长期冲刷会进入土壤和地下水 中，会影响植物根系对养分的吸收，而贵金属离子则可 能直接造成污染。
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课程学习与考核
特点：定性、半定量描述与争议。
方式：课堂学习与课后钻研相结合。
（涉及的面广，需要补充学习）
教学：课堂提问与课后作业。
考核：平时成绩30%+期末闭卷考试。
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第1章 绪论
层状复合材料定义 层状复合材料分类 层状复合材料基本特点 层状复合材料应用与发展简介
1的金属为阳极，以不 锈钢、铁、镍或者导电 性电解池本身为阴极， 在适当的电解质溶液中， 在控制工艺参数如电压、 电流密度类型和幅值以 及电解质溶液组成、浓 度、温度等的条件下进 行电解，从而在基体金 属表面获得兼具保护性、 装饰性及功能性膜层的 方法。
当使用寿命结束时，膜层易去除，有利于基体金属的循环利 用。
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结合使用功能分类
层合板，如三聚氰胺树脂层合板。 双金属复合材料，如铜/铝、钢/铜、铜/钼/铜等。 金属-陶瓷层状复合材料 ，如阳极氧化、微弧氧化陶 瓷保护层金属材料。 铝塑、铝纸复合材料，如铝塑包装材料、铝塑复合 管、铝塑复合板。
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氧化膜与基体金属结合力强、电绝缘性好、光学性能优良、 耐热冲击、耐磨损、耐腐蚀。 具有多孔结构，能够按照要求进行污染小、成本低的着色封 孔处理，可以为进一步涂覆的有机涂层，如油漆、涂料等提 供优良基底，能满足太空飞船、卫星等用镁合金对光学性能 等的特殊要求。 与油漆、搪瓷以及其它化学转化膜如铬酸盐转化膜、磷酸盐 转化膜等相比更经久耐用。
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铝塑复合膜板是铝与塑料、牛皮纸纸板经热压或冷压复合而成， 机械性能好，很容易加工成型，形状可以做成板膜，也可以是 罐袋。
高档铝塑、铝纸复合材料已占据了包装和装饰行业相当大的市 场份额，且每年都在大幅递增。 铝塑、铝纸复合材料广泛用于食品、药品、烟草、装饰和化工 等行业的产品包装。
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图2 双金属扎制示意图
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图3 爆炸复合法示意图
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1-2 层状复合材料分类
复合材料可以按照使用功能、增强相的几何形态或 基体材料的性质进行分类。 按照使用功能要求分为结构复合材料和功能复合材 料；按照基体材料的性质，复合材料分为金属基复 合材料和非金属基复合材料。 按照层状复合材料韧性程度可划分为柔性层状复合 材料和刚性层状复合材料。
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1-1 层状复合材料定义
在现代材料学中，复合材料专指由两种或两种以上不同相 态的组分所组成的材料，是用经过选择的、含有一定数量 的两种或两种以上的组分（或称组元），通过人工复合， 组成多相、三维结合且各相之间有明显界面的、具有特殊 性能的材料。 层状复合材料 （Laminated Composite），是指复合材料中 的增强相分层铺叠，即按相互平行的层面配置增强相，各 层之间通过基体材料连接。
3）利用材料物理性能的差异：如利用热膨胀系数不同的材料制作 热敏元件和利用导热和膨胀系数不同复合成的电子封装材料。
4）经济效益：稀贵金属与廉价金属复合以节约稀贵元素或贵金属。
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结构特点
双层、三层、多层结构，根据需要通过物理结合实现， 层与层之间界面清晰。
Kovar/Cu/Kovar电子封装材料是一种三层结构的层状复合 材料。它的芯是无氧铜，两面复合厚度相同的可伐合金 板。 广义上讲，在显微尺度上具有上述结构的材料也可以称 为层状复合材料，但由于涉及的种类太多，且宏观尺度 上不再具有层状结构，如分子插层复合材料，本课程不 包括这方面的内容。
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图5
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a）200 ℃膨胀石墨
b）PE-LLD/ L TEG复合材料
聚乙烯/膨胀石墨插层型复合材料
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工艺特点
利用各种传统工艺，同时在传统工艺的基础上又形成新的工 艺。如，铜/钢的电镀方法，铜/铝的包覆焊-拉拔工艺等。 对两种材料的复合，有些工艺涉及第三种物质，有些工艺则 完全不涉及。
层状复合材料
主讲人：陈 刚 江苏大学材料学院
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颗粒增强铝基复合材料
图1 颗粒增强铝基复合材料的显微组织和XRD分析结果
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复合轧辊
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铜包铝线
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树与年轮
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铝塑复合板
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本课程的主要内容
第1章 绪论 第2章 层合板 第3章 双金属复合材料 第4章 金属-陶瓷层状复合材料 第5章 金属-高分子层状复合材料 原理—工艺—检测—回收
含铝塑料具有质量轻、耐磨性好、热稳定性佳、易加工成形等特 点，己深入到社会生活的方方面面，给人们带来不少便利，同时 也带来了诸多问题。 目前，各种各样的含铝废塑料沦为生活垃圾，废弃量愈来愈大。 在这些含铝废塑料中，有纯度高达99.9%的电解铝箔、纸板及各 种塑料。 在资源日益匾乏和环保意识愈来愈强的今天，如能有效回收利用 这些废弃物中的铝和塑料，不仅可以带来可观的经济效益，而且 还可以净化环境。
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层状复合材料中的“层”，可以是单向无纬布、浸胶纤 维布，如玻璃纤维布、碳纤维布或棉布、合成纤维布、 石棉布等；
也可以是片状材料，如纸张、木材以及铝箔等；
也有人将双金属层合片、涂覆金属和夹层玻璃归于层状 复合材料。
层状复合材料在其层面方向可以提供优良的性能。
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通过几种物理性能相异材料的相互复合，获得良好性能并不 困难。
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1-3 层状复合材料基本特点
要求复合材料性能好、寿命长、安全可靠，具有更高的强度、韧 性和更小的比重，或者具有优良的耐热性和耐腐蚀性，而且价格 低。 1）性能互补：不同性能互补，如将高硬度材料与高韧性材料层状 复合后制成性能互补的复合板。 2）表层保护作用：用耐热、耐腐蚀、耐磨的材料作复合板的表层 起到保护作用。