复合材料.知识点总结

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聚酯复合材料

聚酯复合材料

聚酯复合材料
聚酯复合材料是一种由聚酯树脂与增强材料复合而成的新型材料,具有优异的力学性能、耐腐蚀性能和耐热性能,被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑材料等领域。

本文将从材料特性、制备工艺和应用领域等方面介绍聚酯复合材料的相关知识。

首先,聚酯复合材料具有优异的力学性能,其强度和刚度远高于传统材料。

聚酯树脂作为基体材料,通过与玻璃纤维、碳纤维等增强材料的复合,使得复合材料具有较高的拉伸强度和弯曲强度,能够满足不同工程领域对材料强度的要求。

其次,聚酯复合材料具有良好的耐腐蚀性能。

聚酯树脂具有优异的耐化学腐蚀性能,能够在酸碱环境下保持稳定的性能,因此在化工设备、海洋工程等领域有着广泛的应用。

另外,聚酯复合材料还具有良好的耐热性能。

聚酯树脂在一定温度范围内能够保持较好的物理性能,因此在高温环境下依然能够保持稳定的力学性能,适用于高温工艺条件下的应用。

在制备工艺方面,聚酯复合材料通常采用手工层叠成型、压模成型、注射成型等工艺,通过树脂固化、增强材料与树脂的复合,最终形成具有特定形状和性能的复合制品。

在应用领域方面,聚酯复合材料被广泛应用于航空航天领域的飞机结构件、汽车制造领域的车身件、建筑材料领域的装饰板材等。

其优异的性能使得聚酯复合材料成为各行业中不可或缺的材料之一。

综上所述,聚酯复合材料具有优异的力学性能、耐腐蚀性能和耐热性能,制备工艺成熟,应用领域广泛。

随着材料科学技术的不断发展,聚酯复合材料将在更多领域展现出其巨大的应用潜力。

聚合物基复合材料 知识点总结

聚合物基复合材料  知识点总结

第二章增强材料1.增强材料的品种:1)无机纤维:(1)玻璃纤维(2)碳纤维:①聚丙烯腈碳纤维②沥青基碳纤维(3)硼纤维,(4)碳化硅纤维,(5)氧化铝纤维2)有机纤维:(1)刚性分子链——液晶(干喷湿纺):①对位芳酰胺②聚苯并噁唑③聚芳酯(2)柔性分子链:①聚乙烯②聚乙烯醇2.玻璃纤维的分类:1)按化学组成份:有碱玻璃纤维,碱金属含量>12%;中碱玻璃纤维,碱金属含量6%~12%;低碱玻璃纤维,碱金属含量2%~6%;微碱玻璃纤维,碱金属含量<2%2)按纤维使用特性分:普通玻纤(A-GF);电工玻纤(E玻纤);高强玻纤(S玻纤或R玻纤);高模玻纤(M-GF);耐化学药品玻纤(C玻纤)……3)按产品特点分:长度(定长玻纤<6-50mm>,连续玻纤);直径(粗纤维30μm,初级纤维20μm,中级纤维10-20μm,高级纤维3-9μm);外观(连续纤维,短切纤维,空心玻纤,磨细纤维和玻璃粉)3.玻璃纤维的制备:目前生产玻璃纤维最多的方法有坩埚拉丝法(玻璃球法)和池窑拉丝法(直接熔融法)4.玻璃纤维的力学特性:1)玻璃纤维的拉伸应力--应变关系:玻璃纤维直到拉断前其应力-应变关系为一条直线,无明显的屈服、塑性阶段,呈脆性材料特征2)玻璃纤维的拉伸强度较高,但模量较低;解释:(1)Griffith微裂纹理论:玻璃在制造过程中引入许多微裂纹,受力后裂纹尖端应力集中。

当应力达到一定值时,裂纹扩展,材料破坏。

所以,缺陷尺寸越大,越多,应力集中越严重,导致强度越低(2)分子取向理论:玻纤在制备过程中,受到定向牵引力作用,分子排列更规整,所以玻纤强度更大。

3)玻璃纤维强度特点:单丝直径越小,拉伸强度σb越高;试样测试段长度L越大,拉伸强度σb越低。

这两点结果被称为玻璃纤维强度的尺寸效应和体积效应,即体积或尺寸越大,测试的强度越低4)缺点:①强度分散性大,生产工艺影响②强度受湿度影响,吸水后,湿态强度下降③拉伸模量较低(70GPa),断裂伸长率约为2.6%5.玻璃纤维纱的常用术语、参数:(填空)1)原纱:指玻璃纤维制造过程中的单丝经集束后的单股纱2)表示纤维粗细的指标:①支数β:指1g原纱的长度(m),支数越大表示原纱越细②特(tex):指1000m长原纱的质量(g),tex数越大,纱越粗③旦、袋(den):指9000m长原纱的质量(g),den 数越大纱越粗3)捻度:表示纱的加捻程度,指每米长原纱的加捻数,即捻/m。

聚合物基复合材料知识点

聚合物基复合材料知识点

聚合物基复合材料知识点概述:聚合物基复合材料是由聚合物基质和填料或增强材料(如纤维)组成的材料。

由于其独特的性能和广泛的应用领域,聚合物基复合材料成为现代工程领域中的重要材料之一。

本文将介绍聚合物基复合材料的相关知识点。

1. 聚合物基质的选择:聚合物基复合材料的性能主要取决于聚合物基质的选择。

常见的聚合物基质包括聚烯烃、聚酰胺、环氧树脂等。

不同的聚合物基质具有不同的化学性质和力学性能,因此在选择聚合物基质时需要考虑材料的具体应用需求。

2. 填料的选择:填料在聚合物基质中起到增强材料性能的作用。

常见的填料包括纤维、颗粒和珠状材料等。

填料的选择影响着复合材料的力学性能、耐热性和阻燃性等方面。

纤维增强材料可提供更高的强度和刚度,而颗粒和珠状填料则可改善材料的摩擦特性和耐磨性。

3. 增强材料的选择:增强材料在聚合物基质中起到增强材料性能的作用。

常见的增强材料包括玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维等。

不同的增强材料具有不同的强度和刚度特性,在选择增强材料时需要考虑材料的具体应用环境和要求。

4. 复合界面的设计:复合材料中的界面是指填料和基质之间的相互作用界面。

复合界面的设计可以影响材料的耐热性、粘合强度和耐化学腐蚀性等方面的性能。

在复合材料的制备过程中,通常会采用表面粗糙化、化学处理和界面改性等方法来改善复合界面的性能。

5. 制备工艺:制备工艺对于聚合物基复合材料的性能和结构有着重要影响。

常见的制备工艺包括手工层叠法、注塑成型、挤出成型、压制成型等。

不同的制备工艺决定了材料的成型精度、力学性能和表面质量等方面的特性。

6. 应用领域:聚合物基复合材料广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑材料、电子电气等领域。

其具有轻质高强度、耐腐蚀、隔热隔音等优势,在这些领域中发挥着重要作用。

例如,碳纤维增强复合材料在航空航天领域中被广泛应用于飞机结构件和卫星结构件等。

7. 未来发展趋势:随着科学技术的不断进步,聚合物基复合材料将继续得到发展和应用。

高一化学复合材料知识点

高一化学复合材料知识点

高一化学复合材料知识点复合材料是一种由两种或两种以上的不同物质组成的材料,其中它们各自保持其特点,并且相互作用之后呈现出更好的综合性能。

在现代工业中,复合材料广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑材料等领域。

本文将介绍一些高一化学学习课程中涉及的关于复合材料的基本知识。

一、复合材料的分类复合材料根据其组成和结构的不同可以分为以下几种类型:1. 纤维增强复合材料:以纤维为增强体,树脂等为基体,通过层叠或编织形成的材料。

纤维增强复合材料具有高强度、高模量、轻质等优点,因此在航空航天等领域得到广泛应用。

2. 颗粒增强复合材料:以颗粒为增强体,树脂等为基体,混合后形成的材料。

颗粒增强复合材料具有良好的耐磨性、耐蚀性等特点,常用于建筑材料中。

3. 片层材料:由多个层状片材通过胶合等方式连接而成的材料。

片层材料常用于电子元器件中,可以提供较好的绝缘性能和导热性能。

二、复合材料的制备方法复合材料的制备方法多种多样,常见的有以下几种:1. 手工层压:将纤维和树脂依次叠放在模具中,利用手工操作使其完全贴合,并经过高温高压处理,最终形成复合材料。

2. 注塑成型:将树脂熔融后注入模具中,并加压使其充分填充纤维空隙,待冷却固化后取出模具即可得到复合材料。

3. 熔融法:将纤维和树脂混合后加热熔融,然后通过喷射或挤出成型的方法得到复合材料。

三、复合材料的应用领域复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点,在许多领域中得到了广泛应用。

1. 航空航天领域:航空器的结构件和发动机零部件中经常使用复合材料,可以减轻重量,提高飞行速度和燃油利用率。

2. 汽车制造:复合材料在汽车制造中的应用越来越广泛,例如车身和发动机盖等部位常使用复合材料,可以降低车辆重量,提高燃油经济性。

3. 建筑材料:复合材料可以制成各种形状的板材,用于墙体、屋面等建筑结构中,具有良好的隔热、隔音和耐候性能。

4. 体育用品:高档的运动装备和器械,如高尔夫球杆、网球拍等常使用复合材料制作,以提高其性能和使用寿命。

汽车地板知识点总结

汽车地板知识点总结

汽车地板知识点总结一、汽车地板的材质汽车地板的材质一般可以分为金属材料、塑料材料和复合材料三种类型。

1. 金属材料目前,大多数汽车在生产时采用的地板材料是金属材料,主要分为钢铁和铝合金两种。

其中,钢铁地板的优点是价格低廉,强度高,耐腐蚀性好,所以在中低端车型中使用较为广泛。

而铝合金地板由于密度小、强度高、耐腐蚀性好等优点,所以在一些高端车型中使用较为普遍,它的使用可以减轻车辆的整体重量,提高车辆的燃油经济性。

2. 塑料材料塑料材料主要分为聚丙烯、聚乙烯等塑料,这种材料轻质、韧性好、价格低廉、耐腐蚀性好等特点,广泛应用于车辆内饰件和地板等组件上。

3. 复合材料复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成,通过互补各自的优点来获得更好的性能。

复合材料地板轻质、强度高、耐腐蚀性好,但成本较高,使用在一些高端车型中。

二、汽车地板的结构汽车地板的结构一般可以分为地板框架、隔音隔热层、地毯和地板垫等几个部分。

1. 地板框架地板框架一般由金属材料或者塑料材料制成,它是地板的主要支撑结构,能够承受车辆的整体负荷,同时还要具有一定的强度、刚度和耐腐蚀性,以确保车辆的安全和稳定。

2. 隔音隔热层隔音隔热层主要作用是降低车内的噪音和温度,提高乘车的舒适性。

通常隔音隔热层是由聚乙烯、聚苯等材料制成的泡沫隔音隔热材料铺设在地板框架上,可以有效地隔绝来自车底的噪音和热量,同时也能够减小振动和颠簸对车内乘客的影响。

3. 地毯和地板垫地毯和地板垫是汽车地板表面的覆盖层,一般采用织物、合成纤维等材料制成。

它的主要作用是美化车辆内部、提高车内的舒适度,并且还能够减小地板上的摩擦力和磨损,延长地板的使用寿命。

三、汽车地板的功能汽车地板在整个车辆结构中起着至关重要的作用,它的功能主要可以总结为以下几点:1. 承载车辆负重汽车地板是整个车辆底部的主要承载结构之一,要能够承受车辆本身的负重以及额外的荷载,所以其结构和材料必须具有足够的强度、刚度和耐磨性。

化学知识点初中复合材料

化学知识点初中复合材料

初中化学知识点:复合材料1.什么是复合材料?复合材料是由两种或更多种不同物质组合而成的材料。

它们的组合使得复合材料具有比单一物质更好的性能和特性。

2.复合材料的组成复合材料通常由两个主要组成部分构成:基体和增强材料。

基体是主要成分,起到固化增强材料的作用。

增强材料则提供了复合材料的特殊性能。

3.基体的种类基体可以是金属、陶瓷、聚合物等。

不同的基体材料具有不同的特性。

金属基体材料通常具有高强度和刚性,适用于需要承受高压和高温的应用。

陶瓷基体材料具有良好的耐磨性和耐腐蚀性,适用于高温和化学环境下的应用。

聚合物基体材料具有轻质和良好的绝缘性能,适用于需要轻质和绝缘的应用。

4.增强材料的种类增强材料可以是纤维、颗粒、颗粒等。

纤维增强材料是最常见的类型,如碳纤维、玻璃纤维等。

纤维增强材料具有高强度和刚性,能够增加复合材料的强度和耐用性。

颗粒增强材料可以改善复合材料的耐磨性和耐腐蚀性能。

5.复合材料的制备方法制备复合材料的方法有很多种,其中最常见的是层压法和浸渍法。

层压法是将基体和增强材料层层叠加,并通过压力和温度使其固化在一起。

浸渍法是将基体浸入增强材料的浆料中,使其吸附增强材料,并通过固化使其固定在基体上。

6.复合材料的应用复合材料具有广泛的应用领域。

在航空航天领域,复合材料被广泛应用于飞机和宇航器的结构件,以提高其强度和轻量化。

在汽车制造领域,复合材料可以用于制造车身和零部件,以提高汽车的燃油效率和碰撞安全性。

此外,复合材料还可以应用于建筑、体育用品、电子设备等领域。

7.复合材料的优点和挑战复合材料相比传统材料具有许多优点,如高强度、轻质、耐腐蚀等。

然而,复合材料的制备过程较为复杂,成本较高,并且在环境和可持续性方面面临挑战。

因此,如何平衡复合材料的性能和成本,以及如何解决其可持续性问题,是复合材料研究的重要课题。

总结:复合材料是由两种或更多种不同物质组合而成的材料。

它们的组合使得复合材料具有比单一物质更好的性能和特性。

陶瓷及复合材料知识点

10, 界面定义:复材中任何两相(纤,基)间出现某种不连续的边界
11. 界面结合类型:机械结合:组元间无任何化学反应,由纯粹的机械互锁而形成的结合;化学结合:组元间元素发生相互扩散、溶解及化学反应形成的结合
12. 界面功能:有效传递载荷.调节应力分布:
13. CVI特点:①适用面广②工艺温度低③对纤维机械损伤小③净成型⑤多孔性; CVI技术不能产生完全致密的陶基复材
1. 陶瓷基复合材料(CMC)定义:陶瓷基体中引入第二项材料,使之增强增韧的多项材料。
2. 陶瓷基复材包括:纤维(晶须)增韧(增强)~;异相颗粒弥散强化复相~;原位生长~;梯度功能~;纳米陶瓷复合材料;
3. SIC晶须/Si3N4复合材料有极好的:高温强度,断裂韧性.
4. 陶瓷脆性本质:结构中原子排列性状决定其缺乏像金属那样的塑性变形能力,在断裂过程中了产生新断裂表面所需表面能外,几乎没有其他吸取能量的机制.
14. 晶须(短切纤维)分散方法:球磨\超声振动\溶胶-凝胶法
15. JC/SIC比碳化硅纤维性能:①Hi-Nicalon纤维直径较粗②基体成分与纤维成分基本相同,组元元素间相互扩散速率小③纤维的纵向热膨胀系数(约0)比基体的(4.35*10^-6)小.
16. 晶须增强陶基复材制备中,晶须为何要分散,有哪些分散方法?为了消除晶须的团聚和族簇.;有 球磨\超声振动\溶胶-凝胶法
5. 纤维增强聚合物/金属,纤维承受较大比例载荷
6. 纤维复材断裂模式:纤维/基体界面结合弱,基体出现裂纹,界面局部解离,纤维在裂纹面间将破碎基体桥联起来,使复合材料继续承担载荷..
7. 裂纹偏转机制,纤维拔出机制:其中以纤维断头克服摩擦力从基体断裂面拔出消耗能量效果最为显著

高分子和复合材料知识点

1、名词解释:单体、单体是可与同种或他种分子通过共价键连接生成聚合物的小分子。

聚合度、大分子链上的结构单元的数目n结构单元、构成大分子链的基本结构单元称为结构单元或重复单元。

链段、链段是指高分子链上划分出来的可以任意取向的最小单元。

构象、由单键的内旋转而引起的分子在空间上表现的不同形态。

构象是由分子内部热运动而产生的,是一种物理结构。

塑料、塑料是以聚合物为主要成分,在一定条件(温度、压力等)下可塑成一定形状并且在常温下保持其形状不变的材料,习惯上也包括塑料的半成品。

橡胶、橡胶是有机高分子弹性化合物。

在很宽的温度(-50~150℃)范围内具有优异的弹性,所以又称为弹性体。

硫化剂、在一定条件下能使橡胶产生交联的物质,也叫交联剂。

胶粘剂、胶粘剂又称为粘合剂、粘接剂,简称为胶。

是一种能把各种材料紧密地结合在一起的物质。

2、写出下列聚合物的结构式:聚丙烯、(C3H6)n pp聚氯乙烯、:[-CH2 -CHCl- ]n o pvc聚苯乙烯、-FCH—CH2-]-n ps尼龙-66、pa66聚甲醛、pom聚对苯二甲酸乙二醇酯、天然橡胶、丁苯橡胶3、聚合物的结构。

(1 )大分子链的近程结构,(2 )大分子链的远程结构,(3 )聚合物聚集状态结构。

4、试述非晶态聚合物的力学三态。

玻璃态高弹态黏流态5、试述聚合物的性能特点?(1)强度:大分子链的主价力、分子间的力、大分子的柔韧性、聚合度、结晶度、取向情况、添加填料等。

高弹性:处于高弹态的聚合物表现出高弹性能。

粘弹性:聚合物的粘弹性是指聚合物既有粘性又有弹性的性质。

电阻率:聚合物是电阻率非常高的绝缘体。

介电常数:聚合物的介电常数一般1〜10之间。

介电强度:聚合物处于高电压下,每单位厚度能承受到被击穿时的电压称为介电强度。

静电现象:聚合物的高电阻率容易积累大量静电荷。

形成较高的静电压,造成灰尘及其他污物吸附、产生静电放电与电击现象。

(2)耐热性:高聚物的软化,高聚物的热裂解热导率:聚合物的热导率范围较窄,一般在0.22W/(m-K)左右,比金属材料低得多。

复合材料和金属材料的区别初中化学

复合材料和金属材料的区别初中化学复合材料与金属材料的区别是初中化学课程中材料科学的一个基础知识点。

下面我们将详细探讨这两种材料的不同之处。

在现代社会,材料的种类繁多,不同的材料具有不同的性质和应用。

复合材料和金属材料是其中两种重要的材料类别,它们在组成、结构和性能上有着显著的差异。

接下来,我们将具体分析这些区别。

一、定义及组成1.复合材料:是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观上形成具有新性能的材料。

这些组成材料在复合材料中保持各自的特性,同时贡献出新的功能。

例如,玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)就是常见的复合材料。

2.金属材料:主要是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。

金属材料包括纯金属、合金以及金属间化合物等,如铁、铝、铜等。

二、结构和性质1.复合材料:- 结构:具有明显的微观结构层次,通常有一个连续相和一个分散相。

- 性质:可以根据设计需求,通过改变组成比例和排列方式来调节其性能,如增强强度、减轻重量、提高耐腐蚀性等。

2.金属材料:- 结构:金属材料的原子结构以金属键为主,具有紧密排列的晶格结构。

- 性质:通常具有良好的导电性、导热性、延展性和一定的强度和硬度。

三、应用领域1.复合材料:由于其独特的性能,广泛应用于航空航天、汽车制造、体育运动器材、建筑行业等。

2.金属材料:作为传统工业材料,广泛应用于建筑结构、交通运输、机械制造、电子设备等众多领域。

四、加工性能1.复合材料:加工过程较为复杂,需要根据不同类型的复合材料采用不同的加工技术和工艺。

2.金属材料:加工性能较好,可以通过铸造、锻造、焊接、热处理等多种方式加工成型。

总结:复合材料与金属材料在组成、结构、性质以及应用领域等方面都存在显著差异。

了解这些区别,有助于我们更好地选择和应用材料,为不同的工业和生活需求提供适宜的解决方案。

复合材料知识点

复合材料知识点南开大学2017年攻读博士学位研究生入学考试试题知识点考试科目:复合材料科目代码:3111 考试时间:月日(注:特别提醒所有答案一律写在答题纸上,直接写在试题或草稿纸上的无效!)———————————————————————————————1 什么是复合材料,复合材料有哪些特点,并结合复合材料的特点说明其应用领域广泛的原因。

答:复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观上组成具有新性能的材料。

各种材料在性能上互相取长补短,产生协同作用,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足不同的要求。

复合材料的特点:A 典型的复合材料是在一个特定的基体中,填充有一种或多种填充体;B 既能保留原组分或材料的主要特色,并通过复合效应获得原组分所不具备的性能;C 可以通过材料设计使各组分的性能相互补充并彼此关联,从而获得新的优越性能6 热塑性树脂基复合材料与热固性树脂基复合材料在性能和加工工艺上的区别是什么?答:热塑性树脂是指具有线型或分枝型结构的有机高分子化合物,热固性树脂是以不饱和聚酯、环氧树脂、酚醛树脂等为主的高分子化合物。

性能上:热塑性树脂—柔韧性大,脆性低,加工性能好,但刚性、耐热性、尺寸稳定性差。

热固性树脂—刚性大,耐腐蚀性、耐热性、尺寸稳定性好,不易变形,成型工艺复杂,加工较难加工工艺上:热塑性树脂—受热软化或熔融,可进行各种线型加工,冷却后变得坚硬。

再受热,又可进行熔融加工,具有可重复加工性。

热固性树脂—受热熔融的同时发生固化反应,形成立体网状结构,冷却后再受热不熔融,在溶剂中不溶解,不具有重复加工性。

三、如何改善聚合物的耐热性能?产生交联结构(对于热固性树脂、有机硅树脂等,工艺条件影响聚合物的交联密度)。

增加高分子链的刚性(引进不饱和共价键或环状结构(脂环、芳环、杂环)、引入极性基团)。

提高聚合物分子链的键能,避免弱键的存在(例:以C-F键完全取代C-H键,可大大提高聚合物的热稳定性)。

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第一章复合材料1-1复合材料的定义:由两种或两种以上不同性能、不同形态的组分通过复合工艺组合而成的一种多相材料。

1-2复合材料的特征:可设计性;由基体组元与增强体或功能组元所组成;非均相材料。

组分材料间有明显的界面;有三种基本的物理相(基体相、增强相和界面相);组分材料性能差异很大组成复合材料后的性能不仅改进很大,而且还出现新性能.1-3复合材料的分类。

按性能高低分类:先进复合材料(玻璃纤维增强体复合材料)和先进复合材料(以碳,芳纶,陶瓷的纤维和晶须等高性能增强体与耐高温的高聚物,金属,石墨,陶瓷等构成的复合材料)按增强体种类分类:纤维增强体复合材料;晶须增强体复合材料;颗粒增强体复合材料;板式增强体复合材料。

1-4复合材料的命名复合材料可根据增强材料和基体材料的名称来命名,通常将增强材料放在前面,基体材料放在后面,再加上“复合材料”而构成。

1-5复合材料的结构设计层次。

一次结构:单层设计--- 微观力学方法二次结构:层合体设计--- 宏观力学方法三次结构:产品结构设计--- 结构力学方法单层材料的性能取决于增强相、基体相和结合界面的力学性能,增强相的含量、分布方向等。

设计内容包括正确选择原料的种类和配比。

层合体的性能:取决于单层材料的力学性能和铺层方法(厚度、纤维交叉方式、顺序等)。

设计内容包括:对铺层方案作出合理的安排。

产品结构性能:取决于层合体的力学性能、结构几何、组合与连接方式。

设计内容:最终确定产品结构的形状、尺寸、连接方法等。

第二章增强体2-1增强体的定义增强体是结构复合材料中能提高材料力学性能的组分,在复合材料中起着增加强度、改善性能的作用。

2-2增强体的特征能明显提高材料的一种或几种性能;具有良好的化学稳定性;具有良好的润湿性2-3几种典型的纤维及其特征无机非金属类(共价键)(玻璃纤维,陶瓷纤维,硼纤维,氧化铝纤维氮化硼纤维硅酸铝纤维)有机聚合物类(共价键、高分子链)(芳纶纤维)金属类(金属键)。

2-4 PAN法制备碳纤维的步骤及作用1)稳定化处理:又称不溶化处理或预氧化处理,目的是使原丝变成不溶不熔的,以防止在后来的高温处理中熔融或者粘连,通常在100 --300 C 范围内进行。

(2)碳化热处理:有机化合物在惰性气氛中加热到1000-2000 C 时,非碳原子(氮、氢、氧等)将逐步被驱除,碳含量逐步增加,固相间发生一系列脱氢、环化、交链和缩聚等化学反应,形成由小的乱层石墨晶体组成的碳纤维。

(3)石墨化热处理:当温度升到2000 --3000 C 时,非碳原子进一步排除,反应形成的六角平面逐步增加,排列也较规则,取向度显著提高,由二维乱层石墨结构向三维有序结构转化,此阶段称为石墨化过程。

形成的石墨纤维弹性模量大大提高。

该步骤不是每种碳纤维都必须的。

2-5颗粒增强体种类和作用1)刚性颗粒增强体(Ragid Particle Reinforcement)。

颗粒增强体主要是指具有高强度、高模量、耐热、耐磨、耐高温的陶瓷和石墨等非金属颗粒,如碳化硅、氧化钛、氮化硅、石墨、细金刚石等。

颗粒增强体以很细的粉末(一般在10μm以下)加入到基体中起提高耐磨、耐热、强度、模量等作用。

如在Al合金中加入体积为30%,粒径为0.3μm的Al2O3颗粒,材料在300℃时的拉伸强度仍可达220MPa,并且所加入的颗粒越细,复合材料的硬度和强度越高。

2)延性颗粒增强体(Ductile Particle Reinforcement)主要为金属颗粒,加入到陶瓷基体和玻璃陶瓷基体中增强其韧性,如Al2O3中加入Al,WC中加入Co等。

金属颗粒的加入使材料的韧性显著提高,但高温力学性能会有所下降。

颗粒增强体的特点是选材方便,可根据不同的性能要求选用不同的颗粒增强体。

颗粒增强体成本低,易于批量生产。

第三章聚合物基复合材料3-1-聚合物基复合材料的性能特点高优点:比强度,高比模量,可设计性高,热膨胀系数低,尺寸稳定,耐腐蚀,耐疲劳,阻尼减震效果好;缺点:拉伸模量低,导热系数低。

3-2玻璃钢(纤维增强体塑料)的定义玻璃纤维作为增强体材料,热塑性塑料作为基体的纤维增强体塑料。

3-3基体材料的作用均衡载荷、传递载荷.保护纤维,防止纤维磨损决定复合材料一些性能,如耐热性、耐腐蚀性耐溶剂、抗辐射及吸湿性横向性能、剪切性能决定复合材料成型工艺方法及工艺参数选择对复合材料的一些性能有重要影响,如纵向拉伸、尤其是压缩性能、疲劳性能、断裂韧性等3-4各种工艺方法共同遵循的原则纤维要均匀地分布在制品的各个部位树脂适量均匀地分布在制品的各个部位,并适当固化.尽量减少气泡,降低孔隙率,提高制品的致密性掌握所用树脂的工艺性能,制定合理的工艺规范3-5成型的三要素1) 赋形赋形的基本问题在于增强材料如何达到均匀;或在设定的方向上,如何可信度很高地进行排列。

将增强材料先行赋形过程称为“预成型”。

其赋形的程度进行到与制品最终形状相近似,而最终形状的形成则靠成型模具进行。

(2) 浸渍所谓浸渍意味着将增强材料间的空气转换为基体树脂。

浸渍的机理可分为脱泡和浸渍两部分。

浸渍好坏与难易的主要影响因素是基体树脂的黏度、基体树脂与增强材料的配比,以及增强材料的品种、形态。

(3) 固化固化意味着基体树脂的化学反应,即分子结构上的变化,由线性结构变成网状结构。

固化要采用引发剂、促进剂,有时还需加热,促使固化反应的进3-6成型工艺的选择:材料性能和产品质量的要求;生产批量大小及供应时间;预定价格和经济效益第四章金属基复合材料(MMC)4-1金属基复合材料的定义以金属及其合金为基体,与一种或几种金属或非金属增强相人工结合成的复合材料。

4-2 MMC的性能特征高比强度比模量高断裂韧性和高抗疲劳性能。

良好的高温稳定性和热冲击性热膨胀系数小、尺寸稳定性好导热、导电性能好良好的耐磨性不吸潮、不老化、气密性好4-3液态法中TiB Ti-B涂层和液钠法的作用Ti—B涂层法是将TiCl4和BCl3,用Zn蒸汽作还原剂,在700℃下进行化学气相沉积,在碳纤维上涂以Ti—B共积层。

这种涂层能很好地被液态铝润湿,并可防止碳纤维与铝形成界面反应产物A14C3。

液钠法主要依据是Na在450℃时就可湿润碳,但在600 ℃以上温度时,碳纤维会被Na腐蚀,并渗入纤维中,损伤碳纤维,因此钠处理的最佳温度在550 ℃左右。

4-4 金属基复合材料的种类增强体材料形态分类(纤维增强复合材料,颗粒和晶须增强复合材料,层状复合材料)金属基体分类(铝基复合材料,钛基复合材料,镍基复合材料,镁基复合材料,高温复合材料)4-5根据金属基复合材料的使用要求如何选择金属基体。

金属基复合材料的使用要求金属基复合材料组成特点基体金属与增强物的相容性4-6耐热金属基体的选择①用于450℃以下的轻金属基体:目前最广泛、最成熟铝基和镁基复合材料,用于航天飞机、人造卫星、空间站、汽车发动机零件、刹车盘等。

②用于450~700℃的金属基体:钛合金具有比重轻、耐腐蚀、耐氧化、强度高等特点,可在450~700℃使用,用于航空发动机等零件。

③用于1000℃以上的高温复合材料的金属基体:主要是镍基、铁基耐热合金和金属间化合物。

第五章陶瓷基复合材料(CMC)5-1 CMC强韧化的途径颗粒弥散.纤维(晶须)补强增韧.层状复合增韧.金属复合增韧5-2玻璃陶瓷(微晶玻璃)定义及举例在玻璃组成中引入晶核剂,通过热处理、光辐射或化学处理等手段,使玻璃内均匀地析出大量微小晶体,形成致密的微晶相和玻璃相组成的多相复合体,这种含有大量微晶体的玻璃,称为微晶玻璃。

常用的玻璃陶瓷有锂铝硅〔Li2O-A12O3-SiO2,LAS)玻璃陶瓷和镁铝硅(MgO-A12O3 -SiO2 ,MAS)玻璃陶瓷等。

5-3 CMC的增韧机理负载转移:高弹纤维承受比基体更大的应力,强度、韧性提高。

预应力效应:纤维热膨胀系数高于基体时,基体受预压应力而强化。

拔出效应:复合材料破断,纤维从基体中拔出要消耗部分能量。

裂纹扩展受阻:纤维阻止裂纹扩展,消耗部分能量。

裂纹转向:裂纹尖端受阻钝化而转向,要消耗更多的表面能。

纤维断裂:高强度纤维断裂,要消耗更大的能量。

5-4 CMC室温力学性能的影响因素增强材料的尺寸、形貌和体积分量、界面的结合情况、基体与增强材料的力学和热膨胀性能及相变情况。

5-5 为什么要制备陶瓷基复合材料及陶瓷的特点。

1.力学性能:密度小,高的抗拉强度和高弹性模量,高温下性能稳定。

主要取决于碳纤维的种类、取向、含量和制备工艺等。

单向增强的C/C复合材料, 沿碳纤维长度方向的力学性能比垂直方向高出几十倍。

2.热学性能:热膨胀系数小,导热性好,耐热冲击性极好。

3.烧蚀性能:表面烧蚀温度高,通过辐射和升华带走大量热;烧蚀率低,且均匀。

4、生物相容性好:可用于人体骨骼,心脏瓣膜等。

5、隔热性差:控制材料的密度梯度,或与其它材料复合成梯度材料。

6、抗氧化性不好:加入抗氧化性物质,或用SiC涂层。

第六章C/C复合材料6-1C/C复合材料的定义以碳纤维及其织物为增强材料, 以碳为基体, 通过加工处理和碳化处理制成的全碳质复合材料6-2 碳/碳复合材料的抗氧化抗氧化性不好,加入抗氧化性物质,或用SiC涂层。

一是在C/C复合材料表面进行耐高温材料的涂层,起到阻隔氧侵入的作用;二是在制备C/C复合材料过程中,在基体中预先包含有氧化抑制剂6-3基体碳的制备方法种类1)、沥青基沥青中含大量苯环,含碳高,碳化收率高。

(沥青液化→浸渍→碳化→石墨化)(2)、树脂基结构特点:分子链含大量苯环和杂环结构,固化后呈交联网状耐高温树脂。

优点:(与沥青比)•低粘度(低温、低压、工艺性好)•纯度高,结构稳定。

•含碳量高,碳化收率大。

3)、CVD热解碳高温热分解小分子碳氢化合物甲烷、丙烷、丙烯、乙炔、天然气等碳氢化合物,在纤维坯体上沉积活性碳,然后石墨化。

最大问题:表面积碳,内外不均。

解决办法:a.热梯度法 b.压差法c.脉冲法第七章水泥基复合材料7-1 混凝土的组成:水泥,水,细骨料,粗骨料,钢筋7-2 混凝土要具备的性能:良好的和易性(流动性黏聚性,保水性)以保证良好的浇灌质量7-3纤维增强水泥基复合材料定义:是由不连续的短纤维均匀的分散于水泥混凝土基材中形成的复合材料。

7-4 聚合物增强水泥基复合材料种类:聚合物浸渍混凝土;聚合物混凝土;聚合物水泥混凝土第八章仿生复合材料8-1 生物材料的优良特性:生物材料的复合特性;生物材料的功能适应性;生物材料的创伤愈合8-2 复合材复合材料最差界面的仿生设计料仿生的设计和制备领域:材料的结构仿生;材料的功能仿生;材料的过程仿生8-3 复合材料最差界面的仿生设计最差界面的仿生设计:利用仿骨的哑铃形或仿树根的分型设计增强体,通过基体和增大了的端头之间的压缩传递应力而不对界面情况提出特殊要求,此时应力传递对界面不敏感,即使界面设计很差,也能满足要求,得到优良的性能,因此称之为最差界面结合。

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