汽车工程材料第十章-复合材料及功能材料课件.ppt

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1、第一节第一节 复合材料复合材料n复合材料是指由两种或两种以上物理、化学性质不同的物质，经人工合成的材料。它不仅具有组成材料的优点，还具有单一材料无法具备的优越性能 一、复合材料的组成和分类一、复合材料的组成和分类表表10-1 10-1 复合材料的分类复合材料的分类分类方法种类增强体分布形态备注按增强体特征分颗粒增强复合材料(PRC)硬质颗粒弥散而均匀的分布在基体中发展最快，应用最广的是各种纤维(玻璃纤维，碳纤维、硼纤维、SiC纤维、Al2O3)纤维增强复合材料(FRC)连续或短纤维增强基体材料层叠复合材料（LC）两种以上层片状材料按基体材料种类分高分子复合材料(PMC)颗粒、纤维、层叠增强均可

2、应用最多的是高分子基复合材料和金属基复合材料金属基复合材料(MMC)颗粒、纤维、层叠增强均可陶瓷基复合材料(CMC)颗粒、纤维、层叠增强均可 层叠复合 连续纤维复合 颗粒复合 短切纤维复合二、复合材料的性能特点二、复合材料的性能特点n1.高的比强度和比模量高的比强度和比模量n2.良好的抗疲劳性能良好的抗疲劳性能n3破损安全性好破损安全性好n4良好的减震性能良好的减震性能n5良好的耐高温性良好的耐高温性n6独特的成型工艺独特的成型工艺n7材料性能具有可设计性材料性能具有可设计性三、复合材料在汽车中的应用三、复合材料在汽车中的应用n1.纤维增强塑料在汽车上的应用纤维增强塑料在汽车上的应用n（1）玻

3、璃纤维增强复合材料（玻璃钢）玻璃纤维增强复合材料（玻璃钢）n（2）碳纤维增强塑料（CFRP）n（3）芳纶纤维复合材料 n2纤维增强金属（纤维增强金属（FRM）在汽车上的应）在汽车上的应用用四、汽车用复合材料的问题和展望四、汽车用复合材料的问题和展望 n复合材料的再生性太差复合材料的再生性太差n复合材料会对环境产生一些不利的影响复合材料会对环境产生一些不利的影响n再生成本高再生成本高 n复合材料的价格高复合材料的价格高 第二节第二节 功能材料功能材料n功能材料是指具有某种或某些特殊物理性能或功能的材料，如具备特殊的声、光、电、磁、热等物理性能的材料。功能材料既可以是单一种类的材料，也可以是某些复

4、合材料。按照材料的功能划分，功能材料可分为电功能材料、磁功能材料、热功能材料、光功能材料、智能材料等。一、电功能材料一、电功能材料n电功能材料以金属材料为主，可分为金属导电材料、金属电阻材料、金属电接点材料以及超导材料等。二、磁功能材料二、磁功能材料 n磁功能材料也称为磁性材料，它所具有的磁性，使其具备电能转换（如变压器）、机械能转换（如磁铁）和信息存储（如磁带）等功能。磁性材料一般分为软磁性材料和硬磁性材料。按成分来分，分为金属磁性材料和铁氧体磁性材料。三、热功能材料三、热功能材料n 材料在受热或温度变化时，会出现性能变化，产生一系列现象，如热膨胀、热传导（或隔热）、热辐射等。根据材料在温度

5、变化时的热性能变化，可将其分为不同的类别，如膨胀材料、测温材料、形状记忆材料、热释电材料、热敏材料、隔热材料等。三、热功能材料三、热功能材料n1膨胀材料膨胀材料n2形状记忆合金形状记忆合金n3测温材料测温材料n4.隔热材料隔热材料常用形状记忆合金常用形状记忆合金目前用量最大目前用量最大优点：抗拉强度高、疲劳优点：抗拉强度高、疲劳强度高、耐蚀性好、密度强度高、耐蚀性好、密度小、与人体有生物相容性小、与人体有生物相容性缺点：成本高、加工困难缺点：成本高、加工困难缺点：功能不如镍缺点：功能不如镍-钛系钛系优点：成本低、加工容易优点：成本低、加工容易缺点：功能不如铜系缺点：功能不如铜系优点：具有价格竞

6、争优势优点：具有价格竞争优势形状记忆材料的应用形状记忆材料的应用机械工程领域机械工程领域 热套热套生物医学方面生物医学方面 接骨板、人工关节等接骨板、人工关节等空间技术空间技术 压缩天线压缩天线记忆合金的应用n将记忆合金制成在Af温度以上具有（a）所示形状铆钉，铆接时先将其冷却到Mf温度以下，这时合金处于完全的马氏体态很容易变形，略施加一点力将铆钉扳成（b）所示并插入铆钉孔（c），然后随温度回升到Af以上，铆钉回复到变形前的形状达到铆接的目的（d）。16记忆合金管接头 17预压缩 受热扩张后植入腔道内效果医用腔内支架的应用原理示意 消化道内支架 血管内支架 胆道内支架 18镍钛记忆合金受热后恢

7、复原来形状镍钛记忆合金受热后恢复原来形状 镍钛记忆合金镍钛记忆合金花瓣花瓣 19形状记忆合金眼镜架 四、光功能材料四、光功能材料n光功能材料有各种分类方法，按照材质光功能材料有各种分类方法，按照材质可分为光学玻璃、光学晶体、光学塑料、可分为光学玻璃、光学晶体、光学塑料、光纤、隐形材料等。光纤、隐形材料等。五、其他功能材料五、其他功能材料n除以上的功能材料外，还有其他多种功除以上的功能材料外，还有其他多种功能材料，如半导体微电子、光电材料，能材料，如半导体微电子、光电材料，化学功能材料（如储氢材料），生物功化学功能材料（如储氢材料），生物功能材料（如水声、超声、吸声材料等），能材料（如水声、超声、吸声材料等），隐形材料及智能材料等。隐形材料及智能材料等。