9.3 复合材料(精品).ppt

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1、 9.3 复合材料复合材料一、复合材料的概念一、复合材料的概念 复合材料是由两种或两种以上性质不同的材料组合起 来的一种多相固体材料。20世纪50年代研制了玻璃钢，60年代研制了性能优异的碳、硼增强纤维材料，使复 合材料的基体从树脂发展到金属和陶瓷。复合材料一般是由高强度、高模量和脆性大的增强材 料和低强度、低模量、韧性好的基体材料所组成。如 水泥钢筋、高压软管中的钢丝与橡胶等。复合材料不仅保留了组成材料的优点，而且具有单一 材料所没有的优异性能。二、复合材料的性能特点二、复合材料的性能特点1比强度和比模量高比强度和比模量高 比强度是指强度/体积质量；比模量是指弹性模量/体积 质量。由碳纤维和

2、环氧树脂组成的复合材料，比强度是钢 的七倍，比模量是钢的三倍。2抗疲劳性好抗疲劳性好 这是由于复合材料的基体和增强纤维能有效的阻止疲 劳裂纹的扩展。3减摩耐磨和自润滑性好减摩耐磨和自润滑性好 例如用金属塑料复合材料可用做轴承（国外称为DU轴 承），石棉和塑料复合可用做摩擦片。4高温性能好高温性能好 良好的化学稳定性、隔热性、烧蚀性以及特殊的电、光、磁等性能。三、复合材料的分类三、复合材料的分类 复合材料的种类很多，其分类方法主要有三种：按性能分类可分为功能复合材料和结构复合材料；按基体分类可分为金属基和非金属基；按增强剂的种类和形状分类可分为颗粒、层状及纤维增 强等复合材料。如果从复合材料的结

3、构特点来分类，大致可分为：纤维增强复合材料，如玻璃钢；层迭复合材料，如 铝与塑料薄膜；颗粒复合材料，如电木粉；骨架复合材 料，如蜂窝夹层结构等，其中比较重要的是纤维增强复 合材料。四、纤维增强复合材料四、纤维增强复合材料 纤维增强复合材料是以某种高强度纤维对基体材料 进行增强。基体材料可以是金属、陶瓷，也可以是塑料。后者称为纤维增强塑料。1增强纤维材料增强纤维材料 1）玻璃纤维）玻璃纤维 性能：强度较高，相对密度小，化学稳定性高，耐热 性好；缺点是脆性大，耐磨性差，纤维表面光滑不易 与其它物质结合。用途：可制成长纤维和短纤维，也可以织成布和毡。2）碳纤维和石墨纤维）碳纤维和石墨纤维 有机纤维在

4、惰性气体中，经高温碳化制成。2000以 下制得碳纤维，再经2500以上处理得石墨纤维。性能：A 碳石墨的相对密度小，弹性模量高，在2500无氧气氛中 也不降低。B 石墨纤维的耐热性和导电性比碳纤维高，并具有自润滑性。3）硼纤维）硼纤维 硼纤维的强度高，弹性模量大，耐高温；但相对密度较 大，延伸率差，价格贵。4）晶须）晶须 晶须是直径几微米的针状单晶体，是一种新型的高强度 材料。晶须包括金属晶须和陶瓷晶须。金属晶须中可批量生产的是铁晶须，其最大特点是 可在磁场中取向，可以很容易地制取定向纤维增强复合 材料。陶瓷晶须比金属须强度高，相对密度低，弹性模量 高，而且耐热性好。2玻璃纤维增强塑料玻璃纤维

5、增强塑料 玻璃纤维增强塑料通常称为玻璃钢。它的成本低，工艺 简单，是应用广泛的复合材料。玻璃钢中的纤维强度越高，增强效果也越大。碳纤维、硼纤维和多种晶须（如碳化硅）比玻璃具有更高的强度，用它们做增强纤维材料，能获得更佳的效果。性能：玻璃钢的稳定性很好，耐酸、碱性好，电绝缘性 好；尤其是碳纤维增强塑料具有质轻、强度高的优点，已成为最时髦的航空结构材料。用途：玻璃钢可制造汽车、火车、船舶、拖拉机的车身 及其它配件；可制造电机零件和各种电器。玻璃钢在机 械工业中的应用也越来越广泛，从简单的护罩类到复杂 的结构件等。玻璃纤维增强塑料的基体可以是热塑性塑料，也可以是热 固性塑料。“复合材料”部分结束！请转入：“材料的选用材料的选用”