高一化學(xué)上冊第四章復(fù)合材料知識點

1、高一化學(xué)上冊第四章復(fù)合材料知識點第一章概論1、復(fù)合材科的定義、組分功能和作用：定義：由兩種或兩種以上物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)組合而成的一種多相固 體材料。復(fù)合后的產(chǎn)物為固體時才稱為復(fù)合材料，為氣體或液體不能稱為復(fù)合材 料。組分：其組分相對獨立，通常有一相連續(xù)相，稱為基體，另一相分散相，稱 為增強相 增強體 。功能和作用：復(fù)合材料既可以保持原材料的特點，又能發(fā)揮組合后的新特征， 可以根據(jù)需要進行設(shè)計，從而最合理地到達使用所要求的性能。2、復(fù)合材料的命名強調(diào)基體，以基體材料的名稱為主，如樹脂基復(fù)合材料，金屬基復(fù)合材料， 陶瓷基復(fù)合材料等 ;強調(diào)增強體，以增強體材料的名稱為主，如玻璃纖維增強復(fù)合材料

2、，碳纖維 增強復(fù)合材料，陶瓷顆粒增強復(fù)合材料 ;基體材料與增強體材料名稱并用，如玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料玻璃鋼。3、復(fù)合材料的分類方式按基體材料類型分：聚合物基復(fù)合材料，金屬基復(fù)合材料，無機非金屬基復(fù) 合材料 ;按增強材料種類分： 玻璃纖維復(fù)合材料， 碳纖維復(fù)合材料， 有機纖維復(fù)合 材料，金屬纖維復(fù)合材料，陶瓷纖維復(fù)合材料 ;按增強材料形態(tài)分：連續(xù)纖維復(fù)合材料，短纖維復(fù)合材料，粒狀填料復(fù)合材 料，編制復(fù)合材料 ;按用途分：結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，功能復(fù)合材料 ;4、常用的基體材料及各自的適用范圍輕金屬基體主要包括鋁基和鎂基,用于450C左右；鈦合金及鈦鋁金屬間化合 物作基體的復(fù)合材料，適用溫度650

3、C左右，鎳、鉆基復(fù)合材料可在1200C使用。 5、常用熱固性基體復(fù)合材料：環(huán)氧樹脂，熱固性聚酰亞胺樹脂。常用熱塑性基體復(fù)合材料：聚醚醚酮，聚苯硫醚，聚醚砜，熱塑性聚酰亞胺。 常用陶瓷基體復(fù)合材料：玻璃，氧化物陶瓷，非氧化物陶瓷，無機膠凝材料 ;6、 玻璃和玻璃陶瓷的定義及不同玻璃是無機材料經(jīng)高溫熔融、冷卻硬化而得到的一種非晶態(tài)固體 ;玻璃陶瓷是 將特定組成的玻璃進行晶化熱處理，在玻璃內(nèi)部均勻析出大量微小晶體并進一步 長大，形成致密的微晶相 ;玻璃相充填于晶界， 得到的像陶瓷一樣的多晶固體材料。7 、氧化物陶瓷有哪些，屬于什么結(jié)構(gòu)：氧化物陶瓷主要為單相多晶結(jié)構(gòu)，主 要有 Al2O3 ， MgO，

4、 SiO2， ZrO2 ，莫來石等 ;8、非氧化物陶瓷有：碳化硅，氮化硅。9、什么是復(fù)合材料的界面，復(fù)合材料的界面效應(yīng)以及作用如何實現(xiàn)復(fù)合材料基體與增強體接觸構(gòu)成的界面， 是一層具有一定厚度 納米以上 、結(jié) 構(gòu)隨基體和增強體而異、與基體和增強體有明顯差異的新相界面相 界面層。它是增強相和基體相連接的 “紐帶 ，也是應(yīng)力和其他信息傳遞的 “橋梁 。界面作用產(chǎn)生的效應(yīng)：傳遞效應(yīng)界面能傳遞力，即將外力傳遞給增強物， 起到基體和增強物之間的橋梁作用；阻斷效應(yīng)結(jié)適宜當?shù)慕缑嬗凶柚沽鸭y擴展、 中斷材料破壞、減緩應(yīng)力集中的作用：不連續(xù)效應(yīng)在界面上產(chǎn)生物理性能的不連 續(xù)性和界面摩擦出現(xiàn)的現(xiàn)象，如抗電性、電感應(yīng)

5、性、磁性、耐熱性等；散射和吸收效應(yīng)光波、聲波、熱彈性波、沖擊波等在界面產(chǎn)生散射和吸收，如透光性、隔熱性、耐 沖擊性等；誘導(dǎo)效應(yīng)增強物的外表結(jié)構(gòu)使聚合物基體與之接觸的結(jié)構(gòu)，由于誘導(dǎo)作用而發(fā)生改變而產(chǎn)生一些現(xiàn)象，如強的彈性、低的膨脹性、耐沖擊性等。10、金屬基復(fù)合材料的界面類型及各自特點1類型： I 類界面相比照擬平整，只有分子層厚度，界面除了原組成物質(zhì)外， 根本不含其它物質(zhì) ;II 類界面為犬牙交錯的溶解擴散界面， 基體的合金元素和雜質(zhì) 可能在界面上富集或貧化 ;III 類界面那么含有亞微級的界面反響產(chǎn)物層。2相容性特點： I 類界面纖維與基體互不反響亦不溶解 ;II 類界面纖維與基體互 不反響

6、但相互溶解 ;III 類界面纖維與基體反響形成界面反響層。第二章復(fù)合材料的復(fù)合原理及界面1、彌散增強和顆粒增強的原理1彌散增強：復(fù)合材料是由彌散顆粒與基體復(fù)合而成，荷載主要由基體承當， 彌散微粒阻礙基體的位錯運動， 微粒阻礙基體位錯運動能力越大， 增強效果愈大， 微粒尺寸越小，體積分數(shù)越高，強化效果越好。2顆粒增強：復(fù)合材料是由尺寸較大 直徑大于1m顆粒與基體復(fù)合而成，載 荷主要由基體承當，但增強顆粒也承受載荷并約束基體的變形，顆粒阻止基體位 錯運動的能力越大， 增強效果越好 ;顆粒尺寸越小， 體積分數(shù)越高， 顆粒對復(fù)合材 料的增強效果越好。2、什么是混合法那么，其反映什么規(guī)律 混合法那么復(fù)合

7、材料力學(xué)性能同組分之間的關(guān)系： ?c?fVf?mVm ， Ec=EfVf+EmVm式中？為應(yīng)力，E為彈性模量，V為體積百分比，c、m和f分別 代表復(fù)合材料、基體和纖維 ;反映的規(guī)律：纖維基體對復(fù)合材料平均性能的奉獻正比于它們各自的體積分數(shù)。 3、金屬基復(fù)合材料界面及改性方法有哪些金屬基復(fù)合材料界面結(jié)合方式：化學(xué)結(jié)合物理結(jié)合擴散結(jié)合機械結(jié) 合。界面改性方法：纖維外表改性及涂層處理，金屬基體合金化，優(yōu)化制 備工藝方法和參數(shù)。4、界面反響對金屬基復(fù)合材料有什么影響界面反響和反響程度 弱界面反響、 中等程度界面反響、 強界面反響 決定了界 面的結(jié)構(gòu)和性能，其主要行為有：增強了金屬基體與增強體界面的結(jié)合

8、強度; 產(chǎn)生脆性的界面反響產(chǎn)物；造成增強體損傷和改變基體成分。 第三章復(fù)合材料 的增強材料1、 玻璃纖維的分類：無堿玻璃纖維堿含量小于 1% 、中堿玻璃纖維 1.5%12.5%之間 、有堿玻璃纖維 堿性氧化物含量大于 12% 、特種玻璃纖維。2、玻璃纖維是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經(jīng)高溫熔制、拉絲、絡(luò)紗、織布等 工藝制成，單絲直徑為幾微米到幾十微米。3、玻璃纖維的化學(xué)組成：二氧化硅、三氧化二硼、氧化鈣、三氧化二鋁等。4、玻璃纖維的物理性能：外觀和比重：外表光滑，密度2.164.30g/cm3;表面積大拉伸強度高，耐磨性和耐折性差，熱性能：導(dǎo)熱系數(shù)小、耐熱性較 高，電性能：取決于化學(xué)組成、溫度和濕

9、度無堿纖維的電絕緣性比有堿纖維優(yōu) 越，堿金屬離子增加，電絕緣性能變差;溫度升高，電阻率下降 ;濕度增加電阻率下降，光學(xué)性能：玻璃纖維的透光性比玻璃差，玻璃纖維可用于通信領(lǐng)域以傳送光束或光學(xué)物象。5、影響玻璃纖維化學(xué)穩(wěn)定性因素：玻璃纖維的化學(xué)成分，纖維比外表增大其相應(yīng)的耐腐蝕性降低，侵蝕介質(zhì)體積和溫度溫度升高，化學(xué)穩(wěn)定性降低:介質(zhì)體積越大，對纖維侵蝕越嚴重 6、玻璃纖維的制造方法：坩堝法、池窯拉絲法。7、玻璃纖維制造怎樣防止外表損傷玻璃纖維制造工藝三個步驟制球、拉絲、紡織。可以在在拉絲過程中用浸潤 劑，它的作用： 原絲中的纖維不散亂而能相互粘附在一起， 防止纖維間磨損， 便于紡織加工。8、碳纖維

10、是有機纖維經(jīng)固相反響轉(zhuǎn)變而成的纖維狀聚合物碳。含碳95%左右的稱為碳纖維，含碳量 99%左右的稱為石墨纖維。9、碳纖維的分類：根據(jù)力學(xué)性能分類：高性能碳纖維、低性能碳纖維 根據(jù)原絲類型分類：聚丙烯腈基纖維、瀝青基碳纖維、纖維基碳纖維、其他 基纖維基碳纖維根據(jù)功能分類：受力用碳纖維、耐焰碳纖維、活性炭纖維、導(dǎo)電用碳纖維、 潤滑用碳纖維、耐磨用碳纖維10、碳纖維的制造方法：先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法 有機纖維碳化法 原材料有人造絲 膠 黏纖維 、聚丙烯腈纖維、 瀝青基碳纖維 ;工藝過程： 5 個階段： 拉絲、牽引、穩(wěn)定、 碳化、石墨化。11、氧化鋁纖維的根本組成主要分為：氧化鋁，含有少量的SIO2 、 B203

11、 或Zr2O3 、MgO 等。12、碳化硅纖維制備的工藝：化學(xué)氣相沉積法 CVD法，燒結(jié)法先驅(qū)體 轉(zhuǎn)化法 1化學(xué)氣相沉積法： 它的結(jié)構(gòu)可大致分成四層由纖維中心向外依次為芯絲、 富 碳的碳化硅層、碳化硅層、外外表富硅涂層。制備的步驟：反響氣體向熱芯絲 外表遷移擴散， 反響氣體被熱芯絲外表吸附， 反響氣體在熱芯絲外表上裂解， 反響尾氣的分解和向外擴散。13、芳綸纖維的性能：優(yōu)異的拉伸強度和拉伸模量、優(yōu)良的減震性、耐磨性、 耐沖擊性、抗疲勞性、尺寸穩(wěn)定性、耐化學(xué)腐蝕、低膨脹、低導(dǎo)熱、不燃不熔、 電絕緣、透磁性、密度小。缺點：熱膨脹系數(shù)具有各向異性、耐光性差、耐老化 能力差、溶解差、抗壓強度差、吸濕性

12、強。14、晶須：是以單晶結(jié)構(gòu)生長的直徑極小的短纖維，由于直徑小15、晶須的 性能：晶須沒有顯著的疲勞效應(yīng)，具有比纖維增強體更優(yōu)異的高溫性能和蠕 變性能，它的延伸率與玻璃纖維接近，彈性模量與硼纖維相當。16、顆粒增韌的三種機制：相變增韌和微裂紋增韌、復(fù)合材料中的第二種顆 粒使裂紋擴展路徑發(fā)生改變、混合增韌。17、剛性顆粒增強體：指具有高強度、高模量、耐熱、耐磨、耐高溫的陶瓷 和石墨等非金屬顆粒，如碳化硅、氧化鋁、氮化硅、碳化鈦、碳化硼、石墨、細 金剛石等。 18、延性顆粒增強體：主要為金屬顆粒，一般是參加到陶瓷、玻璃和 微晶玻璃等脆性基體中，目的是增加基體材料的韌性。第四章聚合物基復(fù)合材料1、環(huán)

13、氧樹脂：是 種分子中含有兩個或兩個以上活性環(huán)氧基團的高分子化合 物。粘附力強 樹脂中含有極性的醚鍵和羥基酸、堿對固化反響起促進作用、已固化的樹脂有良好的壓縮性能，良好的耐水、耐化學(xué)介質(zhì)和耐燒蝕性能，良好的 尺寸穩(wěn)定性和耐久性。2、聚酰亞胺樹脂 PI:是一類耐高溫樹脂，它通常有熱固 性不熔性和熱塑性兩類。3、聚酯樹脂與環(huán)氧、酚醛樹脂相比：工藝性良好， 室溫下固化，常壓下成型，工藝裝置簡單；聚酯樹脂固化后綜合性能良好， 力學(xué) 性能不如酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂；固化過程中無揮發(fā)物逸出，制品的致密性好；價格比環(huán)氧樹脂低得多，只比酚醛樹脂略貴一些；不飽和聚酯樹脂的缺點是固化 時體積收縮率大、耐熱性差等，主要用

14、于一般民用工業(yè)和生活用品中。4、聚合物原材料設(shè)計選擇原那么：比強度、比剛度高原那么，材料與結(jié)構(gòu)的 使用環(huán)境相適應(yīng)的原那么，滿足結(jié)構(gòu)特殊性要求的原那么，滿足工藝性要求的原 那么，本錢低、效益高的原那么。5、RTM 成型法：是一種樹脂注入成型法。制造工藝主要分五步：增強纖維的預(yù)成型片材的制作 ；將纖維的預(yù)成型片材鋪設(shè)在模型中：給模型加壓，使鋪設(shè)的纖維的預(yù)成型片材在模型內(nèi)按產(chǎn)品形狀預(yù)成型;利用低壓將樹脂注入模型，使樹脂均勻地滲透到纖維的預(yù)成型片材中;在模型內(nèi)加熱固化。RTM 優(yōu)點：本錢低，質(zhì)量高，產(chǎn)品尺寸形狀穩(wěn)定，可以適應(yīng)多種固化樹脂和 熱塑性樹脂，也可以兩種以上的不同增強纖維的組合復(fù)合材料的成型，

15、還可以適 應(yīng)多種二維編織和三維編制的復(fù)合材料制品的成型。第五章金屬基復(fù)合材料的制造方法1、固態(tài)法：是指在金屬基復(fù)合材料中基體處于固態(tài)下制造金屬基復(fù)合材料的方法 ;包括：1粉末冶金法：是用于制備與成型非連續(xù)增強型金屬基復(fù)合材料的一種傳統(tǒng)的 固態(tài)工藝法。它既可適用于連續(xù)、長纖維增強 .又可用于短纖維、顆粒或晶須增強 的金屬基復(fù)合材料。優(yōu)點：增強材料與基體金屬粉末以任何比例混合；對增強材料與基體互相濕潤的要求不高，使顆?；蚓ы毦鶆蚍植荚诮饘倩鶑?fù)合材料的基體中；采用熱等靜壓工藝時，一般不會產(chǎn)生偏聚等缺陷；可進行二次加工，得到所需形狀的復(fù)合 材料部件的毛坯。缺點：工藝過程比擬復(fù)雜；制備鋁基復(fù)合材料時，

16、防止鋁粉 爆炸。2固態(tài)擴散結(jié)合法： 是將固態(tài)的纖維與金屬適當?shù)亟M合， 在加壓、 加熱條件下 使它們相互擴散結(jié)合成復(fù)合材料的方法。 包括熱壓擴散法、 熱等靜壓法、 熱軋法、 熱拉和熱擠壓。其中熱壓擴散法三個關(guān)鍵步驟： 纖維的排布;復(fù)合材料的疊合和真空封裝; 熱壓 最關(guān)鍵 。為了保證性能符合要求，熱壓過程中要控制好熱壓工藝參數(shù) 熱 壓溫度、壓力和時間 。2、液態(tài)法：是指在金屬基復(fù)合材料的制造過程中，金屬基體處于熔融狀態(tài)下 與固體增強物復(fù)合的方法。包括鑄造法、熔鑄復(fù)合法、熔融金屬浸滲法、真空壓力、浸漬法、噴射沉積法。與固態(tài)法相比，液態(tài)法的工藝及設(shè)備相對簡便易行 ;1鑄造法包括高壓凝固鑄造法、真空吸鑄

17、法、攪拌鑄造法、壓力鑄造法。壓力鑄造法：指在壓力的作用下，將液態(tài)或半液態(tài)金屬基復(fù)合材料 或金屬 以一定速度充填壓鑄模型腔或增強材料預(yù)制體的空隙中，在壓力下快速凝固成型 而制備金屬基復(fù)合材料，包括澆入、加壓、固化和頂出。2噴射沉積法： 是一種將金屬熔體與增強顆粒在惰性氣體的推動下， 通過快速 凝固制備顆粒增強金屬基復(fù)合材料的方法。第六章陶瓷基復(fù)合材料1、陶瓷基體的分類 按組成化合物的元素 氧化物陶瓷基體：氧化鋁陶瓷基體，氧化鋯陶瓷基體，莫來石陶瓷基體碳化物陶瓷基體：碳化硅陶瓷基體，碳化硼陶瓷基體氮化物陶瓷基體：氮化硅陶瓷基體，氮化硼陶瓷基體2、陶瓷基復(fù)合材料存在的界面：機械結(jié)合，溶解和潤濕結(jié)合，

18、反響結(jié) 合，混合結(jié)合。3、陶瓷基復(fù)合材料成型加工技術(shù)1熱壓燒結(jié)成型法 常用 ：松使散的或成型的陶瓷基復(fù)合材料混合物在高溫 下，通過外加的壓力縱向 單軸加壓使其致密化的成型方法。熱壓燒結(jié)法主要工藝流程：纖維處理 -料漿浸滲-纏繞成布-制作預(yù)制片- 層疊成型熱壓燒結(jié)該方法的優(yōu)點：與無壓燒結(jié)相比，能降低燒結(jié)溫度，延長保濕時間，得到較細的晶粒：獲得高致密度，高性能的復(fù)合材料 ；材料性能重復(fù)性好，使用可 靠，控制熱壓模具的尺寸精度可以減少材料的加工余量 ;該方法的缺點：只能制作形狀簡單的零件 ；模具的消耗大，一次只能單件 或者少件燒結(jié)，本錢較高；由于熱壓力的方向性，材料性能有方向性，垂直于熱 壓方向的強度往往比平行于熱壓方向的強度要大一些。2直接氧化法：由液態(tài)浸漬法演變而來， ，利用熔融金屬直接與氧化反響制備 陶瓷錦復(fù)合材料的工藝方法，在融化金屬的外表形成所需的反響產(chǎn)物。3高聚物先驅(qū)體熱解成型法 又稱熱解法 ：通過對高聚物先驅(qū)體進行熱解，直 接獲取塊體陶瓷材料的方法。4化學(xué)氣相沉積成型法 CVD 法 ：