復合材料學復習

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1. 復合材料是由兩種或兩種以上物理和化學性質(zhì)不同的物質(zhì)組合而成的一種多相固體材料2. (1)按基體材料的類型分：金屬基復合材料，聚合物基復合材料，無機非金屬基復合材料 (2)按增強材料的種類分：玻璃纖維復合材料 ，碳纖維復合材料，有機纖維復合材料 ，金屬纖維復合材料 ，陶瓷纖維復合材料 (3)按用途分：結構復合材料 ，功能復合材料 3. 結構復合材料是由基體、增強體和兩者之間的界面組成，復合材料的性能則取決于增強體與基體的比例以及三個組成部分的性能4.5. RMC中聚合物基體的主要作用是：a.把纖維粘接在一起；b.分配纖維間的荷載；c.保護纖維不受環(huán)境影響。6. 無

2、機凝膠材料主要包括水泥、石膏、菱苦土和水玻璃等7. 復合材料的增強體作用：增加強度、改善性能8. 界面是復合材料的特征9. 復合材料的增強體按其幾何形狀和尺寸主要有三種形式：顆粒、纖維和晶須。與之對應的增強機理可分顆粒增強原理、纖維增強原理、短纖維增強原理和顆粒與纖維混雜增強原理。10. 顆粒增強原理分為：（1） 彌散增強原理：承力：基體 彌散顆粒：阻礙位錯顆粒尺寸越小，體積分數(shù)越高，強化效果越好（2） 顆粒增強原理： 承力：基體（主），顆粒（次） 大顆粒：阻礙位錯；承受載荷顆粒尺寸越小，體積分數(shù)越高，顆粒對復合材的增強效果越好。11. 混合法則：纖維、基體對復合材料平均性能的貢獻正比于它們各

3、自的體積分數(shù)對于單向連續(xù)纖維增強復合材料彈性模量 、抗張強度、泊松比、剪切強度等性能均符合混合法則。12. 平行于纖維方向稱為“縱向”，垂直于纖維方向為“橫向”12復合材料初始變形后的行為：四個階段：1）纖維與基體均為線彈性變形；2）纖維繼續(xù)線彈性變形，基體為非線性變形；3）纖維與基體都是非線性變形；4）隨著纖維斷裂，復合材料斷裂金屬基復合材料的第二階段占比較大的比例，而脆性纖維復合材料未觀察到第三階段。13.短纖維一般指長徑比小于100的各種增強纖維。14.復合材料的界面是指一層具有一定厚度（納米以上）、結構隨基體和增強體而異的、與基體有明顯差別的新相復合材料的界面雖然很小，但它是有尺寸的，

4、約幾個納米到幾個微米，是一個區(qū)域，或一個帶、一層，它的厚度呈不均勻分布狀態(tài)15. 聚合物基復合材料界面及改性方法：在聚合物基復合材料的設計中：（1） 首先應考慮如何改善增強材料與基體間的浸潤性；（2） 還要保證有適度的界面結合強度；（3） 同時還要減少復合材料成型中形成的殘余應力； （4） 調(diào)節(jié)界面內(nèi)應力和減緩應力集中浸潤不良將會在界面產(chǎn)生空隙，易產(chǎn)生應力集中而使復合材料發(fā)生開裂。在復合材料成型過程中形成的界面殘余應力，會使界面?zhèn)鬟f應力的能力下降，最終導致復合材料的力學性能降低。 在增強纖維與基體之間引入一層可產(chǎn)生變形的界面層，在應力作用下吸收導致微裂紋增長的能量，從而抑制微裂紋的擴展。16.

5、 金屬基復合材料的界面改性方法：金屬基復合材料的界面控制主要有以下兩方面：（1）對增強材料進行表面涂層處理（2）金屬基體合金化（3）優(yōu)化制備工藝方法和參數(shù)17.對復合材料來講，材料組元之間相互浸潤是復合的首要條件。18.在制備金屬基復合材料時，液態(tài)金屬對增強材料的浸潤性，直接影響到界面粘結強度。19. 纖維增強材料不僅是指纖維束絲，還包括紡織布、帶、氈等纖維制品。20. GF的分類一般按照玻璃原料成分、單絲直徑、纖維外觀及纖維特性等方法分類21. 以玻璃原料成分分類（用于連續(xù)GF的分類） 一般以不同的堿金屬氧化物含量來區(qū)分22. GF對除HF、濃堿、濃H3PO4外，對所有化學藥品及有機溶劑具有

6、良好的化學穩(wěn)定性。GF的化學穩(wěn)定性主要取決于其成分中的SiO2及堿金屬氧化物的含量。GF的化學穩(wěn)定性還受溫度的影響23. 浸潤劑的作用：（1）潤滑作用，防止纖維間的磨損，使纖維得到保護；(2)黏結作用，使單絲集束成原紗或絲束；（3）防止纖維表面聚集靜電荷；（4）使纖維獲得能與基體材料良好黏結的表面性質(zhì)。 25碳纖維是有機纖維經(jīng)固相反應轉(zhuǎn)變而成的纖維狀聚合物碳。（質(zhì)量小、高強度、高模量、耐熱性好、化學穩(wěn)定性好）26. CF的制造方法：（1）氣相法：只能制造晶須或短纖維，不能用于制造長纖維 。（2）有機纖維碳化法：將有機纖維經(jīng)過穩(wěn)定化處理變成耐焰纖維，然后再在惰性氣氛中于高溫下進行焙燒碳化，使有機

7、纖維失去部分碳和其他非碳原子，形成以碳為主要成分的纖維狀物。此法用于制造連續(xù)長纖維。 一般以有機纖維為原料制造CF的工藝過程：（1）噴絲 （2）預氧化處理 （3）碳化處理 （4）石墨化處理。常用的CF原絲（制造C纖維的主要原料）：聚丙烯腈（PAN）纖維、粘膠纖維（人造絲）、瀝青基碳纖維27. 碳化硅纖維: 性能及應用,具有高比強度、高比模量、高溫抗 氧化性、優(yōu)異的耐燒蝕性、耐熱沖擊性等28. 碳化硅纖維的制備: （1）化學氣相沉積法(CVD),制備工藝：主要原料：硅烷、氫氣沉積方式：在、W芯絲進行沉積反應性能影響：先驅(qū)氣體成分、供絲速度和沉積溫度。（2）先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法碳化硅纖維29.碳化硅纖維的

8、性能特點：拉伸強度和模量大，密度??；優(yōu)良的耐熱性能；耐輻照和吸波性能好；具有半導體性質(zhì)，根據(jù)處理溫度不同可以控制不同的導電性。30.芳綸纖維在復合材料中飲用最普遍的是聚對苯二甲酰對苯二胺纖維（PPTA），例如我國的芳綸141431.紡絲有濕紡、干噴和干噴濕紡三種方法。32.通過電鏡對纖維觀察表明，芳綸是一種沿軸向排列的有規(guī)則的褶疊層結構33. PPTA（聚對苯二甲酰對苯二胺）纖維制備: 紡絲液由濃硫酸(濃度為100)與聚對苯二甲酰對苯二胺(PPTA)組成，配成的液晶溶液稱為明膠。配比為:PPTA/濃硫酸=20/10034.芳綸纖維性能：芳綸纖維具有優(yōu)異的拉伸強度和拉伸模量，優(yōu)良的減震性、耐磨性

9、、耐沖擊性、抗疲勞性、尺寸穩(wěn)定性、耐化學腐蝕性（但不耐強酸和強堿），低膨脹、低導熱，不燃不熔，電絕緣，透電磁波，以及密度小的特點。35.晶須（Whiskers）是以單晶結構生長的直徑小于3µm的短纖維。晶須是一種無缺陷的理想完整晶體，是目前已知纖維中強度最高的一種。晶須一般都是一維線形針狀體36.用以改善復合材料力學性能、提高斷裂功、耐磨性和硬度、增進耐腐蝕性能的顆粒狀材料，稱為顆粒增強體37.顆粒增強體三種增韌機制: 相變增韌,微裂紋增韌,混合增韌38.按照顆粒增強復合材料的基體不同，顆粒增強體可以分為顆粒彌散強化陶瓷、顆粒增強金屬和顆粒增強聚合物。39.按照變形性能，顆粒增強體可

10、以分為剛性顆粒和延性顆粒兩種. 延性顆粒，主要為金屬顆粒40.顆粒增強復合材料的力學性能取決于顆粒的形貌、直徑、結晶完整度和顆粒在復合材料中的分布情況及體積分數(shù)。41. 聚合物基復合材料定義：一種或多種直徑為微米級的增強體分散于聚合物塑料基體中的復合材料。屬（微米級）復合材料42.復合材料結構設計綜合過程：（1）明確設計條件，如性能要求、載荷情況、環(huán)境條件、形狀限制等；（2）材料設計，包括原材料選擇、鋪層性能的確定、復合材料層合板的設計等（3）結構設計，包括復合材料典型結構件的設計，以及復合材料 結構的設計。43.體現(xiàn)結構性能的主要內(nèi)容：(1) 結構所能承受的各種載荷，確保在使用壽命內(nèi)的安全(

11、2)提供裝置各種配件、儀器等附件的空間，對結構形狀和尺寸有一定的限制(3)隔絕外界的環(huán)境狀態(tài)而保護內(nèi)部物體44.結構承載分靜載荷和動載荷。45. 環(huán)境條件：（選）（1）力學條件：加速度、沖擊、振動、聲音等（2）物理條件：壓力、溫度、濕度等（3）氣象條件：風雨、冰雪、日光燈等（4）大氣條件：放射線、霉菌、鹽霧、風沙等46.原材料的選擇原則：（1）比強度、比剛度高（2）材料與結構的使用環(huán)境相適應（3）滿足結構特殊性要求（4）滿足工藝性要求（5）成本低、效益高47.樹脂選擇 主要有熱固性和熱塑性樹脂可供選擇 48.安全系數(shù)的確定 在結構設計中，為了確保結構安全工作，又考慮結構的經(jīng)濟性，要求質(zhì)量輕、成

12、本低，因此，在（保證安全）的條件下，應盡可能（降低）安全系數(shù)。49. 注射成型法所得制品的精度高、生產(chǎn)周期短、效率較高、容易實現(xiàn)自動控制，除氟樹脂外，幾乎所有的熱塑性樹脂都可以采用這種方法成型。50. 預制帶包括半固化帶、噴涂帶、PVD帶和單層帶等51. 片層狀增強相增強金屬基復合材料的片層間距是微觀的，屬于結構復合材料，不包括包覆材料52. 影響擴散黏結過程的主要參數(shù)有 溫度、壓力和一定溫度及壓力下維持的時間，其中溫度是最為重要的，氣氛對產(chǎn)品質(zhì)量也有一定影響。53.爆炸焊接法的工藝特點：由于加載壓力和界面高溫持續(xù)時間極短，阻礙了基體與增強體之間界面的化合反應，焊合區(qū)的厚度常在幾十微米以內(nèi)；復

13、合界面上看不到明顯的界面層，不會產(chǎn)生脆性的金屬化合物，產(chǎn)品性能穩(wěn)定；可以制造形狀復雜的零件和大尺寸的板材，還可以一次作業(yè)制得多塊復合材料板；采用的是塊式法生產(chǎn)，無法連續(xù)生產(chǎn)寬度較大的復合坯料，而且爆炸所帶來的振動和噪音難以控制。54.鋁基復合材料的特點A 密度低 B基體合金選擇范圍廣C熱處理性好D制備工藝靈活等優(yōu)點55鎳基變形高溫合金以鎳為基體(含量一般大于50)，加入鎢、鉬、鈷、鉻、鈮等合金元素，使用溫度在6501000，具有較高的強度、良好的抗氧化和抗燃氣腐蝕能力，用于制造燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒室等。56. 鎳基鑄造高溫合金是以鎳為基體，用鑄造工藝成型的高溫合金，57. 用鎢絲、釷鎢絲增強鎳

14、基合金還可以大幅度提高其高溫性能。59. 陶瓷基復合材料是在陶瓷基體中引入第二相材料，使之增強、增韌的多相材料又稱為多“相復合陶瓷”或“復相陶瓷”60. 陶瓷基體材料主要由已結晶和非結晶兩種形態(tài)化合物存在，按照組成化合物的元素不同可分為氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷等。還會以一些混合氧化物的形態(tài)存在。61. 陶瓷基復合材料中的增強體，通常也稱為增韌體。從幾何尺寸上增強體可分為纖維(長、短纖維)、晶須和顆粒三類在陶瓷基復合材料中使用得較為普遍的增強材料是碳纖維、玻璃纖維、硼纖維等；常用的顆粒也是SiC、Si3N4等。62. 氧化鋁陶瓷常有以下三類: 剛玉瓷、剛玉-莫來石、莫來石63.陶瓷基復

15、合材料的增強材料根據(jù)增強材料的形態(tài)可分為連續(xù)纖維、短纖維、晶須或顆粒等64. 顆粒，纖維及晶粒加入到陶瓷基體中，使其強度尤其是韌性得到大大提高。其增韌效果取決于：增強材料的尺寸大小、形狀、界面的結合情況、基體與增強材料的力學和熱膨脹性能及相變情況65.陶瓷基復合材料中存在的界面可以分為以下幾類：（1）機械結合-靠基體與纖維的表面的摩擦力。（2）溶解和潤濕結合-材料之間通過發(fā)生原子擴散和溶解形成結合。（3）反應結合-發(fā)生化學反應生成化合物。（4）混合結合-以上幾種結合。66. 對界面控制的方法：（1）改變強化體表的性質(zhì)（2）向基體添加特定的元素（3）強化體的表面涂層67.水泥基復合材料：是由水硬

16、性凝膠材料與水發(fā)生水化、硬化后形成的硬化水泥漿體作為基材，與各種無機、金屬、有機材料所組成。68.水泥基復合材料主要分為兩大類：纖維增強水泥基復合材料和聚合物混凝土復合材料。69.聚合物混凝土復合材料分為聚合物混凝土、聚合物浸漬混凝土和聚合物改性混凝土。70. 混凝土是由膠凝材料、水和粗、細集料按適當比例拌合均勾，經(jīng)澆搗成型硬化而成。在混凝土中，水和水泥拌成的水泥漿是起膠結作用的組成部分。在硬化前的混凝土中，水泥漿填允砂、石空隙并包裹砂、石表面，起潤滑作用，使混凝土獲得施工時必要的和易性；在硬化后，則將砂石牢固地膠結成整體。砂、石集料在混凝土中起著骨架作用，因此，一般將它稱為“骨料”。71配制

17、高性能混凝土的要點：（1）必須摻入與所用水泥具有相容性的高效減水劑，以降低水灰比。（2）必須摻入一定量活性的細摻合料，如硅灰、磨細礦渣、優(yōu)質(zhì)粉煤灰等。（3）選用合適的集料，尤其是粗集料。72水泥、水、細的（或細粗混合）集料形成的混合物為基體，以各種有機、無機或金屬的不連續(xù)短切纖維為增強體組成的材料被稱為“纖維增強水泥基復合材料”。73.纖維增強的水泥基復合材料增強體纖維主要有鋼纖維、玻璃纖維、碳纖維和聚丙烯纖維。鋼纖維：亞短鋼纖維、短鋼纖維、超短鋼纖維74.聚合物混凝土主要由有機膠結料，填物，粗、細骨料組成。75.聚合物混凝土配合比直接影響到材料的性能和造價，配合比設計包括： （1）確定樹脂與

18、硬化劑的適當比例，使固化后聚合物材料有最佳的技術性能，并可適當調(diào)整拌合料的使用時間。（2）按最大密實體積法選取骨料的最佳級配。骨料級配可以采用連續(xù)級配或間斷級配。（3）確定膠結材料和填充材料之間的配比關系，根據(jù)對固化后聚合物混凝土技術性能的要求和對拌合料施工工藝性能的要求，確定兩者的比例。76.聚合物混凝土的養(yǎng)護方式：（1）常溫養(yǎng)護（2）加熱養(yǎng)護77.浸漬混凝土主要由基材和浸漬液兩部分組成。78.聚合物水泥砂漿在不受外力的情況下，隨時間變化而產(chǎn)生的變形成為“徐變”。79.碳/碳復合材料的主要優(yōu)點：抗熱沖擊和抗熱誘導能力極強，具有一定的化學惰性，高溫形狀穩(wěn)定，升華溫度高，燒蝕凹陷低，在高溫條件下

19、的強度和剛度可保持不變，抗輻射，易加工和制造，重量輕。缺點：非軸向力學性能差，破壞應變低，空洞含量高，纖維與基體結合差，抗氧化性能差，制造加工時間長，設計方法復雜，缺乏破壞準則。80.碳纖維紗束的選擇和纖維織物結構的設計是制造碳/碳復合材料的基礎。81.可供選用的碳纖維種類有粘膠基碳纖維、聚丙烯腈基碳纖維、瀝青基碳纖維。82.納米材料是指尺度為1-100nm的超微粒經(jīng)壓制、燒結或濺射而成的凝聚態(tài)固體。它具有斷裂強度高、韌性好、耐高溫等特性。納米復合材料是指分散相尺度至少有一維小于100nm的復合材料。83.聚合物基納米復合材料設計原理如下：聚合物基納米復合材料具備納米材料和聚合物材料兩者的優(yōu)勢

20、，它是新材料設計的首選對象。在設計聚合物基納米材料時，主要考慮功能設計、合成設計和這種特殊復合體系的穩(wěn)定性設計，力求解決復合材料組分的選擇、復合時的混合與分散、復合工藝、復合材料的界面作用及復合材料物理穩(wěn)定性等問題，最終獲得高性能、多功能的聚合物基納米復合材料。利用納米粒子的特性與聚合物進行復合，可以得到具有特殊性能的聚合物基復合材料，或使它的性能更加優(yōu)異，既拓寬了聚合物的應用范圍，又豐富了復合理論。84.功能復合材料是指除力學性能以外還提供其他物理性能并包括部分化學和生物性能的復合材料。功能復合材料是由一種或多種功能體和基體組成。85.材料的優(yōu)值是由多個物性參數(shù)按照它們對材料綜合使用性能的影響組合用起來的。86.壓電復合材料是指具有應力電壓轉(zhuǎn)換能力的材料，即當材料受壓時產(chǎn)生電壓，而作用電壓時產(chǎn)生相應的變形。在壓電復合材料的兩相復合物中，有10種連通的方式，即0-0、0-1、0-2、0-3、1-1、1-2、1-3、2-2、2-3、3-3。一般約定，第一個數(shù)碼代表壓電相，第二個數(shù)碼代表非壓電相。87. 1-3型壓電功能復合材料是指由一維連通的壓電相平行地排列于三維連通的聚合物中而構成的兩相壓電功能復合材料88.梯度功能材料就是在材料的制備工程中，選擇幾種不同性質(zhì)的材料，連續(xù)地控制材料的微觀要素（包括組成、結構和空隙在內(nèi)的形態(tài)與結合方式等），使界面的成分和組織呈連