化工復(fù)合材料

6.復(fù)合材料單元291第六章

復(fù)合材料

概述1.復(fù)合材料：由兩種或多種物理和化學(xué)本質(zhì)不同的物質(zhì)人工制成的一種多相固體材料。2.特點(diǎn)：(1)可改善或克服組成材料的的弱點(diǎn)，充分發(fā)揮他們的優(yōu)點(diǎn)，如玻璃鋼（玻璃＋樹脂）(2)可按構(gòu)件的結(jié)構(gòu)和受力要求，進(jìn)行材料的最佳設(shè)計(jì)，給出預(yù)定的分布合理的配套性能.(3)可創(chuàng)造單一材料不易具備的性能或功能，或同時(shí)發(fā)揮不同的功能。3.結(jié)構(gòu)：基體＋增強(qiáng)相6.復(fù)合材料單元2924.分類：※按基體類型分類：非金屬復(fù)合材料：樹脂基復(fù)合材料（玻璃鋼），橡膠基復(fù)合材料（輪胎），陶瓷基復(fù)合材料（鋼筋混凝土、纖維增強(qiáng)陶瓷）。金屬基復(fù)合材料（纖維增強(qiáng)金屬）※按增強(qiáng)材料分類：纖維增強(qiáng)復(fù)合材料：纖維增強(qiáng)橡膠（輪胎）、纖維增強(qiáng)塑料（玻璃鋼、碳纖維增強(qiáng)塑料）、纖維增強(qiáng)陶瓷、纖維增強(qiáng)金屬（碳纖維/鋁錫合金）等。顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料：陶瓷顆粒----金屬基（硬質(zhì)合金），金屬顆粒----塑料基等。疊層復(fù)合材料：如雙金屬板，夾層玻璃，多層板等。夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料：如多孔性鐵基和青銅基自潤滑襯套?！磸?fù)合效果分類：結(jié)構(gòu)復(fù)合材料：通過復(fù)合，顯著改善材料的機(jī)械性能，主要用于結(jié)構(gòu)零件。功能復(fù)合材料：通過復(fù)合，顯著改善材料的其他性能，形成多功能材料。6.復(fù)合材料6.1復(fù)合材料的復(fù)合原則與性能單元2936.1復(fù)合材料的復(fù)合原則與性能復(fù)合材料是由基體材料和增強(qiáng)相構(gòu)成。兩者的類型和性質(zhì)及兩者之間的結(jié)合力，決定其性能，增強(qiáng)相的形狀、數(shù)量、分布及制備過程等也影響其性能。一.增強(qiáng)機(jī)制(1)顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料

(2)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料

(3)晶須增強(qiáng)復(fù)合材料6.復(fù)合材料6.1復(fù)合材料的復(fù)合原則與性能單元294二.復(fù)合原則※纖維增強(qiáng)復(fù)合原則纖維增強(qiáng)相是承載體，要求高的強(qiáng)度、彈性模量、熱穩(wěn)定性。2.

基體起粘結(jié)劑作用，要求潤濕性(對(duì)纖維)、塑性和韌性及保護(hù)不損傷表面性。3.纖維和基體之間高而適合的結(jié)合強(qiáng)度。過低的結(jié)合強(qiáng)度易裂，過高易脆斷。4.纖維增強(qiáng)相有合理的含量、尺寸和分布。5.纖維和基體間不能有化學(xué)反應(yīng)。6.復(fù)合材料6.1復(fù)合材料的復(fù)合原則與性能單元295※細(xì)粒增強(qiáng)復(fù)合原則顆粒應(yīng)高度均勻彌散分布在基體中。2.顆粒大小應(yīng)適當(dāng)。一般幾微米到幾十微米，過大易裂，過小起不到強(qiáng)化作用。3.顆粒的體積含量應(yīng)在20％以上，否則達(dá)不到強(qiáng)化效果。4.顆粒與基體之間有一定的結(jié)合強(qiáng)度。6.復(fù)合材料6.1復(fù)合材料的復(fù)合原則與性能單元296三.復(fù)合材料性能比強(qiáng)度和比剛度高（各類材料中最高）2.抗疲勞和抗斷裂性能好。3.高溫強(qiáng)度高，耐高溫。碳纖維復(fù)合材料2400℃～2800℃可長期使用。4.減摩、耐磨和減振性好。5.高韌性和抗熱沖擊性，絕緣，耐輻射及特殊的光、電、磁等性能。6.復(fù)合材料6.2常見復(fù)合材料單元2976.2常見復(fù)合材料一.玻璃纖維復(fù)合材料----玻璃鋼

增強(qiáng)劑：玻璃纖維（SiO2+其他氧化物）比強(qiáng)度和比模量高，耐高溫，化學(xué)穩(wěn)定性好，電絕緣性較好。熱塑性玻璃鋼粘結(jié)劑：熱塑性樹脂—尼龍、聚烯烴類、聚苯乙烯類、(熱塑性聚脂，聚碳酸脂)機(jī)械性能、介電性能、耐熱性和抗衰老性能較好(2)熱固性玻璃鋼粘結(jié)劑:熱固性樹脂---酚醛樹脂，環(huán)氧樹脂（不飽和聚酯樹脂，有機(jī)硅樹脂）性能：輕，比強(qiáng)度高(高于銅合金和鋁合金，有高于合金鋼)，耐蝕性好,介電性能優(yōu)越，成型性能良好剛度較差，易老化，易蠕變。用途：玻璃纖維/尼龍—軸承，軸承架，齒輪；玻璃纖維/聚苯乙烯—汽車內(nèi)裝飾制品，機(jī)殼。6.復(fù)合材料6.2常見復(fù)合材料單元298二.碳纖維復(fù)合材料增強(qiáng)劑：碳纖維（石墨）高強(qiáng)度、高彈性模量且2000°C以上保持不變；-180°C不變脆。(1)碳纖維樹脂復(fù)合材料基體-----環(huán)氧樹脂，酚醛樹脂，聚四氟乙烯性能普遍優(yōu)于玻璃鋼；用途：航天材料-----飛行器，火箭外層材料，天線支架，殼體，機(jī)架,齒輪，軸承，活塞，密封圈，化工容器(2)碳纖維金屬復(fù)合材料基體-----金屬(主要為熔點(diǎn)較低的金屬或合金，如碳纖/鋁錫合金)性能特點(diǎn)：接近于金屬熔點(diǎn)仍有很好的強(qiáng)度和彈性模量用途：碳纖/鋁錫合金—高強(qiáng)度高級(jí)軸承其減磨性能優(yōu)于鋁錫合金。6.復(fù)合材料6.2常見復(fù)合材料單元2992.硼纖維復(fù)合材料增強(qiáng)劑：硼纖維------硼纖維沉積于鎢絲(1)硼纖維樹脂復(fù)合材料基體—環(huán)氧樹脂，聚苯并咪唑，聚酰亞胺樹脂性能：抗壓強(qiáng)度為碳纖維復(fù)合材料的2～2.5倍，剪切強(qiáng)度高，蠕變小，硬度和彈性模量高，高疲勞強(qiáng)度（340～390MN/m2），耐輻射，化學(xué)穩(wěn)定（水，有機(jī)溶劑，燃料，潤滑劑），導(dǎo)熱性能和導(dǎo)電性能好，硼纖維是半導(dǎo)體。應(yīng)用：航空和宇航材料，如：翼面，儀表盤，轉(zhuǎn)子，葉片，直升機(jī)螺旋槳葉的傳動(dòng)軸等(2)硼纖維金屬復(fù)合材料基體—鋁鎂及其合金，鈦及其合金應(yīng)用：航空、火箭性能：如鋁基復(fù)合材料的強(qiáng)度、彈性模量、疲勞極限高于高強(qiáng)鋁合金和耐熱鋁合金，比強(qiáng)度高于鋼和鈦合金。6.復(fù)合材料6.2常見復(fù)合材料單元2910三.金屬基復(fù)合材料金屬和陶瓷組成的復(fù)合材料，屬顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料，又稱金屬陶瓷。硬質(zhì)合金性能及應(yīng)用：具有高硬度，高耐磨性，高的紅硬性，高的熱穩(wěn)定性和抗氧化性。適用于各種高速切削刀具，各種高溫下工作的耐磨件，如熱拉絲模等。6.復(fù)合材料6.2常見復(fù)合材料單元29111.鎢鈷類硬質(zhì)合金—由鈷Co和碳化鎢WC壓制燒結(jié)而成牌號(hào)：YG+Co的百分含量，如：YG3、YG6、YG8。Co的含量越高，其韌性越好。性能特點(diǎn)—高硬度，高耐磨性，高的紅硬性，韌性較好。用途—制作切削鑄鐵、有色金屬和非金屬材料等脆性材料的刀具。如：YG8刀具適合粗加工鑄鐵，YG3適合精加工鑄鐵，YG6適合半精加工鑄鐵。6.復(fù)合材料6.2常見復(fù)合材料單元29122.鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金—由鈷Co和碳化鎢WC＋TiC壓制燒結(jié)而成牌號(hào)：YT+TiC的百分含量，如：YT5、YT15、YYT30。TiC含量越高，其韌性越好。

性能特點(diǎn)—硬度和紅硬性高于YG類，韌性，強(qiáng)度略低于YG類。

用途—制作切削各種鋼的刀具。如：YT5刀具適合粗加工鋼，YT15適合精加工鋼，YT適合半精加工鋼。6.復(fù)合材料