復(fù)合材料的發(fā)展

復(fù)合材料的發(fā)展第1頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四第一節(jié)復(fù)合材料的發(fā)展方向復(fù)合材料基礎(chǔ)理論問題復(fù)合材料新的設(shè)計(jì)和制備方法功能、多功能、機(jī)敏、智能復(fù)合材料納米復(fù)合材料仿生復(fù)合材料第2頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四一、復(fù)合材料基礎(chǔ)理論問題復(fù)合材料的基礎(chǔ)理論問題較多，但是突出的當(dāng)屬界面問題和可靠性問題，復(fù)合材料性能受其界面結(jié)構(gòu)的影響極大，因而前者是復(fù)合材料所特有而重要的問題?？煽啃詥栴}也是制約復(fù)合材料發(fā)展的關(guān)鍵問題，因此需要給予足夠的重視。第3頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四界面的研究。首先對各種基體的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)致的考察，提高包括迄今尚未完善的表征方法。優(yōu)化界面的設(shè)計(jì)、界面改性方法和及界面殘余應(yīng)力的行為等研究水平。同時(shí)開展目前尚未涉足的功能復(fù)合材料的界面研究來了解界面?zhèn)鬟f功能的行為等新課題。第4頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四可靠性的研究。復(fù)合材料的可靠性與其組分、設(shè)計(jì)加工工藝和環(huán)境等密切相關(guān)，同時(shí)也需要進(jìn)一步完善評價(jià)檢測和監(jiān)控的方法。第5頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四二、復(fù)合材料新的設(shè)計(jì)和制備方法計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展給復(fù)合材料的發(fā)展帶來了新的機(jī)遇，發(fā)展了逆向設(shè)計(jì)和虛擬設(shè)計(jì)等方法。目前復(fù)合材料的制備工藝正在不斷的改善與提高如樹脂遷移模塑法、反應(yīng)注射成型(含增強(qiáng)體的方式)以及電子束固化等新工藝，提高了工藝效率，并改善了制品質(zhì)量。同時(shí)一些新的復(fù)合技術(shù)如原位復(fù)合、自蔓延技術(shù)、梯度復(fù)合以及其他一些新技術(shù)已經(jīng)嶄露頭角，顯示各自的優(yōu)越特點(diǎn)。這也是復(fù)合材料發(fā)展的驅(qū)動力。特別令入注意的是，設(shè)計(jì)制造一體化已經(jīng)形成概念，并正向成為現(xiàn)實(shí)的方向進(jìn)展。第6頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四三、功能、多功能、機(jī)敏、智能復(fù)合材料傳統(tǒng)復(fù)合材料多為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，其實(shí)它的設(shè)計(jì)自由度大的特點(diǎn)更適合于發(fā)展功能復(fù)合材料，特別是能在由功能多功能機(jī)敏智能復(fù)合材料，即從低級形式到高級形式的過程中體現(xiàn)出來。設(shè)計(jì)自由度大是由于復(fù)合材料可以任意調(diào)節(jié)其復(fù)合度，選擇其連接形式和改變其對稱性等因素，以期達(dá)到功能材料所追求的高優(yōu)值。此外復(fù)合材料所特有的復(fù)合效應(yīng)更提供廣闊的設(shè)計(jì)途徑。第7頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四功能復(fù)合材料：它涉及的范圍非常寬，如用于電學(xué)功能的導(dǎo)電、超導(dǎo)、絕緣、吸波(電磁波)、半導(dǎo)電、屏蔽或透過電磁波、壓電與電致伸縮等：用于磁學(xué)功能則有永磁、軟磁、磁屏蔽和磁致伸縮等，在光學(xué)功能上有透光、選擇濾光、光致變色、光致發(fā)光、抗激光、x線屏蔽和透x光等：在聲學(xué)功能方面有吸聲、聲納、抗聲納等；在機(jī)械功能方面則有阻尼減振、自潤滑、耐磨、密封、防彈裝甲等；在化學(xué)功能方面有選擇吸附和分離、抗腐蝕等第8頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四多功能復(fù)合材料：利用復(fù)合材料多組分特點(diǎn)，發(fā)展成多功能復(fù)合材料，首先會形成功能與結(jié)構(gòu)共存的形式，例如美國軍用飛機(jī)具有自我保護(hù)的隱身功能，即在飛機(jī)的蒙皮上使用吸收電磁波的功能復(fù)合材料來躲避雷達(dá)跟蹤，而這種復(fù)合材科又是高性能的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，從而成為多功能復(fù)合材料。目前正在研制兼有吸收電磁波、紅外線和結(jié)構(gòu)多功能復(fù)合材料。第9頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四機(jī)敏復(fù)合材料入類一直期望著材料具有能感知外界且可作出適當(dāng)反應(yīng)的能力。目前已經(jīng)開始試將傳感功能材料和具有執(zhí)行功能的材料，通過某種基體復(fù)合在一起，并聯(lián)外部信息處理系統(tǒng)把傳感器給出的信息傳達(dá)并啟動執(zhí)行材料動作。這樣就構(gòu)成了機(jī)敏復(fù)合材料(smartcomposite)及其系統(tǒng)，使之能夠感知外部環(huán)境的變化，作出主動的響應(yīng)。它的作用可表現(xiàn)在自診斷、自逅應(yīng)和自修復(fù)的能力上。第10頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四智能復(fù)合材料它是功能類材料的最高形式，實(shí)際上它是在機(jī)敏復(fù)合材料的基礎(chǔ)上進(jìn)行自決策，指揮執(zhí)行材料作出優(yōu)化動作。這當(dāng)然對材料的傳感部分和執(zhí)行部分的靈敏度、穩(wěn)定性和響應(yīng)速度提出了更高的要求。盡管難度很大但是具有重要意義，值得作為追求的目標(biāo)。第11頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四四、納米復(fù)合材料當(dāng)材料尺寸進(jìn)入納米范圍時(shí)，材料的主要成分集中在表面，例如直徑為2nm的顆粒其表面原子數(shù)將占有整體的8％。巨大的表面所產(chǎn)生的表面能使具有的米尺寸的物體之間存在極強(qiáng)的團(tuán)聚而又能令保持納米尺寸的單個(gè)體(顆粒或其他形狀物體)發(fā)揮其納米效應(yīng)。這種效應(yīng)的產(chǎn)生是來源于其表面原子呈無序分布狀態(tài)而具有特殊的性質(zhì)，表現(xiàn)在量子尺寸效應(yīng)、宏觀量隧道效應(yīng)、表面與界面效應(yīng)等。由于這些效應(yīng)的存在使納米復(fù)合材科不僅具有優(yōu)良的力學(xué)性質(zhì)而且也會產(chǎn)生光學(xué)、非線性光學(xué)、光化學(xué)和電學(xué)的功能作用。第12頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四有機(jī)—無機(jī)納米復(fù)合材料有機(jī)無機(jī)分子間強(qiáng)相互作用有共價(jià)健型、配位鍵型和離子鍵型，形成種類健型均有其對應(yīng)的制備方法。例如共價(jià)鍵型納米復(fù)合材料的制各基本上采用凝膠溶膠法，可以實(shí)現(xiàn)分子水平混合，賦予它優(yōu)異的性能。新近發(fā)展迅速的離子型有機(jī)—無機(jī)納米復(fù)合材料是通過對無機(jī)層狀物插層來制得的，因此無機(jī)納米相僅有一維是納米尺寸。由于層狀硅酸鹽的片層之間表面帶負(fù)電，所以可先用陽離子交換樹脂借助靜電吸引作用進(jìn)行插層，而該樹脂又能與某些高分子單體或熔體發(fā)生作用．從而構(gòu)成納米復(fù)合材料。研究表明這種復(fù)合材料不僅能作為結(jié)構(gòu)用也可作為功能材料。第13頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四無機(jī)—無機(jī)納米復(fù)合材料無機(jī)—無機(jī)納米復(fù)合材料雖然研究較早，但進(jìn)展較慢，這是因?yàn)樵诩庸み^程中無機(jī)納米顆粒間的團(tuán)聚和晶粒長大作用難以克服，正在研究解決中，采用在基體中利用反應(yīng)原位產(chǎn)生納米增強(qiáng)相的方法可能是有效的措施。第14頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四五、仿生復(fù)合材料仿生復(fù)合材料仔細(xì)分析天然材料可以發(fā)現(xiàn)它們的形成結(jié)構(gòu)、排列分布非常合理。例如竹子為管式纖維，外密內(nèi)硫，并呈正反螺旋形排列．使之成為人類長期使用的優(yōu)良天然材料。又如貝殼則是以天機(jī)質(zhì)成分與有機(jī)質(zhì)成分里層狀交替更層而成，從而使之既具有很高強(qiáng)度又有很好的韌性。這些都是生物在長期進(jìn)化演變中形成的優(yōu)化結(jié)構(gòu)形式，為人類提供了學(xué)習(xí)借鑒的源泉。為此，可以通過系統(tǒng)分析和比較，吸取有用的規(guī)律井形成概念，把從生物材料學(xué)習(xí)到的知識結(jié)合材料科學(xué)的理論基礎(chǔ)和手段來進(jìn)行新型材料的設(shè)計(jì)與制造。第15頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四第二節(jié)導(dǎo)電復(fù)合材料聚合物基導(dǎo)電復(fù)合材料是由絕緣的有機(jī)高分子材料與各種導(dǎo)電物質(zhì)以均勻分散復(fù)合、層疊復(fù)合或者形成表面導(dǎo)電膜等方式制得的一種功能復(fù)合材料。第16頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四

第17頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四一、分類按高分子基體樹脂的應(yīng)用性能分類：導(dǎo)電性涂料、粘合劑、導(dǎo)電彈性體和導(dǎo)電塑料等；按復(fù)合材料的導(dǎo)電性能分類：半導(dǎo)電性材料(電阻率ρ＞107Ωm)、防靜電材料(ρ104~107Ωm)、導(dǎo)電材料(ρ1~104Ωm)、高導(dǎo)電材料(ρ10-3~1Ωm)等；按復(fù)合材料的特殊功能分類：可分為光電導(dǎo)性材樹、熱敏導(dǎo)電材料、壓敏導(dǎo)電材料、輻射誘導(dǎo)導(dǎo)電材料等。按復(fù)合材料的外觀分類：可分為透明材料、著色材料等第18頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四二、導(dǎo)電機(jī)理導(dǎo)電復(fù)合材料的導(dǎo)電機(jī)理非常復(fù)雜，通?？梢苑譃閷?dǎo)電通路的形成和形成導(dǎo)電通路后如何導(dǎo)電兩個(gè)方面。1、導(dǎo)電通路的形成實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)復(fù)合體系中導(dǎo)電填料的含量增加到一個(gè)臨界值之后，體系的電阻率突然下降，變化幅度達(dá)10個(gè)數(shù)量級左右，然后即使導(dǎo)電填料含量繼續(xù)增加，復(fù)合材料的電阻率變化也很小。第19頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四—些學(xué)者分別從球狀導(dǎo)電填料的體積分?jǐn)?shù)和電導(dǎo)率、單個(gè)導(dǎo)電粒子與同相其他粒子的接觸數(shù)、等效電路模型等角度進(jìn)行探討，提出了一些理論，但他們大多是從填料幾何特征出發(fā)，而沒有從分子熱力學(xué)的角度去考慮，忽視了高分子基體與導(dǎo)電場料材料的差異以及彼此之間界面效應(yīng)對復(fù)合體系導(dǎo)電通路形成的影響，因此，這些理論都難以解釋導(dǎo)電性突變點(diǎn)與所用高分子材料和填料的種類有關(guān)這一實(shí)驗(yàn)事實(shí)。第20頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四Miyasaka理論Miyasaka等提出了導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料的熱力學(xué)理論，克服了前述理論的一些缺陷。在這個(gè)理論中，聚合物—導(dǎo)電材料的界面效應(yīng)起著十分重要的作用。以聚合物—炭黑復(fù)合體系為例，在其制備過程中炭黑粒子的自由表面變成濕潤的界面，形成聚合物—炭黑界面層。體系產(chǎn)生了界面能過剩。隨炭黑含量的增加，聚合物—炭黑界面能過剩不斷增大。因此．使復(fù)合材料電阻率突降的炭黑臨界含量是一個(gè)與體系界面能過剩有關(guān)的參數(shù)。Miyasaka等認(rèn)為，除與功能體及基體的表面張力有關(guān)外，界面能過剩達(dá)到一個(gè)與聚合物種類無關(guān)的普適常數(shù)之后，炭黑粒子即開始形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。第21頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四2、形成導(dǎo)電通路后的導(dǎo)電行為這個(gè)方面主要涉及導(dǎo)電填料之間的界面問題．有關(guān)這方面的理論很多，概括起來有以下三種：導(dǎo)電粒子相互連接成鏈，電子通過鏈移動產(chǎn)生導(dǎo)電現(xiàn)象，即“導(dǎo)電通道學(xué)說”；除了粒子之間的接觸，電子也可在分散在基體中的導(dǎo)電粒子間隙遷移而產(chǎn)生導(dǎo)電現(xiàn)象，即“隧道效應(yīng)學(xué)說”；由于導(dǎo)電粒子之間的高強(qiáng)電場，產(chǎn)生發(fā)射電流，即“電場發(fā)射學(xué)說”，第22頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四三、導(dǎo)電復(fù)合材料組分導(dǎo)電復(fù)合材料用聚合物基體，要使聚合物形成具有導(dǎo)電特性的復(fù)合材料，可在聚合物中加入導(dǎo)電性功能體并分散于復(fù)合導(dǎo)電體系中。這里主要敘述在高分子結(jié)構(gòu)中引入離子傳導(dǎo)官能團(tuán)的離子性電導(dǎo)體。這類官能團(tuán)中最常用的有磺酸鹽印叔胺鹽．分別稱為陰離子和陽離子導(dǎo)電體。這些聚合物是分子質(zhì)量為幾千到數(shù)萬的中等相對分子質(zhì)量聚合物，常以含量30％一50％的溶液狀態(tài)使用。第23頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四1、炭黑系導(dǎo)電復(fù)合材料聚合物與各種填料復(fù)合后其導(dǎo)電效果各不相同，其中炭黑的優(yōu)點(diǎn)是顯著的，這是因?yàn)樘亢诹Ｗ有。?0~40nm），粒子間接觸的機(jī)會多，并在聚合物的結(jié)晶部分排列成鏈狀。炭黑的作用除導(dǎo)電外，還具有著色和補(bǔ)強(qiáng)的作用。第24頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四炭黑填料對性能的影響第25頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四2、金屬系導(dǎo)電復(fù)合材料導(dǎo)電性金屬填料與炭黑不同。有粒狀和薄片狀，添加量不到相當(dāng)大的程度不能期望其有導(dǎo)電性，因此一般用作導(dǎo)電涂料。對于電鍍品，出于電鍍糊的好壞與否對導(dǎo)電件有影響以及電鍍剝離等不穩(wěn)定因素，故不能簡單地采用。目前，金屬填料中以鋁、黃銅、不銹鋼為代表的金屬短纖維的研究正在不斷地進(jìn)行。第26頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四日本東大生產(chǎn)技術(shù)研究所用高頻振動切削法開發(fā)了各種金屬纖維，研究了與聚合物混煉后體積電阻的變化以及金屬本身的電阻和長徑比對復(fù)合材料的導(dǎo)電性的影響。第27頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四金屬纖維導(dǎo)電填料存在的問題是：由熱循環(huán)而引起的電阻率上升，成型性和成型物外觀不良，強(qiáng)度較差等。由熱循環(huán)而引起的電阻上升是由于金屬氧化物的形成或聚合物膨脹與收縮反復(fù)過程中產(chǎn)生的填料間的接觸不良所致。如易于氧化的金屬鋁等主要是由于氧化而引起電阻率上升，其他如銅和不銹鋼，由于在聚合物中不易氧化，接觸不良則是主要原因，成型性和成型物的外觀不良與填料大小有關(guān)，使用直徑小的纖維可改善這種狀況。由于金屬纖維的直徑最小為20一30um，因此它不如碳纖維和玻璃纖維。第28頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四第三節(jié)磁性復(fù)合材料顧名思義，磁性復(fù)合材料是一種帶有磁功能特性的復(fù)合材料。就目前存在的材料中，有兩大類不同應(yīng)用特性的磁性復(fù)合材料：一類是以磁功能為主要應(yīng)用目的的材料，通常稱為磁性復(fù)合材料；另一類是兼有磁性功能的其他功能特性復(fù)合材料，在應(yīng)用中，也不是以磁功能為主要應(yīng)用目的的。后者如復(fù)合磁性分離材料，它是以化學(xué)分離功能為主要應(yīng)用目的的磁性復(fù)合材料。第29頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四一、基本概念(1)軟磁材料和永磁材料：在經(jīng)過磁化后，離開磁場能保持磁性的是因磁材料，不能保持磁性的是軟磁材料磁場強(qiáng)度：磁場強(qiáng)度的單位是用穩(wěn)定電流在空間產(chǎn)生的磁場的強(qiáng)度來規(guī)定的．一根載有I安直流電流的無限長直導(dǎo)線，在離導(dǎo)線軸線為r米的地方所產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度為H=I/(2πr)A/m在高斯單位制中，磁場強(qiáng)度的單位是奧斯特，簡稱奧,符號為Oe。兩種單位之間的換算關(guān)系為1Oe=1000/4π=79.577A／m．第30頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四一、基本概念(2)磁矩m和磁化強(qiáng)度M：通常，我們把尺度小到原子的小磁體為磁偶極子。真空中每單位外加磁場作用在磁偶極子上的最大力矩來度量它的磁偶極矩Pm。磁偶極子的磁矩m和磁偶極矩Pm有如下關(guān)系m=pm/μ0式中，μ0是真空磁導(dǎo)率。在國際單位制中，μ0＝4πr×10-7亨／米(H／m)，磁偶極矩的單位是韋·米(wb·m)，磁矩的單位是安·米2(A．m2)．在高斯單位制中，μ0=1，磁矩m和磁偶極矩Pm沒行差別，統(tǒng)稱為磁矩，其單位為電磁單位，一般用e.m.u或CGSM表示。兩種單位制中相應(yīng)單位的換算關(guān)系為1e.m.u(磁偶極矩)＝4π·10-10Wb·m，1e.m.u(磁矩)＝10-3A·m2第31頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四一、基本概念(3)磁極化強(qiáng)度J和磁化強(qiáng)度M：單位體積材料內(nèi)磁偶極矩的矢量和稱為磁極化強(qiáng)度J，其單位是特斯拉，簡稱特(T)。單位體積材料內(nèi)磁矩的矢量和稱為磁化強(qiáng)度M，單位是安／米(A／m)。在高斯單位制中，磁極化溫度和磁化強(qiáng)度是相同的，統(tǒng)稱為磁化強(qiáng)度，單位為高斯(G)．相應(yīng)的單位換算關(guān)系是對磁極化強(qiáng)度J，1G＝4×10-4T對磁化強(qiáng)度M，1G＝103A／m．第32頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四一、基本概念(4)磁感應(yīng)強(qiáng)度B：在國際單位制中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義公式為B=μ0（H+M）=μ0H+J（T，韋/米2，Wb/m2在高斯制單位中B=H+4πM（G,高斯）磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位高斯和特之間的換算關(guān)系為1G＝10-4T第33頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四一、基本概念(5)根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義公式，在沒有磁性材料的真空中，B和H除了差一系數(shù)之外，并沒合本質(zhì)的差別．但是，一旦磁場中有磁性材料存在時(shí)，B和H就有了區(qū)別了。比如變壓器中，當(dāng)初級線圈中通有電流時(shí)，鐵芯中便產(chǎn)生磁場H，使鐵芯磁化，這時(shí)鐵芯內(nèi)部的H，B，M各不相同。第34頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四一、磁性復(fù)合材料的組分磁性復(fù)合材料主要是由強(qiáng)磁粉(功能體)、聚合物粘結(jié)劑(基體)和加工助劑三大部分組成。其中粘結(jié)劑性能的好壞對復(fù)合材料的磁性能、力學(xué)性能及成型加工性能有很大影響。加工助劑主要從改善材料的成型性能方面來提高磁性能。第35頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四1、功能體-磁粉以磁粉品種分類，主要可分為鐵氧體類和稀土類復(fù)合永磁。磁粉性能的好壞是直接影響磁性復(fù)合材料的關(guān)鍵因素之一。磁粉性能的優(yōu)劣與其組成、顆粒大小、粒度分布以及制造工藝有關(guān)。第36頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四（1）鐵氧體磁粉鐵氧體磁粉是最早使用的磁粉。BaO·6Fe2O3,或者SrO·6Fe2O3為主要成分優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格便宜，易于成型，性能穩(wěn)定缺點(diǎn)：性能差，磁能積只有（0.5~1.4）×7958T·A/m第37頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四(2)稀土類復(fù)合永磁粉第一代：SmCo5,最大磁能積可達(dá)7*104T·A/m缺點(diǎn)是熱穩(wěn)定性差，易氧化，導(dǎo)致性能下降；價(jià)格昂貴，為鐵氧體的30-60倍。第二代：Sm2Co17，是由SmCo5摻雜改性得到的，最大磁能積可達(dá)1.4*105T·A/m，使用溫度可達(dá)100℃.第三代：NdFeB,價(jià)格比上述便宜1/3到1/2，最大磁能積可達(dá)6.4*104T·A/m

第38頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四（3）顆粒的影響(1)鐵氧體和SmCo5類粉體的矯頑力是由磁體內(nèi)部的晶粒形核機(jī)制所控制，當(dāng)磁粉顆粒尺寸大小接近或等于單疇尺寸大小時(shí)．其矯頑力明顯提高，抗外界磁干擾能力明顯增大。Ba、Sr類鐵氧體的臨界單疇尺寸為1um左右，因此，Ba,Sr類鐵氧體復(fù)合永磁所用磁粉一般選用顆粒為1.0-1.2um的磁粉。SmCo5的類最佳顆較大，為3-4um，一般控制在10um左右。第39頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四（3）顆粒的影響(2)Sm2Co17和熔融—淬火法生產(chǎn)的微晶NdFeB磁粉的矯頑力是由晶粒內(nèi)部疇壁釘扎所決定。其矯頑力不受顆粉大小的影響。這類磁粉顆粒的大小主要由填充密度和制造工藝等因索來決定。Sm2Co17一般控制在4-5um。采用粉末冶金法生產(chǎn)的NdFeB磁粉，其磁性能嚴(yán)重下降，不能用于制造復(fù)合永磁材料。第40頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四（4）粒度分布磁粉粒度分布對磁性復(fù)合材料性能也有影響。當(dāng)顆粒大小分布范圍適宜時(shí)，將有利于提高材料的填充密度，有利于磁粉在基體樹脂中的均約分布，從而提高磁性能。磁粉的制備工藝對磁粉性能影響很大，確定適宜的磁粉制備工藝對復(fù)合永磁性能是極為重要的。第41頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四（5）制備工藝第42頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四2聚合物基體磁性復(fù)合材料的基體主要是起強(qiáng)粘結(jié)作用，通常可采用熱塑性和熱固性兩類樹脂。由于磁粉的填充量高達(dá)90％以上，成型時(shí)混合物的熔融粘度較純樹脂大得多，流動性很差，故磁性復(fù)合材料所用的粘結(jié)劑要求在成型時(shí)提供較好的流動性和較高的強(qiáng)度。熱塑性樹脂中，由于尼龍的熔融粘度較低，力學(xué)性能好，故是制備磁性復(fù)合材料最常用的熱塑性基體。熱固性樹脂中，不飽和聚酯、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂也是常用的基體材料。第43頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四3加工助劑常加入助劑來改善體系的流動性，以提高磁功能體沿易磁化軸的方向取向和提高磁粉含量，也常使用一些硬脂酸鹽潤滑劑、偶聯(lián)刑及增塑劑等。硅偶聯(lián)劑同時(shí)對磁功能體的抗氧化能力還可起到一定的作用。第44頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四4磁性復(fù)合材料性能的劣化機(jī)理及防護(hù)(1)稀土磁性復(fù)合材料Sm-Co復(fù)合永磁磁性能劣化的外界原因一般有三個(gè)：一是吸附在磁粉表面的氧和濕氣在成型過程中很難全部除去，它與磁粉表面反應(yīng)導(dǎo)致氧化腐蝕，使性能劣比；二是成型時(shí)有大量的含氧雜質(zhì)裹入復(fù)合材料，導(dǎo)致磁粉的氧化；二是用含強(qiáng)氧化劑的樹脂體系為基體材料時(shí)，加速了磁粉的氧化。第45頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四（2）NdFeB復(fù)合永磁材料性能的劣化機(jī)理T．wmowa認(rèn)為在NdFeB磁體中通常含有三個(gè)相：Nd2Fe14B相,富Nd相，富B相。在腐蝕時(shí)，富B相和富Nd相在電化學(xué)反應(yīng)中為正極，Nd2Fe14B相為負(fù)極，從而導(dǎo)致?lián)駜?yōu)腐蝕，使結(jié)構(gòu)疏松，有害介質(zhì)繼續(xù)侵蝕，電化學(xué)反應(yīng)不斷進(jìn)行，造成磁體的性能劣比第46頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四磁粉的制造過程中和復(fù)合成體的制造過程中，都會帶入氧和濕氣，磁粉顆粒越細(xì)，表面積越大，暴露在環(huán)境中的晶界富Nd相就越多．氧比速率越大，故磁性能劣化越嚴(yán)重。氧和濕氣作用的典型反應(yīng)如下：第47頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四基體體系中的強(qiáng)氧化物質(zhì)對NdFeB復(fù)合材料磁性能的影響見下圖。不飽和聚酯中的過氧化物對功能體的氧化導(dǎo)致復(fù)合材料磁性能的下降看來是主要原因。第48頁，共53頁，2023年，2月20日，星期四（3）防護(hù)方法一是對NdFeB合金