复合材料制备与加工2ppt课件

1、复合资料制备与加工第二章 复合资料的界面与设计2.1.1 界面对复合资料性能的影响 影响界面结合强度的要素2.1.2 界面结合方式2.1.3 层状接合型复合资料的界面 界面结合机理大致分为四种类型：纯机械结合剩余应力结合、机械粘结、分散结合、反响结合。 纯机械结合依托剩余应力实现，例如镶套、热装；机械粘结是经过塑性变形等而实现的如冷变形条件下构成的结合，此时的界面结合方式主要为凹凸界面的相互啮合和原子级金属键合。2.2 复合资料设计 2.2.1 概述 复合资料设计包括以下几个方面的内容。 (1) 性能设计 根据组元的性能、外形、分布与取向、组成比等对复合资料性能的影响规律，设计出所需性能。 复

2、合资料的性能包括三个方面：物理性能、力学性能以及可加工性能。2.2.2 复合准那么 各组元资料的性能与复合资料性能之间的关系称为复合准那么ROM：Rule of mixtures。 用于复合资料的弹性系数、强度、导电导热等性能设计的准那么，主要有简单复合准那么和基于弹性实际的复合准那么。 一、简单复合准那么 假设复合资料的性能与组元的体积含量成正比： 当n=1，N = 2时，有： Pc = PmVm + PrVr 式中，下标c 代表复合资料，m 代表基体，r 代表强化相。二、基于弹性实际的复合准那么 两相模型的平均强化相含量Vrm高于实践值Vr，而三相模型可经过改动纯基体相的大小使Vrm等于实

3、践值Vr。 研讨阐明，在预测弹性模量时，两相模型过高地估计了强化相之间的相互作用效果，而三相模型那么往往导致估计过低。2.2.3 2.2.3 弹性模量弹性模量 2.2.4 强度 资料的强度是组织构造敏感的性能目的，因此，要从实际上正确设计或预测复合资料的强度通常不太容易。较为经典的强度复合准那么有所谓shear lag 模型：yc=ym(Vm+VrAs/2) (A)式中， yc 和ym 分别表示复合资料和基体资料的屈服应力。该模型的主要思索对象是以晶须和短纤维为强化相的复合资料。 进一步思索在基体中纤维两端遭到约束作用：yc=ym(Vm+VrAs+2)/2) (B) yc=ym(Vm+VrAs

4、/2) (A)yc=ym(Vm+VrAs+2)/2) (B) 式A或B所示模型的最大特点是简单，便于运用，在某些情况下式B的预测值与实践符合得较好。但明显地上述两个模型均没有思索强化颗粒尺寸直径的影响，也不能反响由于复合所引起的基体资料晶粒尺寸与位错密度的变化等对资料强度有明显影响这一要素的效果。 2.2.5 韧性 陶瓷资料普通具有强度高、耐磨、耐热、耐腐蚀等一系列的优点，但由于其韧性很低，故运用范围遭到很大限制。提高其韧性是陶瓷资料复合化的重要目的之一。因此，韧性设计是陶瓷复合资料研讨的最重要课题之一。 陶 瓷 复 合 资 料 的 韧 化 机 制 分 为 防 护 机 制shielding m

5、echanism与非防护机制non-shielding mechanism两大类。 一、防护机制 防护机制是指可以缓和裂纹尖端的应力集中，从而减缓或阻止裂纹的扩展，提高资料韧性。1. 桥梁机制展的作用。展的作用。二、非防护机制二、非防护机制三、韧性与强度的关系 金属是一种富有延性与韧性的资料，通常，随着强化相含量的添加，复合资料的延性与韧性降低，即强度与弹性模量的提高往往是以牺牲延性与韧性为代价的。 陶瓷资料本身多为脆性资料，其塑性变形才干几乎为零某些特殊条件下的超塑性景象除外，韧性很差。假设利用以上所述的各种韧化机制，在陶瓷资料中参与适当的强化相包括种类的正确选择和参与量的适量化，那么可以在

6、提高陶瓷复合资料的强度的同时，提高其韧性，使强化与韧化同时实现。 2.2.6 耐磨性 颗粒弥散强化复合资料所具有的优良性能之一是其高耐磨性。通常只需在铝合金中参与少量(0.55 vol%)的强化颗粒, 即可大幅度地提高其耐磨性。 2.2.6 耐磨性2.2.7 物理性能 Kerner在上述假设的根底上，再思索颗粒与基体之间的剪切应力的作用，导出颗粒强化复合资料的线膨胀系数实际式为：其中 式中，G为剪切弹性模量，或称刚性模量，G=E/2(1+)。 普通来说, 为了提高颗粒弥散强化复合资料的强度和弹性系数, 降低其线膨胀系数, 需求提高强化颗粒的含量。然而, 强化颗粒含量的添加往往导致复合资料可加工性的大幅度降低2.2.8 可加工性与加工工艺 2.2.8 可加工性与加工工艺 以往的资料制备普通是根据金属学的原理，采用尝试的方法制备出各种不同性能的资料也因此而被贬称为炒菜的方法，然后根据用途要求来选择资料，甚至只能根据资料的性