复合材料知识点复习

第一章概论物质与材料〔材料〕进展的四T铁器时代T1.1复合材料的定义与特点复合材料：由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质，用适当的工艺方法组合起来，而得到的具有复合效应的多相固体材料。特点：①人为选择复合材料的组分和比例，具有极强的可设计性。应有关合材料的特点。的扩展,破坏是渐渐进展的，破坏前有明显的预兆。②减震性好，复合材料中的基体界面具有吸震力气,因而振动阻尼高。耐烧蚀材料。④工艺性好，制造制品的工艺简洁，并且过载时平安性好。4.3.2碳纤维CF1〕氧化法〔气相、液相、阳极电解氧化〕2〕外表晶须化法〔将CF在高温的晶须生长炉CF与基体的粘结力3〕蒸汽沉积法〔高温裂解乙快或甲烷生成的碳沉积在CF上，沉积的碳活性大，增加界面结合力〕4〕电沉积法〔CF外表〕等离子体法4界面表征方法〔表征界面的形态、成分、构造、剩余应力、结合强度〕界面形态的表征.透射电镜TEM是把经加速和聚拢的电子束〔波长很短〕投射到特别薄的样品〔nm级别〕上，电子与样TEM0.2nm。衬度：两像点间的明暗差异〔质厚衬度、相位衬度、衍射衬度〕.扫描电镜SEM〔界面形貌和界面层断裂面观看〕〕观看。二次电子是指被入射电子轰击出来的核外电子。谱、ATM;结晶学构造：TEM,HRTEMATM原子力显微镜：当针尖与样品充分接近相互之间存在相互斥力时，检测该斥力可获界面成分的表征：化学元素的组成〔TEMSEM,XRD〕还有俄歇能谱AES,X光电子能谱XPS第五章聚合物基复材1分类增加体：晶须、颗粒、纤维〔BF,GF,CF〕按基体分：热固性树脂基〔环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺〕，热塑性树脂基〔胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚烯烬〕1.2特点机械强度超过金属〕抗疲乏性能好〔纤维与基体的界面能阻挡裂纹的扩展，破坏有征兆吸取大量热可设计性强，成型工艺简洁缺点：抗冲击强度差，横向强度低，韧性差第六章陶瓷基复合材料1陶瓷耐高温、硬度高、耐磨损、耐腐蚀、脆性在共价键中移动的派纳力大。6.2强韧化途径：颗粒弥散增韧、纤维〔晶须〕补强增韧、层状复合增韧、氧化倍相变增机理：对基体起增韧作用强度良好。选择：6碳碳复合材料石墨特点：耐高温、导热性好、弹性模量高、耐烧蚀但韧性差碳碳复材特点：.复材全部由碳组成，在不同T下保持良好的物化性能、力学性能.高比强度比模量.高烧蚀热，低烧蚀速率，烧蚀均匀，耐3000℃高温，导热性好.耐磨损耐疲乏，性能稳定，耐腐蚀，耐氧化性差5,具有良好的生物相容性性能：1•力学性能：脆性材料，有假塑性效应〔增加体的取向变增加。应用：火箭发动机喷管、刹车装置、机身材料，航空航天构造部件，可作为热防护材料，减重，提高载荷。制备工艺：粉体制备、增加体制备和预处理、成型〔模压、挤压、流延成型、注射成型〕和烧结组成与命名以增加体和基体共同命名时：玻璃纤维增加环氧树脂基复合材料p、w、干下标T颗粒、晶须、纤维MMCs金属基复合材料，聚合物基复合材料PMCs,陶瓷CMCs分类按基体：聚合物基，金属基，无机非金属基〔〕―<复合材料按纤维增加体种类：玻璃纤维、碳纤维、有机纤维、陶瓷纤维_按增加体形态：连续纤维，短纤维，颗粒，晶须增加近代的复合材料以1942年制出的玻璃纤维增加塑料为起点其次章增加体〕纤维是具有较大长径比的材料，具有较高的强度，良好的柔曲性，高比强度，高比模量，与基体相容性好，本钱低工艺学好玻璃纤维：非晶型无机纤维，二氧化硅〔形成骨架，高熔点〕和其他元素的碱金属氧化物〔二氧化硅提高GF化学稳定性，碱金属降低熔点和稳定性，改善制备工艺〕①性能T力学：无屈服无塑性，脆性特征，拉伸强度高，模量较低，直径越小，长度越短，含碱量越低，拉伸强度越高，与水作用强度降低T热性能：T电性能：电绝缘性能优，在纤维外表涂石墨或金属成为导电纤维T玻璃耐酸碱、有机溶剂性能好，玻璃纤维耐蚀性能变差E无碱玻璃纤维：绝缘，机械性能强，耐水性好C中碱玻璃纤维：耐酸性好〔酸与硅酸盐生成氧化硅保护膜〕，耐水性差，A有碱玻璃纤维②构造：微晶构造假说和网络构造假说，GF为无定形构造，三维网状构造，各向同性。直径在微米级别。③制备：培蜗法，池窑法〔50%〕硼纤维半导体性质，硬度仅次于金刚石，在芯材〔鸨丝〕上沉积不定型的原子硼，具有高强度、高模量和高硬度,〔鸨丝和碳丝〕T外表能高〕进展涂层〔碳化硅〕阻挡界面的有害反响构造：无定形硼，1220面体，碳纤维碳纤维是有机纤维经过固相反响转变而成的多晶纤维状聚合物碳，无机非金属材料〔不属于有机、无极纤维〕，8微米，密度小①分类：按原丝类型分为聚丙烯月青PAN基〔拉伸强度高〕、粘胶基〔拉伸模量大〕、纤维基碳纤维②制备：有机纤维碳化法〔并非全部有机纤维都能制备碳纤维〕拉丝〔纺丝〕T牵引T稳定化〔加热预氧化处理〕T碳化〔惰性气氛1000〜2023℃,形成碳纤维，非碳原子被移除〕T石墨化〔灵气下2023〜3000℃石墨化结晶，碳纤维转变为石墨纤维〕T外表处理〔碳的活性低，提高外表活性〕石墨化程度随温度上升而提高，模量也随之增加化学腐蚀、低电阻、高导热、低热膨胀具有柔顺性和可编织性〔氧化性差,裂缝、空穴、气泡〕0.11微米〕高比强度、比模量、高温抗氧化性、耐烧蚀性、耐冲击性好制备：化学气相沉积法：碳化硅沉积在芯丝外表晶须：直径小于3微米的单晶体生长的短纤维特点：单晶直径小缺陷少，强度高、模量大，有陶瓷晶须〔氧化铝和碳化硅晶须〕和金属〔铜、铁、锲〕晶须制备：焦化法〔原料稻谷制备碳化硅晶须〕CVD〔碳化硅〕、气相反响法〔氧化铝晶须和石墨晶须〕电弧法〔碳及石墨晶须〕、气固法、气液固法〔碳化硅及碳晶须〕〔增加效果不及晶须和纤维〕分类：刚性颗粒〔陶瓷颗粒〕有碳能-制造热构造零件、轴承延性颗粒：金属颗粒参加陶瓷、玻璃等脆性基体增加韧性6有机高分子纤维：芳香族聚酰胺纤维〔芳香族聚酰胺树脂纺成的纤维〕烯纤维PPTA〔聚对苯二甲酰对苯二胺〕碱，耐水性差，耐磨性好，绝缘〔溶解性差，耐光性差，抗压强度低〕第三章符合理论复合效应复合效应是指将组分A、B两种材料复合起来，得到同时具有两种组分的性能特征的综合效果。线性效应.平均效应〔混合效应〕：复材的某项性能Kc二组成各组分的性.平行效应：Kc与某一组分的性能相当.相补效应：组分复合后，互补缺点产生优异的综合性能.相抵效应：〔负的效应〕2.2非线性效应.〔信息转换功能的组分复合起来,使一样的功能得到复合，而不同的功能得到的转换。如压磁效应X磁阻效应T压阻效应.诱导效应：在复材两相的界面上,一项对另一项产生诱导作用，形成的界面层上有特别构造，使复材在传递载荷的力气上有特别性.将不具备某种性能的各组分复合后产生单个组分不具有的逝性熊.共振效应：A组分与另一组份复合后使其大局部性能受到抑制，某一性能能充分发挥.33.1颗粒〔p〕增加机制颗粒在基体中弥散均匀分布，阻碍位错运动，提高位错密度强化基体，提高强度。够大，位错可以通过颗粒，发生位错切过现象。颗粒阻碍位错运动的力气越强，强化效果越好。②颗粒未切过机制〔颗粒尺寸在nm级别，自身强度高〕颗粒弥散分布在基体中，无法被位错切过，外加载荷由基体担当。1〕奥罗万机制〔高温高外加应力〕：位错通过弥散颗粒消逝拱弯现象，留下位错环，尺寸2〕位错攀移机制〔高温低外加应力〕——局部和完整攀移〔位错攀移越过粒子后从粒子处脱离的最大外力——脱离门槛应力和攀移门槛〔位错攀移粒子时所需应力〕是奥罗万应力〔位错通过颗粒的临界应力〕和松弛参数K的函数K<0.94,体系的门槛是脱离门槛应力,K>0.94,是局部门槛应力③颗粒增加的其他机制Hall-Petch强化是通过增加体颗粒的钉扎作用〔可钉扎基体的位错、晶界,亚晶界〕，细化基体晶粒的细晶强化作用〔非直接的强化机制〕膨胀系数的差异会在颗粒四周产生剩余应力场，导致在基体中扩展的裂纹偏转方向时需消耗更多的能量，使位错密度增加从而强化基体④影响颗粒强化的因素：颗粒的自身性质、与基体的结合界面、基体的性质、制备工艺3.2纤维增加原理纤维增加复材的基体一般是聚合物，构造设计一般为层板理论：纤复材的性能与组分性能、组分分布、组分间的物化作用有关。单向长纤维1〕纵向强度与刚度①初始阶段时：可认为基体、纤维、复材具有一样的应变，沿纤维方向的应力由纤维与基体共同担当混合法那么：纤维和基体对复材的应力、弹性模量的奉献正比于各自的体积分数组分材料的载荷承载比与纤维的体积比和纤维与基体的弹性模量比有关，在给定的纤维/基体系统中，应提高纤维的体积分数②断裂强度：当基体的断裂应变＞纤维的断裂应变〔纤维先断裂〕：当Vf〔纤维体积分数〕小,基体能够担当纤维断裂后转移的全部载荷；V陶瓷基复合材料的强韧机理〔应用多，承受有机母体的热氧化和石墨化制取〕维无定形构造，强度为晶体硼的一般艺简洁，有碳化硅〔主要形式〕与裂纹转向纤维增韧:纤维脱黏、纤维拔出〔主要〕、纤维桥联,晶须产生一个使基体闭合的作用力消耗外载荷使材料韧性增加径比越大，增韧效果愈好。不同于基体和增加体，另成一相或多相。〔基体与增加体之间化学成分有显著变化的、能够彼此结合传递载荷的微小区域〕界面分类：共格、半共格、非共格①机械结合界面：靠增加体与基体间摩擦力结合，②溶解与润湿结合界面，界面发生原子集中和溶解，③反响结合界面：界面发生化学反响④交换反响结合界面，发生化学反响并解应力集中，物理性能不连续性，诱导性能3增加体的外表处理在增加体的外表进展涂层，具有浸润剂、偶联剂和助剂的功能，利于增