复合材料基础知识

—名词解释复合材料:是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料.基体:在复合材料中,有一相是为连续相的, 复合材料中起到粘接增加体成为整体并转递载荷到增加体的主要组分之一增加体:在复合材料中,有一相是分散相,为复合材料中承受载荷的组分聚合物基复合材料:是以有机聚合物基为基体,连续纤维为增加材料组合而成的.:以金属为基体,以高强度的其次相为增加体而制得的复合材料.陶瓷基复合材料:基体为陶瓷,以纤维,晶须,颗粒为增加体,(纤维:碳纤维,玻璃纤维,硼纤维):以水泥为基体与其他材料组合而得到的具有性能的材料.碳/碳复合材料:由碳纤维或各种碳织物增加碳,或石墨化的树脂碳以及化学气相沉(CVD)碳所形成的复合材料,也称为碳纤维增加碳复合材料.玻璃钢:玻璃纤维增加热固性塑料(GFRP)是以玻璃纤维做为增加材料,热固性塑料(环氧树脂,酚醛树脂,不饱和聚酯树脂)做为基体的纤维增加塑料.:为使制品与模具分别而附于模具成型面的物质.复合材料的蠕变:固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。12CVD:化学气相沉积玻璃纤维:以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制,拉丝,纺纱,织布等工艺制造成的..,具有很高的比强度和比模量,.:以氧化铝为主要纤维组分的陶瓷纤维统称氧化纤维.18A玻璃:(有碱玻璃纤维),类似于窗玻璃及玻璃瓶钠钙玻璃.由于含碱量高,强度低,对潮气侵蚀极为敏感.E玻璃:(无碱玻璃纤维),以钙铝硼硅酸盐组成的玻璃纤维.这种纤维强度较高,耐热性,能抗大气侵蚀,化学稳定性也好,但不耐碱,最大的特点是电性能好,也称做电气玻璃.S玻璃:镁铝硅酸玻璃纤维,具有高的比强度.M玻璃:高模量玻璃玻璃纤维增加环氧树脂:指玻璃纤维做为增加材料,环氧树脂做为基体的纤维增加塑料.玻璃纤维增加酚醛树脂:指玻璃纤维做为增加材料,以酚醛树脂做为基体的纤维增加塑料.玻璃纤维增聚酯树脂指玻璃纤维做为增加材料,以不饱和聚酯做为基体的纤维增加塑料.单模,对模:手糊成型模具分单模和对模.单模分阳模和阴模.等代设计法:指在载荷和使用环境不变的条件下,用一样外形的复合材料层合板来代替其他材料,并用原来的材料的设计方法进展设计,以保证强度或刚度.,参与适量的水后成为塑性浆体,既能在空气中,水中硬化,并能将砂,石等散粒或纤维材料结实地胶结在一起的水硬性胶凝材料.二 重要学问复合材料中的基体有三种主要作用A力学上:粘结纤维,保护纤维,传递应力B物理上:耐热性,电性能 解性,耐水性,老化性{固结增加相,均衡载荷和传递应力,保持根本性质}复合材料的界面的作用和效应作用:起载荷传递作用,效应:a传递效应,b不连续效应,cd诱导效应复合材料的可设计性以及意义,如何设计防腐蚀(碱性)玻璃纤维增加塑料?复合材料的可设计性:材料的性能,外形,以及物理,化学性能都可以通过复合材料的基体和增加材料的选择以及工艺的选择来实现各种不同的需求.增加材料的外表处理,沃兰的构造式,沃兰和有机硅烷对玻璃纤维外表处理的机理?增加材料的外表处理:为改善纤维外表的浸润性,提高界面结合力,对纤维进展的预处理.(就是在增加材料外表涂覆上一种称为外表处理的物质,这种外表处理剂包括浸润剂及一系列的偶联剂和助剂等物质,以利于增加材料与基体形成一个良好的粘结面,从而到达提高复合材料各种性能和目的.)玻璃纤维,碳纤维,硼纤维,芳纶的生产过程以及性能(优点和缺点),外表处理方法?一.玻璃纤维的性能:物理性能:1,拉伸强度高,防水,防霉,防蛀,耐高温存绝缘性能,缺点:具有脆性,不耐腐,对人的皮肤有刺激性.化学性能:除对氢氟酸,浓碱,浓.外表处理方法:前处理法,后处理法,迁移法二.碳纤维 A生产过程:拉丝-----牵伸------稳定-----碳化 石墨化B性能:物理性能:1,比重在1.5—2.0之间,2热膨系数与其他类纤维不同,具有各向异性,3导热率有方向性,随温度上升而降低,4有导电性, 化学性能:除能被氧化剂外,对一般酸碱是惰性的.C外表处理方法:氧化法,沉积化,电聚合法,电沉积法,等离子体处理.三,硼纤维:,强度高,模量高,密度小,,2化学稳定性好,但外表具有活性.四.芳伦:性能:1力学性能是拉伸强度高,弹性模量高,密度小,2热稳定性,耐火而不熔,3化学性能是有良好有耐介质性能,受酸碱的侵蚀,耐水性不好.处理方法:有机化学反响,等离子体处理.(优点和缺点)?不饱和聚酯树脂的固化过程:a胶凝阶段,bc完全固化阶段:1,工艺性能良好,如室温下粘度低,可以在室温下固化,在常压下成型2,3,B缺点:固化时体积收缩率较大成型时气味和毒性较大,耐热性,强度和模量都较低,简洁变形,7,玻璃纤维增加环氧树脂,玻璃纤维增加酚醛树脂,玻璃纤维增加聚酯树脂主要性能?比重小,比强度高,2良好的耐腐蚀性,在酸,碱,有机溶剂,海水等介中均很稳定.3,良好的电绝缘材料,4,不受电磁作用的影响5,保温,隔热,隔音,减振 刚性差铝基复合材料的制造与加工?铝基复合材料的制造:过程分为三个阶段:纤维排列,复合材料组分的组装压合和零件层压.加工:成型,连接,机械加工,热处理.陶瓷基复合材料的使用范围?晶须或者纤维增韧陶瓷基复合材料的制造工艺和成型加工方法?制造工艺:配料----成型 烧结 精加工.成型加工方法:1,2,3浸渍法RTM成型工艺,模压成型工艺和手糊成型工艺?RTM成型工艺:是一种闭模成型工艺方法,工艺过程为:将液态热固性树脂(不饱和聚酯)及固化剂,由计量设备分别从储桶内抽出,经静态混合器混合均匀,注人事先铺有玻璃纤维增加材料的密封模内,经固化,脱模,后加工而成制品.模压成型工艺:模压成型是一种对热固性树脂和热塑性树脂都适用的纤维复合材将定量的模塑料或颗粒状树脂与短纤维的混合物放入放开的金属对模中,闭模后加热使其熔化,并在压力作用下布满腔,形成与模腔一样外形的模制品,再经加热使树脂进下步发生交联反响而固化,或者冷却使热塑性树脂硬化,脱模后得到复合材料制品手糊成型工艺:手糊成型工艺是聚合物基复合材料制造中最早承受和最简洁的方法,是先在模具上涂刷含有固化剂的树脂混合物,再在其上铺贴一层按要求剪裁好的纤维织物,用刷牙,压辊或刮刀压挤织物,使其均匀浸胶并排解气泡后,再涂刷树脂混合物和铺贴其次层纤维织物,在确定压力作用下加热固化成型,或树脂体系固化时放出的热量固化成型(冷压成型)最终脱模得到制品.,拉丝时要的浸润剂的缘由?,1原丝中的纤维不散乱而能相互粘附在一起.2防止纤维间的磨损.3原丝相互间不粘结在一起.4便于纺织加工.金属基纤维复合材料的界面结合形式以及影响界面稳定性的因素?界面结合形式:12,3,反响结合影响界面稳定性的因素:1,物理方面的不稳定因素主要指在高温条件下增加纤维与基体之间的熔融.2化学方面的不稳定因素主要与复合材料在加工和使用过程中发生的界面化学作用有关,有连续界面反响,交换式界面反响和暂稳态界面变化.晶须增韧陶瓷基复合材料的强韧化机理?靠晶须的拔出桥连与裂纹转向机制对强度和韧性的提高产生突出奉献.晶须的拔出长lpo,当晶须某端距主裂