复合材料(第二版)知识点复习

作条件下使用要求的形态和物理性状的物质人类(材料)发展的四大阶段：石器时代→青铜时代→铁器时代→人工合成时代的物化特性的性能不仅取决于各组分性能，同时与复合效应有关料比模量大类：玻璃纤维、碳纤维、有机纤维、陶瓷纤维2.1增强体(起到增韧、耐磨、耐热、耐蚀等提高和改善性能的作用)2.1.1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，含碱量越低，拉伸强度越高，与水作用强度降低②结构：微晶结构假说和网络结构假说，GF为无定形结构，三维网状结构，各③制备：坩埚法，池窑法(节能50%)制备：卤化硼反应法(钨丝和碳丝)→碳芯硼和钨芯硼，结构取决于硼的沉积条改善：需要对硼纤维表面(表面能高)进行涂层(碳化硅)阻止界面的有害反应过固相反应转变而成的多晶纤维状聚合物碳，无机非金属材料(不机、无极纤维)，直径约8微米，密度小纤维转变为石墨纤维)→表面处理(碳的活性低，提高表面活性)温度升高而提高，模量也随之增加温、抗化学腐蚀、低电阻、高导热、低热膨胀具有柔顺性和可编织性(有脆性，性能：吸波能力强(吸波隐身)高比强度、比模量、高温抗氧化性、耐烧蚀性、沉积在芯丝表面和金属(铜、铁、镍)晶须制备：焦化法(原料稻谷制备碳化硅晶须)、CVD(碳化硅)、气相反应法(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2.3颗粒(零维)增强体(增强效果不及晶须和纤维)分类：刚性颗粒(陶瓷颗粒)有碳化硅、碳化钛、碳化硼、石墨等可提高复合材能、耐磨性能、硬度和耐蚀性能→制造热结构零件、轴承增强韧性2.6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)、芳聚乙烯纤维PPTA(聚对苯二甲酰对苯二胺)高模量、耐高温、低密度韧性好，比强度极高，耐酸碱，耐水性差，耐磨性好，绝缘(溶解性差，耐光性差，抗压强度低)KC之和4.相抵效应：(负的效应)1.相乘效应：把两种具有能量(信息)转换功能的组分复合起来，使相同的功2.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，形成新的界3.3.1颗粒(p)增强机制①颗粒切过机制(颗粒直径较大，自身强度不高)1)奥罗万机制(高温高外加应力)：位错通过弥散颗粒出现拱弯现象，留下位寸约小，强化效果越好2)位错攀移机制(高温低外加应力)——局部和完整攀移应力(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K颗粒增强的其他机制ch亚晶界)，细化基体晶粒的细晶强化作用(非直接的强化机制)2)残余应力场强化机制：颗粒与基体存在的膨胀系数的差异会在颗粒四周产生强化机制：残余应力场使得基体中的位错密度增加从而强化基体纤维：碳纤维(应用多，采用有机母体的热氧化和石墨化制取)廉，表面的保护膜可增强与基体的连接硼纤维无定形结构，强度为晶体硼的一般晶须和纤维，但制备工艺简单，有碳化硅式)与裂纹转向纤维增韧：纤维脱黏、纤维拔出(主要)、纤维桥联基体闭合的作用力消耗外载荷使材料韧性增加分类：共格、半共格、非共格混合结合界面表面处理剂(偶联剂)为有机铬络合物类，含有机团R能与树脂反应,应用最广的是沃兰(R改变)，沃兰作用原理(偶联剂与纤维良好结合):①沃兰水解(氯原子水解变成羟基)CF具有沿纤维轴择优取向的同质多晶结构，使其与树脂的界面结合力不大，尤1)氧化法(气相、液相、阳极电解氧化)3)蒸汽沉积法(高温裂解乙炔或甲烷生成的碳沉积在CF上，沉积的碳活性大，4)电沉积法(电化学法使聚合物沉积在CF表面)5)等离子体法4.4界面表征方法(表征界面的形态、成分、结构、残余应力、结合强度)是把经加速和聚集的电子束(波长很短)投射到非常薄的样品(nm级别)上，衬度)构，一般情况下分辨率也在纳米级水平增强体：晶须、颗粒、纤维(BF,GF,CF芳纶纤维增强聚合物基复材)聚优点：高比强度比模量(机械强度超过金属)抗疲劳性能好(纤维与基体的界面能阻止裂纹的扩展，破坏有征兆坏，界面吸振能力吸收大量热差，横向强度低，韧性差，离子键越强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、氧化性模量和热膨胀系数匹配，高温、导热性好、弹性模量高、耐烧蚀但韧性差强度比模量磨损耐疲劳，性能稳定，耐腐蚀，