《高分子复合材料》课件-3.37硼纤维的定义

1.硼纤维的定义什么是硼纤维(boronfiber)?实为钨丝或碳纤维为芯、表层为硼的皮芯型复合纤维。直径有100、140及200μm，密度2.30～2.65g/cm3，强度3.2～5.2GPa，模量350～400GPa。是良好的增强材料，可与金属、塑料或陶瓷复合，制成高温结构用复合材料。硼纤维活性大，在制作复合材料时易与基体相互作用，影响材料的使用，故通常在其上涂敷碳化硼、碳化硅等涂料，以提高其惰性。它有什么优缺点呢?硼纤维是高性能复合材料重要的纤维增强体之一，属脆性材料，抗拉强度约3500兆帕，弹性模量400吉帕，密度只有钢材的1／4，抗压缩性能好。在惰性气体中，高温性能良好。在空气中超过500℃时，强度显著降低。硼纤维具有其他陶瓷纤维难以比拟的高强度、高模量和低密度等特点，是制备高性能复合材料用的重要增强纤维材料。由于其高的比强度和比模量，在航空、航天和军工领域获得广泛应用。其缺点就是价格相对与其他增强体复合材料偏高，实际生产生活中大规模推广应用有一定难度。硼纤维硼纤维是应航空航天领域对材料日益严苛的要求而发展起来的。最早应用于高级复合材料的增强体，比玻璃纤维的弹性模量约高5~7倍，且拉伸强度和压缩强度也高，不仅可以以纤维形式使用，且可以作为环氧树脂、铝和钛的增强体。2.硼纤维的结构和形态硼纤维的结构与性能

硼纤维是复合纤维：中心是钨丝，直径12~25μm；钨丝外硼纤维的中心是钨丝，直径12~25毫米；钨丝外是硼—钨区，元素硼向钨表面扩散，反应形成钨和硼的多种化合物；它的表面是无定形碳，细分分为两类。一类是钨芯硼纤维的表面具有玉米棒子似的结构，表面相当粗糙，呈瘤状形态，故与树脂具有较好的结合强度。是B-W区，元素B向W表面扩散，反应形成WB、W2B5、WB4等；外表是无定形碳。钨芯硼纤维表面具有玉米棒子似的结构，表面相当粗糙，呈瘤状形态，故与树脂具有较好的结合强度。涂B3C4后，可是表面光滑性增加。硼纤维的结构与性能碳另外一类是碳芯硼纤维的表面，由于碳芯经裂解气体处理，显得光滑，沉积硼后仍然保持光滑表面，从而使它与树脂的结合力较低，使复合材料的横向强度下降。芯硼纤维，由于碳芯经裂解气体处理，表面比较光滑，沉积硼后仍然保持光滑表面，从而使它与树脂的结合力较低，使复合材料的横向强度下降。硼纤维的结构与性能在200℃左右硼纤维性能基本不变；而在330℃、1000小时硼其次，我们还需要了解硼纤维的形态。硼纤维在200℃左右性能基本不变；而在330℃、1000小时硼纤维强度将损失70％；而加热到650℃时硼纤维强度将完全丧失。因此，它可作为树脂基复合材料增强体，而不宜作为金属基复合材料增强体，常温下，硼纤维惰性高；高于650℃时，硼纤维会与金属反应。纤维强度将损失70％；而加热到650℃时硼纤维强度将完全丧失。它可作为树脂基复合材料增强体，不宜作为金属基复合材料增强体，常温下，硼纤维惰性高；高于650℃时，硼纤维会与金属反应。硼纤维的结构与性能硼纤维性能的主要特点是弹性模量高，直径大，其复合材料纵向压缩强度高于任何纤维复合材料。但由于成本高，密度大，以及纤维直径大、质硬、不能编织，导致成型性较差，故目前已被碳纤维取代，很少用它制备树脂基复合材料，主要用于金属基复合材料如硼/铝及硼/钛复合材料。纤维性能的主要特点是弹性模量高，直径大，其复合材料纵向压缩强度高于任何纤维复合材料。但由于成本高，密度大，以及纤维直径大、质硬、不能编织，导致成型性较差，故目前已被碳纤维取代，很少用它制备树脂基复合材料，主要用于金属基复合材料如硼/铝及硼/钛复合材料。3.硼纤维的性能硼纤维的性能具有良好的力学性能、强度高、模量高、密度小。硼纤维具有耐高温和耐中子辐射性能。硼纤维的缺点工艺复杂，不易大量生产，其价格昂贵。由于钨丝的密度大，硼纤维的密度也大。硼纤维的密度为2.4~2.65g/cm3，拉伸强度为3.2~5.2GPa，弹性模量为350~400GPa。硼纤维的弯曲强度比拉伸强度高，其平均拉伸强度为310MPa，拉伸模量为420GPa。在室温下，硼纤维的化学稳定性好，但表面具有活性，不需要处理就能与树脂进行复合，而且所制得的复合材料具