复合材料的特性.ppt
复合材料概论,教材：复合材料学,主编 周祖福武汉理工大学出版社,参考资料 1.复合材料原理闻荻江主编，武汉工业大学出版社。2.先进复合材料鲁云、朱世杰，机械工业出版社。,主要内容,第一篇 绪论 1 复合材料的特性第二篇 复合材料的基体材料 3 无机胶凝材料 5 聚合物材料第三篇 复合材料的增强材料 7 玻璃纤维及其制品 8 碳纤维 10 芳纶纤维 11 填料第四篇 复合材料各论 12 聚合物基复合材料 15 碳/碳复合材料 16 无机胶凝复合材料,第一篇 绪论,1 复合材料的特性1.1 引言 人类应用材料的水平与人类文明进步的历史过程之间的关系密切。近代物理与近代化学的发展，以及各种精密测试仪器和微观分析技术的出现，使人们对材料的研究由宏观现象的观测逐步深入到微观本质的探讨，由经验性的认识逐步深入到规律的认识。材料科学也由此逐步形成并日趋成熟。材料科学：一门应用性的基础学科。用化学组成和结构的原理来阐明材料性能的规律性，进而研究和发展具有指定性能的新材料。,任何一种单一材料有其若干突出的优点，但也存在一些明显的缺点，将两种或两种以上的单一材料，采用复合的方式可制得新的材料。复合材料保留了原有组分材料的优点，克服或弥补了缺点，并显示出一些新的性能。复合材料有很强的可设计性，是材料设计方面的一个突破。能够按照使用要求的性能设计制造新材料,1.2 复合材料的定义与命名1.2.1 复合材料的定义复合材料是由两种或两种以上单一材料构成的，具有一些新性能的材料由两个或两个以上独立的物理相，包含粘结材料（基体）和粒料、纤维或片状材料所组成的一种固体产物。,玻璃纤维增强高分子复合材料,1.2.2 复合材料的命名复合材料可根据增强材料与基体材料的名称来命名。增强材料的名称放在前面，基体材料的名称放在后面，再加上“复合材料”。碳纤维环氧树脂复合材料碳/环氧复合材料碳/金属复合材料碳/碳复合材料,1.3 复合材料的分类,材料,按材料的化学性质,金属材料,非金属材料,按材料的物理性质,绝缘材料,磁性材料,透光材料,导电材料,半导体材料,耐高温材料,按材料的用途,航空材料,建筑材料,电工材料,包装材料,耐烧蚀材料,复合材料的分类如下：,复合材料,根据增强原理,弥散增强型,粒子增强型,纤维增强型,复合过程的性质,化学复合的复合材料,物理复合的复合材料,自然复合的复合材料,根据复材的功能,电功能复合材料,热功能复合材料,光功能复合材料,。,粒子直径：150m，体积分数20%,粒子直径：0.010.1m，粒子体积分数：1%5%;,复合材料,根据基体材料,金属基复合材料,聚合物基复合材料,无机非金属基复合材料,增强纤维的类型,碳纤维复合材料,玻璃纤维复合材料,有机纤维复合材料,增强物的外形,连续纤维增强复合材料,纤维织物或片状纤维,短纤维增强,硼纤维复合材料,混杂纤维复合材料,粒状填料,化学组成,同质复合,异质复合,1.4 复合材料的特性,聚合物基复合材料（纤维-树脂复合材料 Fiber Reinforced Polymer or Fiber Reinforced Composite）是复合材料中发展最迅速、应用最广泛的一类复合材料 1.4.1 聚合物基复合材料的特性 比强度、比模量高,强度与密度之比,模量与密度之比,由表1-2可见：FRC的密度约为钢的1/5，铝的1/2 比模量：高模量碳纤维/环氧复合材料为钢的5倍，铝合金的4倍，钛合金的3.5倍作用：在强度和刚度相同的情况下，结构质量可以减轻，或尺寸减小。这在节省能源，提高构件的使用性能方面，是现有其他材料所不能比拟的。另外：其他基体的复合材料，凡是用作结构材料的，其比强度，比模量大都比原来单一的基体材料高得多。,耐疲劳性能好：疲劳破坏的种类不同：金属 突发性破坏 极限30%50%聚合物基复合材料 有预兆破坏 极限70%80%减震性好：受力结构的自振频率有关因素：结构形状 比模量的平方根同时，复合材料中的基体界面具有吸震能力，使材料的震动阻尼很高各向异性和可设计性：可以根据工程结构的载荷分布及使用条件的不同，选取相应的材料及铺层设计满足既定的要求。FRC的这一特点可以实现制件的优化设计，做到安全可靠、经济合理。,材料与结构的统一性制造材料的同时，获得了制件。复杂制件一次成型。零件数目减少-减轻了部件质量 降低了应力集中聚合物基复合材料存在的缺点：材料工艺的稳定性差材料性能的分散性大长期耐高温与环境老化性能不好抗冲击性能低横向强度和层间剪切强度不够好,1.5 复合材料的应用(1)在建筑工业中，广泛用于各种轻型结构房屋、建筑装饰及雕塑、卫生洁具、门及窗构件、地面等。(2)在化学工业中，主要用于各种防腐蚀管、罐、泵、阀门、贮槽及各种防腐设备的衬里。(3)在交通运输方面，汽车制造工业中，主要用于各种车身构件、仪表盘、车门等；在铁路运输中用于客车车厢、车门窗、水箱及各种通讯线路器材等。(4)在造船工业中，用于生产各种工作艇、渔船、潜水艇、救生艇、游艇及船上安装件等(5)体育用品中各种体育器材。如球拍、滑板、赛艇、皮艇、划桨等(6)在军械及航空工业中，用于生产子弹、弹壳、火炮护罩、雷达罩、机翼、直升机旗翼等。(7)在电器工业中，用于生产层压板、路灯灯具、带电操作工具等。(8)在机械制造工业中，玻璃钢叶片、风机、泵、齿轮等。,
