材料导论-复合材料.ppt
《材料导论-复合材料.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《材料导论-复合材料.ppt(50页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、2023/6/1,1,复合材料,李珍材料科学与化学工程学院2009-3-18,材料学导论,2023/6/1,2,材料为什么复合?,局限性:成分 结构 性能,2023/6/1,3,问题解决思路:,复合克服单一材料缺点,发挥复合后共同的优点复合的方式研究新材料的捷径 使材料有了很强的可设计性但由于单一材料自身的成分、结构形成的界面特征,目前并不是所有单一材料都能复合,新材料技术是工业革命和产业发展的先导,2023/6/1,5,网球拍材料发展,60年,木质球拍,70年代,金属球拍,今日,复合材料,如碳、玻璃、克维拉、高张力碳纤维,钛,超刚性碳纤维等材料单独使用或混合使用。、复合材料与木或铝比起来更轻
2、,更硬,更耐用也更能吸收震荡与振动。同时也让制造厂商在球拍的硬度,球感,击球性能的设计上有更大的伸展空间。,2023/6/1,6,飞机用材料的发展,70年代后以铝、钛、钢硼或碳纤维增强的复合材料。已成为飞机的基本结构材料。A38025%重量的部件由CFRP复合材料制造,其中22%为碳纤维增强塑料(CFRP),3%为铝合金和玻璃纤维超混杂复合材料层状结构的LARE纤维金属板。部件包括:减速板、垂直和水平稳定器、方向舵、升降舵、副翼、襟翼扰流板、起落架舱门等,1903 年12月17日莱特兄弟的第一架飞木材、布和钢,19101925年开始用钢管代替木材作机身骨架,用铝作蒙皮,40-50年代末全金属结
3、构飞机,60年代出现3倍音速的SR-71全钛高空高速侦察机和不锈钢占机体结构重量 69的XB-70轰炸机。,2023/6/1,7,A380,每位乘客的百公里能耗不到3升,比竞争机型的能耗低12%;空中巴士公司的A350超宽客机,复合材料结构将达62%,A350的百公里能耗预计只有2.5升/人,几乎可以跟现在的小汽车媲美。,2023/6/1,8,大飞机制造材料:北京航空材料研究院益小苏,70年代空客A300,复合材料占整架飞机的比重只有5%;06年面世超大型飞机A380,复合材料的比重已达23%;2010年A350超宽客机,其高性能轻质结构将达62%,成为空客公司第一架全复合材料机翼飞机。,飞机
4、的机身前舱部分可整体使用复合材料成型,2023/6/1,9,1950,1960,1970,1980,1990,2000,2010,2020,900,1100,1500,1300,材料的表面温度(),1700,单晶合金,普通铸件,定向凝固超级合金,共晶合金,弥散强化超级合金,隔热涂层,陶瓷复合材料碳-碳,新材料技术是工业革命和产业发展的先导,在发动机上应用的年份,叶片材料的发展历程,纤维增强超级合金,2023/6/1,10,新材料技术是工业革命和产业发展的先导,2023/6/1,11,2023/6/1,12,纤维混凝土井盖,铸铁井盖,纤维聚合物井盖,2023/6/1,13,讲授内容:,4.1 概
5、述 一、什么是复合材料 二、复合材料的命名 三、复合材料的分类 四、复合材料的发展历史 五、复合材料的发展趋势,4.3增强材料一、玻璃纤维二、碳纤维三、硼纤维四、碳化硅纤维五、芳纶纤维六、晶 须,4.2 复合材料的增强机制一、粒子增强型复合材料增强机制二、纤维增强复合材料的增强机制三、复合材料的界面四、复合材料的基本性能,4.4金属基复合材料4.5陶瓷基复合材料4.6聚合物基复合材料,2023/6/1,14,一、什么是复合材料?,复合材料(omposite materials)是由两种或两种以上化学性质或组织结构不同的材料组合而成的材料。以一种材料为基体(Matrix),另一种材料为增强体(r
6、einforcement)组合而成的材料。各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。,4.1 概述,复合材料船体,碳纤维密度:1.7g/cm3拉伸强度:35GPa拉伸模量:200700GPa芳纶密度:1.4gcm3拉伸模量:120150GPa,2023/6/1,15,复合材料是多相材料,主要包括基体相和增强相。,基体相:一种连续相,它把改善性能的增强相材料固结成一体,并起传递应力的作用。增强相起承受应力(结构复合材料)和显示功能(功能复合材料)的作用。,纤维增强高分子复合材料,2023/6/1,16,(1)基体与增强材料并用:增强材料/
7、基体材料“复合材料”如:碳纤维环氧树脂复合材料(2)强调基体材料时以基体为主:例:树脂基复合材料,金属基复合材料(3)强调增强材料时则以增强材料为主:如玻璃纤维增强复合材料 碳纤维增强复合材料等,二、复合材料的命名,2023/6/1,17,(1)基体材料类型,无机非金属基复合材料,金属基复合材料(石墨纤维增强镁),聚合物基复合材料,(2)增强纤维类型,有机纤维复合材料,玻璃纤维复合材料,碳纤维复合材料,硼纤维复合材料,混杂纤维复合材料,(3)增强物外形,粒子复合材料,纤维复合材料,层状复合材料,三、复合材料分类,2023/6/1,18,(4)材料作用,结构复合材料,功能复合材料,金属基复合材料
8、,陶瓷基复合材料,聚合物基复合材料,水泥基复合材料,导电导磁复合材料,阻尼吸声复合材料,屏蔽功能复合材料,摩擦磨损复合材料,2023/6/1,19,四、复合材料的发展历史远古时代出现。例如:古代草混在泥土中,做壁体的房顶,草混土就是原始的纤维增强复合材料;公元前埃及的金字塔就使用了石灰、火山灰等作粘结剂,并以砂石混合作为混凝土材料,这是原始的粒子分散复合材料。现代复合材料发展是近几十年的事:树脂基复合材料(玻璃钢)70年历史,金属基和无机非金属基复合材料的发展有30多年历史。,2023/6/1,20,国际:1932在美国诞生19401945(二次大战期间)玻璃纤维增强聚 酯军用雷达罩、飞机油箱
9、(美国)1944玻璃钢夹层结构,制造飞机机身(美国)1950直升飞机的螺旋浆(美国)60年代“北极星A”导弹发动机壳体(美国)1965年SMC压制汽车配件,浴盆(美国和日本)60年代热塑性树脂复合材料得到发展,主要用于汽车制造业 树脂基高性能复合材料已用于制造军用飞机的承力结构,近年来又逐步进入其他工业领域。60年代以来,树脂基复合材料得到飞快发展,从原材料、成型工艺、机械设备、产品种类、检验及应用等形成了完整的工业体系。发展途径:美国 军工民用为主 西欧各国:直接发展民用复合材料,(1)树脂基复合材料发展史,2023/6/1,21,我国:玻璃钢始于1958年,最初是军工产品起家,也注意到民用
10、品1958,手糊工艺制造玻璃钢船,层压和卷制工艺研制了玻璃钢板、管和火箭筒;1962,引进不饱和聚酯树脂生产线,研究飞机螺旋桨等;1970,手糊夹层结构板制造了大型玻璃钢雷达罩;1972,武汉工业大学、上海华东化工学院、哈尔滨建筑工筑学院三校设立复合材料专业,此后北京航空学院、西北工业大学、国防科技大学、哈尔滨工业大学等高等院校设立了复合材料专业。1971年以前主要是军工产品、70年代以后开始转向民用。,2023/6/1,22,研制起步较晚,发展迅速。60年代末期,美国首次成功将B/Al复合材料代替铝合金制作航天轨道飞行器中部壳体的衍架支柱以来而深受各国重视。70年代末期用高强度、高模量的耐热
11、纤维与(轻)金属复合,克服了树脂基复合材料耐热性差和不导电、导热性低等不足。金属基复合材料有优良导电和导热性,加上纤维增强体不仅提高了材料的强度和模量,而且降低了密度。此外,这种材料还具有耐疲劳、耐磨耗、高阻尼、不吸潮、不放气和膨胀系数低等特点,广泛用于航天航空等尖端技术领域,是理想的结构材料。,(2)金属基复合材料发展史,2023/6/1,23,陶瓷基复合材料:80年代开始发展陶瓷基复合材料,采用纤维补强陶瓷基体以提高韧性。主要目的是制造燃气涡轮叶片和其它耐热部件。无机粘接剂基复合材料:自1968年英国研究出抗碱玻纤之后,玻璃纤维增强水泥复合材料得到推广应用,目前已工业化生产。,(3)无机非
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 材料 导论 复合材料

链接地址:https://www.31ppt.com/p-5061574.html