（编）第6章复合材料的制备详解.pptVIP

第6章 复合材料的制备 6.1 复合材料的基本概念和性能 6.2 几种复合材料 6.3 复合材料的制备方法 复合材料的制备,有许多工艺方法。 纤维的处理、分散、致密化等问题,对复合材料的性能影响较大,需要使用许多新方法。 增强颗粒一般不用或很少用特殊处理，因此颗粒增强复合材料多沿用传统的制备工艺。 6.3.1 复合材料的制备工艺 复合材料的传统制备工艺主要包括： 增强物的制备、成型和固化（烧结）三个部分。 其中增强物的制备包括粉体和纤维以及晶须的制备。 几种常用纤维的制备 1、玻璃纤维（Glass Fiber） 玻璃纤维是由各种金属氧化物的硅酸盐经熔融后以快的速度抽丝而成。质地柔软，可纺织成各种玻璃布、带等。伸长率和热膨胀系数小，耐腐蚀，耐高温性能较好，价格便宜，品种多。缺点是不耐磨、易折断，易受机械损伤。 2、碳纤维 碳纤维是由有机纤维经固相反应转变而成的纤维状聚合物碳。含碳量95%左右的称为碳纤维；含碳量99%左右的称为石墨纤维。碳纤维比重小，比强度、比模量大，耐热性和耐腐蚀性好，成本低，批生产量大，是一类极为重要的高性能增强剂。 3、硼纤维（Boron Fiber） 制备工艺：化学气相沉积（CVD）。 2BCl 3 + 3H 2 ? 2B ? + 6HCl ? 4、氧化铝纤维 (Alumina Fiber ) 氧化铝纤维是多晶纤维，具有很好的机械性能 以 及耐热性和抗氧化性。 制备氧化铝纤维的方法较多， 有 ? -、? -、 ?-Al2O3 连续纤维和?-Al2O3 短纤维。 ? -Al2O3 与树脂及熔融金属的相容性好. 氧化铝纤 维主要用于金属基复合材料。缺点是 密度较大。 5、碳化硅纤维 碳化硅纤维具有很高的比强度、比刚度，耐腐 蚀、抗热震、热膨胀系数小、热传导系数大等优 点, 同时还具有良好的抗氧化和高温性能，其室 温性能 可保持到1200?C。其成本下降的潜力很大。 适合于制备树脂、金属及陶瓷基复合材料。 碳化硅纤维的制备方法有先驱体转化法和 CVD法两种。 6. 有机纤维 Organic Fibers 晶须（Whisker） 晶须是指具有一定长径比和截面积小于52 ? 10-5 cm2 的单晶纤维材料。其直径为0.1到几个微米， 长度为数十到数千微米。 但具有实用价值的晶须的直径约为1-10微米， 长径比在5–100之间。 晶须是含缺陷很少的单晶纤维，其拉伸强度接 近其纯晶体的理论强度。 晶须的制备方法有： 化学气相沉积（CVD）法、溶胶-凝胶法、气液 固法、液相生长法、固相生长法和原位生长法等。 制备陶瓷晶须经常采用CVD法: 即通过气体原料在高温下反应，并沉积在衬底 上而长成晶须。 CVD 法制备 SiC 晶须的基本反应式为： CH3SiCl3（g）+ H2 ? SiC? + HCl（g） CVD 法制备难溶金属氮化物和碳化物的基本 反应式为： 2MCl4（g）+ 4H2 +N2 = 2MN（s）?+ 8HCl（g） MCl4（g）+ CH2 = MC（s）? + 4HCl（g） 聚合物复合材料（PMC）制备工艺 聚合物复合材料的分类 1 纤维增强（FRC） （1）按纤维形态： 连续纤维和非连续纤维； （2）按铺层方式：单向；织物；三维； （3）按纤维种类：玻璃纤维；碳纤维；芳纶（Kevlar）纤维；混杂纤维； 2 晶须增强（WRC） 3 粒子增强（PRC） 聚合物复合材料（PMC）制备工艺 1 预浸料 / 预混料制备 预浸料是指定向排列的连续纤维（单向、织物） 浸渍 树脂后所形成的厚度均匀的薄片状半成品。 预混料是指不连续纤维浸渍树脂或与树脂混合后所形成 的较厚的片（SMC、GMT）团状（BMC）或粒状半成品以及 注射模塑料（IMC）。 SMC片状模塑料； GMT玻璃毡增强热塑性塑料; BMC团状模塑料； IMC颗粒状注射模塑料； 金属基复合材料（MMC）制备工艺 金属基复合材料制备工艺的分类： 1）固态法：真空热压扩散结合、热等静压、超塑性成型 / 扩散结合、模压、粉末冶金法。 2）液态法：液态浸渗、真空压铸、反压铸造、半固态铸造。 3）喷射成型法：等离子喷涂成型、喷射成型。 4）原位生长法。 金属基复合材料（MMC）制备方法 1 粉末冶金法（非连续增强相金属基复合材料制备工艺） 粉末冶金法也是一种制备非连续增强相金属基复合材料常采用的工艺。其优点如下： 1）与液相法相比，制备温度低，