金属工艺学第九章资料.pptVIP

纤维增强复合材料的强度和刚性与纤维方向密切相关。 纤维无规排列时，能获得基本各向同性的复合材料。均一方向的纤维使材料具有明显的各向异性。纤维采用正交编织，相互垂直的方向均具有好的性能。纤维采用三维编织，可获得各方向力学性能均优的材料。 纤维在基体中的不同分布方式 二、纤维的种类和性能 1、玻璃纤维：用量最大、价格最便宜。 2、碳纤维：化学性能与碳相似。 3、硼纤维：耐高温、强度、弹性模高。 4、金属纤维：成丝容易、弹性模量高。 5、陶瓷纤维：用于高温、高强复合材料。 玻璃纤维 碳纤维 SiC纤维 6、芳香族聚酰胺纤维: 强度、弹性模量高，耐热。 7、聚乙烯纤维: 韧性极好，密度非常小 。 8、晶须：是直径小于30?m，长度只有几毫米的针状单晶体，断面呈多角形, 是一种高强度材料。 分为金属晶须和陶瓷晶须。金属晶须中, Fe晶须已投入生产。工业生产的陶瓷晶须主要是SiC晶须。 SiC晶须 三、聚合物基纤维增强复合材料 通常用碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维增强高分子材料。 这类复合材料的性能较环氧树脂等基体有大幅度的提高，比强度也高得多。 材料种类 纵向抗拉强度? MPa 纵向弹性模量? GPa 环氧树脂? 69 6.9 环氧树脂 / E级玻璃纤维 1020 45 环氧树脂 / 碳纤维（高弹性） 1240 145 环氧树脂 / 芳纶纤维（49） 1380 76 环氧树脂 / 硼纤维（70 % Vf ） 1400-2100 210-280 聚合物基纤维增强复合材料零件 芳纶刹车片 碳纤维增强聚酰亚胺复合材料制航空发动机高温构件 复合材料在航空中的应用 美国F/A-18歼击机 美UH－60A型直升飞机 四、纤维增强金属基复合材料 金属的熔点高，故高强度纤维增强后的金属基复合材料（MMC）可以使用在较高温的工作环境之下。 常用的基体金属材料有铝合金、钛合金和镁合金。 作为增强体的连续纤维主要有硼纤维、SiC和C纤维；Al2O3纤维通常以短纤维的形式用于MMC中。 MMC的SEM照片 MMC虽强度和弹性模量（刚度）增加，但塑性和韧性因使用陶瓷纤维而有所降低。这在一定程度上限制了MMC的应用范围。 航天飞机内MMC (Al / B纤维)桁架 五、纤维增强陶瓷复合材料 陶瓷材料耐热、耐磨、耐蚀、抗氧化，但韧性低、难加工。在陶瓷材料中加入纤维增强，能大幅度提高强度，改善韧性，并提高使用温度。 陶瓷中增韧纤维受外力作用，因拔出而消耗能量，耗能越多材料韧性越好。 C/C复合材料 Si/Si复合材料 用晶须作为增强相可以显著提高复合材料的强度和弹性模量，但因为价格昂贵，目前仅在少数宇航器件上采用。现在发现，晶须 (如SiC 和Si3N4)能起到陶瓷材料增韧的作用。 ZnO晶须 自增韧Si3N4陶瓷 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * 4、陶瓷材料的工艺特点 陶瓷是脆性材料，大部分陶瓷是通过粉体成型和高温烧结来成形的，因此陶瓷是烧结体。 烧结体也是晶粒的聚集体，有晶粒和晶界，所存在的问题是其存在一定的气孔率。 Al2O3粉末的烧结组织 ZrO2陶瓷中的气孔 二、陶瓷材料的分类 1、按化学成分分类 可将陶瓷材料分为氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷及其它化合物陶瓷。 导电玻璃 玻璃幕墙 2、按使用的原材料分类 可将陶瓷材料分为普通陶瓷和特种陶瓷。 普通陶瓷以天然的岩石、矿石、黏土等材料作原料。 特种陶瓷采用人工合成的材料作原料。 3、按性能和用途分类 可将陶瓷材料分为结构陶瓷和功能陶瓷两类。 陶瓷零件 二 常用工业陶瓷 一、普通陶瓷 普通陶瓷是用粘土(Al2O3·2SiO2·2H2O)、长石(K2O·Al2O3·6SiO2，Na2O·Al2O3·6SiO2)和石英(SiO2)为原料，经成型、烧结而成的陶瓷。 其组织中主晶相为莫来石(3Al2O3·2SiO2)，占25~30%，玻璃相占35~60%，气相占1~3%。 普通陶瓷加工成型性好，成本低，产量大。 除日用陶瓷、瓷器外，大量用于电器、化工、建筑、纺织等工业部门。 景德镇瓷器 绝缘子 二、新型结构陶瓷 ⑴ 氧化铝陶瓷 氧化铝陶瓷以Al2O3为主要成分, 含有少量SiO2的陶瓷，又称高铝陶瓷。 Al2O3化工、耐磨陶瓷配件 Al2O3密封、气动陶瓷配件 单相Al2O3陶瓷组织 根据Al2O3含量不同分为75瓷(含75%Al2O3，又称刚玉-莫来