第三章 复合材料增强体.ppt

增强体应具有能明显提高基体某种所需性能的性能； 增强体应具有良好的化学稳定性； 与基体有良好润湿性。 增强体的分类 纤维类增强体 连续纤维、短纤维、单丝、束丝 颗粒类增强体 SiC、Al2O3、TiC、…… 晶须类增强体 人工条件下制造的细小单晶，呈棒状，直径0.2~1mm，长度几十微米 金属丝 铍丝、钢丝、不锈钢丝、钨丝，多用于金属基和水泥基复合材料 片状物增强体 Outline 玻璃纤维及其制品 炭纤维 芳纶纤维（有机纤维） 其他纤维 (２)铝硅酸盐玻璃纤维 　　铝硅酸盐玻璃纤维是以高岭土、铝矾土、蓝晶石等为原料，在高频炉、电弧炉或其它高温炉中熔化，用吹制法制成的玻璃纤维。 　　吹制法制成的纤维较短，可以捻丝成线，但强度较低。 　　铝硅酸盐玻璃纤维的化学组成特点是A12O3占50％以上，其熔化温度为1760℃，最高使用温度为1260℃。 　　铝硅酸盐玻璃纤维的主要用途是作绝缘材料和隔热材料，多用于火箭、喷气发动机、原子反应堆等。 2.3 空心玻璃纤维 　　空心玻璃纤维是采用铝硼硅酸盐玻璃原料，用特制拔丝炉拔丝制成。 　　空心玻璃纤维呈中空状态，质轻、刚性好，制成玻璃钢制品比一般的轻10％以上，而且弹性模量较高，适用于航空与海底装备。 　　另外，空心玻璃纤维的电性能好，导热系数低，但性质较脆。 　　空心玻璃纤维的直径为10--17um。毛细系数是空心玻璃纤维性能的重要因素。当体积重量为1.6 ~ 1.8 g/ cm3时，毛细系数为0.6--0.7。 3、碳纤维 3.1 概 述 　　碳纤维（Carbon Fibre, CF或Cf）的开发历史可追溯到19世纪末期，美国科学家爱迪生发明的白炽灯灯丝，而真正作为有使用价值并规模生产的碳纤维，则出现在二十世纪50年代末期。 　　1959年美国联合碳化公司(Union Carbide Corporation，UCC)以粘胶纤维(Viscose firber)为原丝制成商品名为“Hyfil Thornel”的纤维素基碳纤维(Rayon-based carbon firber)。 　　1962年日本炭素公司实现低模量聚丙烯脂基碳纤维(Polyacry lontrile--based carbon firber，PANCF)的工业化生产; 　　1963年英国航空材料研究所(Royal Aircraft Establishment，RAE)开发出高模量聚丙烯脂基碳纤维； 　　1965年日本群马大学试制成功以沥青或木质素为原料的通用型碳纤维； 　　1970年日本昊羽化学公司实现沥青基碳纤维Pitch-based carbon fiber的工业规模生产；　　 　　1968年美国金刚砂公司研制出商品名为“Kynol”的酚醛纤维Phenolic fibers; 　　1980年以酚醛纤维为原丝的活性碳纤维(Fibrous activated carbon)投放市场。 　　1988年，世界碳纤维总生产能力为10054吨/年，其中聚丙烯腈基碳纤维为7840吨，占总量的78％。日本是最大的聚丙烯腈基碳纤维生产国，生产能力约3400吨/年，占总量的43％。 　　美国的碳纤维主要用于航空航天领域，欧洲在航空航天、体育用品和工业方面的需求比较均衡，而日本则以体育器材为主。 　　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，是一种非金属材料。 　　碳纤维不属于有机纤维范畴，但从制备方法上看，它又不同于普通无机纤维。 　　碳纤维性能 　　①碳纤维具有重量轻、比强度大、模量高、耐热性高； 　　　②化学稳定性好，除硝酸等少数强酸外，几乎对所有药品均稳定；另外，碳纤维对碱也稳定。 　　 　　以碳纤维为增强剂的复合材料具有比钢强、比铝轻的特性，是一种目前最受重视的高性能材料之一。它在航空航天、军事、工业、体育器材等许多方面有着广泛的用途。 3．2　碳纤维的分类 　　当前，国内外巳商品化的碳纤维种类很多，一般可以根据原丝的类型、碳纤维的性能和碳纤维的用途等三种方法进行分类。 1．根据碳纤维的性能分类 　　(1) 高性能碳纤维 　　在高性能碳纤维中，有高强度碳纤维、高模量碳纤维、中模量碳纤维等。 　　(2)低性能碳纤维 　　这类碳纤维中，有耐火纤维、碳质纤维、石墨纤维等。 2．根据原丝类型分类 　　(1)聚丙烯腈基纤维； 　　(2)粘胶基碳纤维； 　　(3)沥青基碳纤维； 　　(4)木质素纤维基碳纤维； 　　(5)其他有机纤维基(各种天然纤维、再生纤维、缩合多环芳香族合成纤维)碳纤维。 3．根据碳纤维功能分类 　　　　　(1)受力结构用碳纤维 　　　　　(2)耐焰碳纤维 　　　　　(3)活性碳纤维(吸附活性) 　　　　　(4)导电用碳纤维 　　　　　(