复合材料的分类学习.pptVIP

一、塑料基复合材料 作为机械工程材料，塑料的最大优点是密度小、耐腐蚀、可塑性好、易于加工成型。 缺点：强度低、弹性模量低、耐热性差。 改善的方法：复合材料，主要是增强。 使用最广泛的是纤维增强塑料。按纤维的性质可以把塑料基复合材料分为： 玻璃纤维增强塑料 碳纤维增强塑料 硼纤维增强塑料 碳化硅纤维增强塑料 Kevlar 纤维增强塑料 基体材料：热固性塑料、热塑性塑料 （一）玻璃纤维增强塑料 俗称玻璃钢。按照塑料的性质可以分为： 热塑性玻璃钢 热固性玻璃钢 1、热塑性玻璃钢 由体积分数为20～40%的玻璃纤维与60～80%的热塑性树脂组成。 具有高强度和高冲击韧性，良好的低温性能及低的热胀系数。 2、热固性玻璃钢 由体积分数为60～70%的玻璃纤维与30～40%的热固性树脂组成。 主要特点：密度小、强度高、比强度超过一般的高强钢，耐腐蚀、绝缘、绝热等。但弹性模量低，在300℃以下使用。 主要用于制造自重轻的受力构件和要求无磁性、绝缘、耐腐蚀的零件。 （二）碳纤维增强塑料 组成 由碳纤维与聚脂、酚醛、环氧、聚四氟乙烯等树脂组成的复合材料。 优点 低密度、高强度、高弹性模量、高比强度和比模量。 优良的抗疲劳性能、耐冲击性能、自润滑性、减摩耐磨性、耐腐蚀和耐热性。 复合材料的分类 复合材料的分类 第一节　概述 分类 性能特点 第二节　增强材料及其增强机制 增强材料 增强机制 第三节　常用复合材料 第一节　概述 复合材料 两种或者两种以上的不同性质的材料，通过不同的工艺方法人工合成的多相材料。 在现代工程中对材料的要求越来越苛刻，特别是在航天、航海及交通运输领域。 例如，要求飞机结构材料既有低的密度，又具有高的强度、刚度、韧性、耐磨及耐蚀性。 通常高强度材料的密度也高，增大强度或刚度则会降低材料的韧性。 这种材料优异性能的组合是单一材料无法满足的。 复合材料 玻璃纤维增强风机叶片 玻璃纤维增强尼龙车轮 玻璃纤维增强塑料制自行车 复合材料制小船 复合材料制防弹衣 特点 复合材料既保持组成材料各自的最佳特性，又具有组合后的新特性。 材料 断裂能/ J 玻璃纤维 7.5×10-4 常用树脂 2.26×10-2 热固性玻璃钢 17.6 例1： 热固性玻璃钢＝热固性树脂＋玻璃纤维 热固性玻璃钢：强度高于热固性树脂 　　　　　　　脆性低于玻璃纤维 泥土＋稻草 水泥＋钢筋 例2：建筑材料（复合材料的应用） 复合材料使用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。 一、复合材料的分类 复合材料种类繁多，目前尚无统一的分类方法。 按基体相的性质分 金属基复合材料 非金属基复合材料 铝基复合材料钛基复合材料铜基复合材料 塑料基复合材料橡胶基复合材料陶瓷基复合材料 按增强相的形态分 纤维增强塑料（玻璃钢）纤维增强橡胶（轮胎）　纤维增强陶瓷　　　　　纤维增强金属 金属陶瓷　　　　　　弥散强化金属 纤维增强复合材料 颗粒增强复合材料 叠层复合材料 双层金属复合材料　　　　　　三层复合材料 纤维增强复合材料 颗粒增强复合材料 叠层复合材料 二、复合材料的性能特点 比强度和比模量高 　纤维增加材料的比强度及比模量远高于金属材料，特别是碳纤维－环氧树脂复合材料比强度是钢的8倍，比模量是钢的4倍。 抗疲劳和破断安全性好 　纤维增强复合材料对缺口及应力集中的敏感性小，纤维与基体界面能阻止疲劳裂纹的扩展，改变裂纹扩展的方向。 高温性能优良 　大多数增强纤维在高温下仍保持高的强度，如铝合金在400℃时弹性模量已降至近于0，而碳纤维增强后，在此温度下强度和弹性模量基本未变。 减振性能好 　复合材料的比模量大，故自振频率也高，可避免构件在工作状态下产生共振。 　纤维与基体界面有吸收振动能量的作用，所以纤维增强复合材料具有很好的减振性能。 第二节 增强材料及其增强机制 复合材料是一种由基体matrix 和增强相reinforced phase 组成的多相材料，通常基体为连续相，而增强相为分散相。 复合材料 基体 增强相 金属材料、高分子材料、陶瓷材料 颗粒增强材料、纤维增强材料、片状增强材料 一、增强材料 增强效果最明显、应用最广。主要有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、硼纤维、碳化硅纤维和氧化铝纤维等 （一）纤维增强材料 玻璃纤维 由熔融玻璃经拉丝制成纤维； 密度2.4～2.7，与铝相近，弹性模量低于金属，但比强度和比模量高； 耐热性好，软化温度550～580℃； 耐蚀性好，除氢氟酸、浓碱、浓磷酸外，对其它溶剂有良好的化学稳定性； 不吸水、不燃烧、尺寸稳定、隔热、吸声、绝缘、透过电磁波等； 制取方便，价格便宜，是应用最广的增强纤维。 碳纤维 将有机纤维（如粘胶纤维、聚丙烯腈纤维、沥青纤维等）在惰性气氛中经高温碳化而制成