复合材料的复合理论与界面.pptVIP

二、纤维增强树脂基复合材料 1.玻璃纤维及其增强的树脂基复合材料 （1）玻璃纤维 玻璃脆性很大，但是将熔融态玻璃以极快的速度拉制成纤维，就具有一定的柔韧性，可纺织成纱或各种形式的玻璃布。 玻璃纤维的性能特点有： 抗拉强度很高。纤维越细，强度越高。 耐热性低。 化学稳定性高。 脆性较大。 第三十一页，共七十页。 （2）玻璃纤维增强的树脂基复合材料 玻璃纤维增强的树脂基复合材料，即玻璃钢。玻璃钢分为热固性玻璃钢和热塑性玻璃钢两类。 热固性玻璃钢是以玻璃纤维为增强材料和以热固性树脂为基体的复合材料。热固性玻璃钢应用极广，从各种机器的护罩到形状复杂的构件，从各种车辆的车身到不同用途的配件，以及石油化工中的耐蚀、耐压容器及管道等。 热塑性玻璃钢是以玻璃纤维为增强材料和以热塑性树脂为基体的复合材料。玻璃纤维增强尼龙可替代非铁金属制造轴承、轴承架和齿轮等精密零件，还可制造电工部件和汽车上的仪表盘、前后车灯。 第三十二页，共七十页。 2.碳纤维及其增强的树脂基复合材料 （1）碳纤维 碳纤维由有机纤维经高温碳化而成，工业广泛应用聚烯腈纤维、黏胶纤维和沥青纤维制造的碳纤维。 碳纤维的特点： 密度低，弹性模量高和强度高。 高温、低温力学性能好。 具有高的耐蚀性、导电性以及低的摩擦系数。 它的主要缺点是脆性大，表面光滑，与树脂结合力比玻璃纤维的还差，常需要表面处理来改善与基体的结合力。 第三十三页，共七十页。 （2）碳纤维增强的树脂基复合材料 基体：这类材料的基体树脂用的最多的是环氧树脂、酚醛树脂和聚四氟乙烯。 特性：这类材料的密度低，强度高，弹性模量大，疲劳强度高，冲击韧度高，化学稳定性高。摩擦系数小，导热性好，总之比玻璃钢的性能优越，是一种新型结构材料。 应用：可以用作宇宙飞行器和外层材料，人造卫星和火箭的机架、壳体和天线构架。还可以用作机器的齿轮、轴承等受载、磨损件。 第三十四页，共七十页。 3.硼纤维及其增强的树脂基复合材料 （1）硼纤维 是由硼气相沉积在钨丝上制取的，纤维外表面为硼，心部为硼化钨。 硼纤维的密度为2.6g·cm-3，抗拉强度高达3.45×103MPa，弹性模量为4.14×105MPa。比强度与玻璃纤维的接近，但比模量较玻璃纤维的高5倍，而且耐热性高。硼纤维的缺点是密度高，纤维直径大。 第三十五页，共七十页。 （2）硼纤维增强的树脂基复合材料 基体：这类材料主要用的的基体树脂是环氧树脂、聚羡压胺树脂和聚苯并咪唑 。 特性：硼纤维增强树脂基复合材料的抗压强度和抗剪切强度很高，抗蠕变能力强，硬度和弹性模量高，并且具有很高的疲劳强度和耐辐射性能。对水、有机溶剂、润滑剂等很稳定。由于硼纤维是半导体，所以其复合材料的导热性和导电性都很好。 应用：硼纤维增强树脂基复合材料主要用于航空和宇航工业，制造翼面、仪表盘、转子、压气机片叶片、直升机螺旋浆叶的传动轴等。 第三十六页，共七十页。 4.聚芳酰胺纤维及其增强的树脂基复合材料 （1）聚芳酰胺纤维 在商业上称为芳纶。据称是由苯二酰氯和对苯二胺缩聚而成的。 聚芳酰胺纤维的抗拉强度不及碳纤维的抗拉强度，密度低，比密度超高了玻璃纤维、碳纤维和硼纤维的比密度，韧性好；抗蠕变性能突出，还具有耐疲劳性能好、易加工、耐腐蚀和电绝缘性能好等特点。 第三十七页，共七十页。 （2）聚芳酰胺纤维增强的树脂基复合材料 特性：聚芳酰胺纤维本身是聚合物，所以与树脂基体相容性好，能形成结合力强的理想界面。这种纤维增强的环氧树脂，抗拉强度大于玻璃纤维增强的环氧树脂，类似碳纤维增强的环氧树脂。聚芳酰胺纤维增强的树脂基复合材料的塑性与金属的相似，耐冲击性超过碳纤维树脂的耐冲击性，减振性好，耐疲劳性也比玻璃钢的好，但抗压强度较低。 应用：目前这种复合材料主要用于航天、航空、造船和汽车工业。 第三十八页，共七十页。 5.高性能天然纤维及其增强的树脂基复合材料 （1）高性能天然纤维 麻和竹类天然纤维因其抗拉强度比其他天然纤维的高，可称其为高性能天然纤维。 虽然麻和竹类的抗拉强度比玻璃纤维的低，但是麻尤其是苎麻纤维的比强度与玻璃纤维的接近，竹的性能可与单向玻璃纤维聚酯板和中碳钢的性能媲美。 （2）高性能天然纤维增强的树脂基复合材料 这些复合材料中的基体主要是环氧树脂、脲醛树脂。其产品已用于轿车的内饰品、吸噪声板和轮廓等。国内也开展了一些工作，但处于研究阶段，没有很多的工程应用，主要用于建筑装饰、家具面板、游艇和器皿等。 第三十九页，共七十页。 6.晶须及其增强的树脂基复合材料 （1）晶须 晶须是直径小于30μm、长度只有只有几毫米的针状单晶体，其