高一化學上冊第四章復合材料知識點

1、高一化學上冊第四章復合材料知識點第一章概論1、復合材科的定義、組分功能和作用：定義：由兩種或兩種以上物理和化學性質不同的物質組合而成的一種多相固 體材料。復合后的產物為固體時才稱為復合材料，為氣體或液體不能稱為復合材 料。組分：其組分相對獨立，通常有一相連續(xù)相，稱為基體，另一相分散相，稱 為增強相 增強體 。功能和作用：復合材料既可以保持原材料的特點，又能發(fā)揮組合后的新特征， 可以根據需要進行設計，從而最合理地到達使用所要求的性能。2、復合材料的命名強調基體，以基體材料的名稱為主，如樹脂基復合材料，金屬基復合材料， 陶瓷基復合材料等 ;強調增強體，以增強體材料的名稱為主，如玻璃纖維增強復合材料

2、，碳纖維 增強復合材料，陶瓷顆粒增強復合材料 ;基體材料與增強體材料名稱并用，如玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料玻璃鋼。3、復合材料的分類方式按基體材料類型分：聚合物基復合材料，金屬基復合材料，無機非金屬基復 合材料 ;按增強材料種類分： 玻璃纖維復合材料， 碳纖維復合材料， 有機纖維復合 材料，金屬纖維復合材料，陶瓷纖維復合材料 ;按增強材料形態(tài)分：連續(xù)纖維復合材料，短纖維復合材料，粒狀填料復合材 料，編制復合材料 ;按用途分：結構復合材料，功能復合材料 ;4、常用的基體材料及各自的適用范圍輕金屬基體主要包括鋁基和鎂基,用于450C左右；鈦合金及鈦鋁金屬間化合 物作基體的復合材料，適用溫度650

3、C左右，鎳、鉆基復合材料可在1200C使用。 5、常用熱固性基體復合材料：環(huán)氧樹脂，熱固性聚酰亞胺樹脂。常用熱塑性基體復合材料：聚醚醚酮，聚苯硫醚，聚醚砜，熱塑性聚酰亞胺。 常用陶瓷基體復合材料：玻璃，氧化物陶瓷，非氧化物陶瓷，無機膠凝材料 ;6、 玻璃和玻璃陶瓷的定義及不同玻璃是無機材料經高溫熔融、冷卻硬化而得到的一種非晶態(tài)固體 ;玻璃陶瓷是 將特定組成的玻璃進行晶化熱處理，在玻璃內部均勻析出大量微小晶體并進一步 長大，形成致密的微晶相 ;玻璃相充填于晶界， 得到的像陶瓷一樣的多晶固體材料。7 、氧化物陶瓷有哪些，屬于什么結構：氧化物陶瓷主要為單相多晶結構，主 要有 Al2O3 ， MgO，

4、 SiO2， ZrO2 ，莫來石等 ;8、非氧化物陶瓷有：碳化硅，氮化硅。9、什么是復合材料的界面，復合材料的界面效應以及作用如何實現復合材料基體與增強體接觸構成的界面， 是一層具有一定厚度 納米以上 、結 構隨基體和增強體而異、與基體和增強體有明顯差異的新相界面相 界面層。它是增強相和基體相連接的 “紐帶 ，也是應力和其他信息傳遞的 “橋梁 。界面作用產生的效應：傳遞效應界面能傳遞力，即將外力傳遞給增強物， 起到基體和增強物之間的橋梁作用；阻斷效應結適宜當的界面有阻止裂紋擴展、 中斷材料破壞、減緩應力集中的作用：不連續(xù)效應在界面上產生物理性能的不連 續(xù)性和界面摩擦出現的現象，如抗電性、電感應

5、性、磁性、耐熱性等；散射和吸收效應光波、聲波、熱彈性波、沖擊波等在界面產生散射和吸收，如透光性、隔熱性、耐 沖擊性等；誘導效應增強物的外表結構使聚合物基體與之接觸的結構，由于誘導作用而發(fā)生改變而產生一些現象，如強的彈性、低的膨脹性、耐沖擊性等。10、金屬基復合材料的界面類型及各自特點1類型： I 類界面相比照擬平整，只有分子層厚度，界面除了原組成物質外， 根本不含其它物質 ;II 類界面為犬牙交錯的溶解擴散界面， 基體的合金元素和雜質 可能在界面上富集或貧化 ;III 類界面那么含有亞微級的界面反響產物層。2相容性特點： I 類界面纖維與基體互不反響亦不溶解 ;II 類界面纖維與基體互 不反響

6、但相互溶解 ;III 類界面纖維與基體反響形成界面反響層。第二章復合材料的復合原理及界面1、彌散增強和顆粒增強的原理1彌散增強：復合材料是由彌散顆粒與基體復合而成，荷載主要由基體承當， 彌散微粒阻礙基體的位錯運動， 微粒阻礙基體位錯運動能力越大， 增強效果愈大， 微粒尺寸越小，體積分數越高，強化效果越好。2顆粒增強：復合材料是由尺寸較大 直徑大于1m顆粒與基體復合而成，載 荷主要由基體承當，但增強顆粒也承受載荷并約束基體的變形，顆粒阻止基體位 錯運動的能力越大， 增強效果越好 ;顆粒尺寸越小， 體積分數越高， 顆粒對復合材 料的增強效果越好。2、什么是混合法那么，其反映什么規(guī)律 混合法那么復合

7、材料力學性能同組分之間的關系： ?c?fVf?mVm ， Ec=EfVf+EmVm式中？為應力，E為彈性模量，V為體積百分比，c、m和f分別 代表復合材料、基體和纖維 ;反映的規(guī)律：纖維基體對復合材料平均性能的奉獻正比于它們各自的體積分數。 3、金屬基復合材料界面及改性方法有哪些金屬基復合材料界面結合方式：化學結合物理結合擴散結合機械結 合。界面改性方法：纖維外表改性及涂層處理，金屬基體合金化，優(yōu)化制 備工藝方法和參數。4、界面反響對金屬基復合材料有什么影響界面反響和反響程度 弱界面反響、 中等程度界面反響、 強界面反響 決定了界 面的結構和性能，其主要行為有：增強了金屬基體與增強體界面的結合

8、強度; 產生脆性的界面反響產物；造成增強體損傷和改變基體成分。 第三章復合材料 的增強材料1、 玻璃纖維的分類：無堿玻璃纖維堿含量小于 1% 、中堿玻璃纖維 1.5%12.5%之間 、有堿玻璃纖維 堿性氧化物含量大于 12% 、特種玻璃纖維。2、玻璃纖維是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經高溫熔制、拉絲、絡紗、織布等 工藝制成，單絲直徑為幾微米到幾十微米。3、玻璃纖維的化學組成：二氧化硅、三氧化二硼、氧化鈣、三氧化二鋁等。4、玻璃纖維的物理性能：外觀和比重：外表光滑，密度2.164.30g/cm3;表面積大拉伸強度高，耐磨性和耐折性差，熱性能：導熱系數小、耐熱性較 高，電性能：取決于化學組成、溫度和濕

9、度無堿纖維的電絕緣性比有堿纖維優(yōu) 越，堿金屬離子增加，電絕緣性能變差;溫度升高，電阻率下降 ;濕度增加電阻率下降，光學性能：玻璃纖維的透光性比玻璃差，玻璃纖維可用于通信領域以傳送光束或光學物象。5、影響玻璃纖維化學穩(wěn)定性因素：玻璃纖維的化學成分，纖維比外表增大其相應的耐腐蝕性降低，侵蝕介質體積和溫度溫度升高，化學穩(wěn)定性降低:介質體積越大，對纖維侵蝕越嚴重 6、玻璃纖維的制造方法：坩堝法、池窯拉絲法。7、玻璃纖維制造怎樣防止外表損傷玻璃纖維制造工藝三個步驟制球、拉絲、紡織?？梢栽谠诶z過程中用浸潤 劑，它的作用： 原絲中的纖維不散亂而能相互粘附在一起， 防止纖維間磨損， 便于紡織加工。8、碳纖維

10、是有機纖維經固相反響轉變而成的纖維狀聚合物碳。含碳95%左右的稱為碳纖維，含碳量 99%左右的稱為石墨纖維。9、碳纖維的分類：根據力學性能分類：高性能碳纖維、低性能碳纖維 根據原絲類型分類：聚丙烯腈基纖維、瀝青基碳纖維、纖維基碳纖維、其他 基纖維基碳纖維根據功能分類：受力用碳纖維、耐焰碳纖維、活性炭纖維、導電用碳纖維、 潤滑用碳纖維、耐磨用碳纖維10、碳纖維的制造方法：先驅體轉化法 有機纖維碳化法 原材料有人造絲 膠 黏纖維 、聚丙烯腈纖維、 瀝青基碳纖維 ;工藝過程： 5 個階段： 拉絲、牽引、穩(wěn)定、 碳化、石墨化。11、氧化鋁纖維的根本組成主要分為：氧化鋁，含有少量的SIO2 、 B203

11、 或Zr2O3 、MgO 等。12、碳化硅纖維制備的工藝：化學氣相沉積法 CVD法，燒結法先驅體 轉化法 1化學氣相沉積法： 它的結構可大致分成四層由纖維中心向外依次為芯絲、 富 碳的碳化硅層、碳化硅層、外外表富硅涂層。制備的步驟：反響氣體向熱芯絲 外表遷移擴散， 反響氣體被熱芯絲外表吸附， 反響氣體在熱芯絲外表上裂解， 反響尾氣的分解和向外擴散。13、芳綸纖維的性能：優(yōu)異的拉伸強度和拉伸模量、優(yōu)良的減震性、耐磨性、 耐沖擊性、抗疲勞性、尺寸穩(wěn)定性、耐化學腐蝕、低膨脹、低導熱、不燃不熔、 電絕緣、透磁性、密度小。缺點：熱膨脹系數具有各向異性、耐光性差、耐老化 能力差、溶解差、抗壓強度差、吸濕性

12、強。14、晶須：是以單晶結構生長的直徑極小的短纖維，由于直徑小15、晶須的 性能：晶須沒有顯著的疲勞效應，具有比纖維增強體更優(yōu)異的高溫性能和蠕 變性能，它的延伸率與玻璃纖維接近，彈性模量與硼纖維相當。16、顆粒增韌的三種機制：相變增韌和微裂紋增韌、復合材料中的第二種顆 粒使裂紋擴展路徑發(fā)生改變、混合增韌。17、剛性顆粒增強體：指具有高強度、高模量、耐熱、耐磨、耐高溫的陶瓷 和石墨等非金屬顆粒，如碳化硅、氧化鋁、氮化硅、碳化鈦、碳化硼、石墨、細 金剛石等。 18、延性顆粒增強體：主要為金屬顆粒，一般是參加到陶瓷、玻璃和 微晶玻璃等脆性基體中，目的是增加基體材料的韌性。第四章聚合物基復合材料1、環(huán)

13、氧樹脂：是 種分子中含有兩個或兩個以上活性環(huán)氧基團的高分子化合 物。粘附力強 樹脂中含有極性的醚鍵和羥基酸、堿對固化反響起促進作用、已固化的樹脂有良好的壓縮性能，良好的耐水、耐化學介質和耐燒蝕性能，良好的 尺寸穩(wěn)定性和耐久性。2、聚酰亞胺樹脂 PI:是一類耐高溫樹脂，它通常有熱固 性不熔性和熱塑性兩類。3、聚酯樹脂與環(huán)氧、酚醛樹脂相比：工藝性良好， 室溫下固化，常壓下成型，工藝裝置簡單；聚酯樹脂固化后綜合性能良好， 力學 性能不如酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂；固化過程中無揮發(fā)物逸出，制品的致密性好；價格比環(huán)氧樹脂低得多，只比酚醛樹脂略貴一些；不飽和聚酯樹脂的缺點是固化 時體積收縮率大、耐熱性差等，主要用

14、于一般民用工業(yè)和生活用品中。4、聚合物原材料設計選擇原那么：比強度、比剛度高原那么，材料與結構的 使用環(huán)境相適應的原那么，滿足結構特殊性要求的原那么，滿足工藝性要求的原 那么，本錢低、效益高的原那么。5、RTM 成型法：是一種樹脂注入成型法。制造工藝主要分五步：增強纖維的預成型片材的制作 ；將纖維的預成型片材鋪設在模型中：給模型加壓，使鋪設的纖維的預成型片材在模型內按產品形狀預成型;利用低壓將樹脂注入模型，使樹脂均勻地滲透到纖維的預成型片材中;在模型內加熱固化。RTM 優(yōu)點：本錢低，質量高，產品尺寸形狀穩(wěn)定，可以適應多種固化樹脂和 熱塑性樹脂，也可以兩種以上的不同增強纖維的組合復合材料的成型，

15、還可以適 應多種二維編織和三維編制的復合材料制品的成型。第五章金屬基復合材料的制造方法1、固態(tài)法：是指在金屬基復合材料中基體處于固態(tài)下制造金屬基復合材料的方法 ;包括：1粉末冶金法：是用于制備與成型非連續(xù)增強型金屬基復合材料的一種傳統(tǒng)的 固態(tài)工藝法。它既可適用于連續(xù)、長纖維增強 .又可用于短纖維、顆?；蚓ы氃鰪?的金屬基復合材料。優(yōu)點：增強材料與基體金屬粉末以任何比例混合；對增強材料與基體互相濕潤的要求不高，使顆?；蚓ы毦鶆蚍植荚诮饘倩鶑秃喜牧系幕w中；采用熱等靜壓工藝時，一般不會產生偏聚等缺陷；可進行二次加工，得到所需形狀的復合 材料部件的毛坯。缺點：工藝過程比擬復雜；制備鋁基復合材料時，

16、防止鋁粉 爆炸。2固態(tài)擴散結合法： 是將固態(tài)的纖維與金屬適當地組合， 在加壓、 加熱條件下 使它們相互擴散結合成復合材料的方法。 包括熱壓擴散法、 熱等靜壓法、 熱軋法、 熱拉和熱擠壓。其中熱壓擴散法三個關鍵步驟： 纖維的排布;復合材料的疊合和真空封裝; 熱壓 最關鍵 。為了保證性能符合要求，熱壓過程中要控制好熱壓工藝參數 熱 壓溫度、壓力和時間 。2、液態(tài)法：是指在金屬基復合材料的制造過程中，金屬基體處于熔融狀態(tài)下 與固體增強物復合的方法。包括鑄造法、熔鑄復合法、熔融金屬浸滲法、真空壓力、浸漬法、噴射沉積法。與固態(tài)法相比，液態(tài)法的工藝及設備相對簡便易行 ;1鑄造法包括高壓凝固鑄造法、真空吸鑄

17、法、攪拌鑄造法、壓力鑄造法。壓力鑄造法：指在壓力的作用下，將液態(tài)或半液態(tài)金屬基復合材料 或金屬 以一定速度充填壓鑄模型腔或增強材料預制體的空隙中，在壓力下快速凝固成型 而制備金屬基復合材料，包括澆入、加壓、固化和頂出。2噴射沉積法： 是一種將金屬熔體與增強顆粒在惰性氣體的推動下， 通過快速 凝固制備顆粒增強金屬基復合材料的方法。第六章陶瓷基復合材料1、陶瓷基體的分類 按組成化合物的元素 氧化物陶瓷基體：氧化鋁陶瓷基體，氧化鋯陶瓷基體，莫來石陶瓷基體碳化物陶瓷基體：碳化硅陶瓷基體，碳化硼陶瓷基體氮化物陶瓷基體：氮化硅陶瓷基體，氮化硼陶瓷基體2、陶瓷基復合材料存在的界面：機械結合，溶解和潤濕結合，

18、反響結 合，混合結合。3、陶瓷基復合材料成型加工技術1熱壓燒結成型法 常用 ：松使散的或成型的陶瓷基復合材料混合物在高溫 下，通過外加的壓力縱向 單軸加壓使其致密化的成型方法。熱壓燒結法主要工藝流程：纖維處理 -料漿浸滲-纏繞成布-制作預制片- 層疊成型熱壓燒結該方法的優(yōu)點：與無壓燒結相比，能降低燒結溫度，延長保濕時間，得到較細的晶粒：獲得高致密度，高性能的復合材料 ；材料性能重復性好，使用可 靠，控制熱壓模具的尺寸精度可以減少材料的加工余量 ;該方法的缺點：只能制作形狀簡單的零件 ；模具的消耗大，一次只能單件 或者少件燒結，本錢較高；由于熱壓力的方向性，材料性能有方向性，垂直于熱 壓方向的強度往往比平行于熱壓方向的強度要大一些。2直接氧化法：由液態(tài)浸漬法演變而來， ，利用熔融金屬直接與氧化反響制備 陶瓷錦復合材料的工藝方法，在融化金屬的外表形成所需的反響產物。3高聚物先驅體熱解成型法 又稱熱解法 ：通過對高聚物先驅體進行熱解，直 接獲取塊體陶瓷材料的方法。4化學氣相沉積成型法 CVD 法 ：