復(fù)合材料知識點復(fù)習

第一章概論物質(zhì)與材料〔材料〕進展的四T鐵器時代T1.1復(fù)合材料的定義與特點復(fù)合材料：由兩種或兩種以上物理和化學性質(zhì)不同的物質(zhì)，用適當?shù)墓に嚪椒ńM合起來，而得到的具有復(fù)合效應(yīng)的多相固體材料。特點：①人為選擇復(fù)合材料的組分和比例，具有極強的可設(shè)計性。應(yīng)有關(guān)合材料的特點。的擴展,破壞是漸漸進展的，破壞前有明顯的預(yù)兆。②減震性好，復(fù)合材料中的基體界面具有吸震力氣,因而振動阻尼高。耐燒蝕材料。④工藝性好，制造制品的工藝簡潔，并且過載時平安性好。4.3.2碳纖維CF1〕氧化法〔氣相、液相、陽極電解氧化〕2〕外表晶須化法〔將CF在高溫的晶須生長爐CF與基體的粘結(jié)力3〕蒸汽沉積法〔高溫裂解乙快或甲烷生成的碳沉積在CF上，沉積的碳活性大，增加界面結(jié)合力〕4〕電沉積法〔CF外表〕等離子體法4界面表征方法〔表征界面的形態(tài)、成分、構(gòu)造、剩余應(yīng)力、結(jié)合強度〕界面形態(tài)的表征.透射電鏡TEM是把經(jīng)加速和聚攏的電子束〔波長很短〕投射到特別薄的樣品〔nm級別〕上，電子與樣TEM0.2nm。襯度：兩像點間的明暗差異〔質(zhì)厚襯度、相位襯度、衍射襯度〕.掃描電鏡SEM〔界面形貌和界面層斷裂面觀看〕〕觀看。二次電子是指被入射電子轟擊出來的核外電子。譜、ATM;結(jié)晶學構(gòu)造：TEM,HRTEMATM原子力顯微鏡：當針尖與樣品充分接近相互之間存在相互斥力時，檢測該斥力可獲界面成分的表征：化學元素的組成〔TEMSEM,XRD〕還有俄歇能譜AES,X光電子能譜XPS第五章聚合物基復(fù)材1分類增加體：晶須、顆粒、纖維〔BF,GF,CF〕按基體分：熱固性樹脂基〔環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚酰亞胺〕，熱塑性樹脂基〔胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚烯燼〕1.2特點機械強度超過金屬〕抗疲乏性能好〔纖維與基體的界面能阻擋裂紋的擴展，破壞有征兆吸取大量熱可設(shè)計性強，成型工藝簡潔缺點：抗沖擊強度差，橫向強度低，韌性差第六章陶瓷基復(fù)合材料1陶瓷耐高溫、硬度高、耐磨損、耐腐蝕、脆性在共價鍵中移動的派納力大。6.2強韌化途徑：顆粒彌散增韌、纖維〔晶須〕補強增韌、層狀復(fù)合增韌、氧化倍相變增機理：對基體起增韌作用強度良好。選擇：6碳碳復(fù)合材料石墨特點：耐高溫、導熱性好、彈性模量高、耐燒蝕但韌性差碳碳復(fù)材特點：.復(fù)材全部由碳組成，在不同T下保持良好的物化性能、力學性能.高比強度比模量.高燒蝕熱，低燒蝕速率，燒蝕均勻，耐3000℃高溫，導熱性好.耐磨損耐疲乏，性能穩(wěn)定，耐腐蝕，耐氧化性差5,具有良好的生物相容性性能：1?力學性能：脆性材料，有假塑性效應(yīng)〔增加體的取向變增加。應(yīng)用：火箭發(fā)動機噴管、剎車裝置、機身材料，航空航天構(gòu)造部件，可作為熱防護材料，減重，提高載荷。制備工藝：粉體制備、增加體制備和預(yù)處理、成型〔模壓、擠壓、流延成型、注射成型〕和燒結(jié)組成與命名以增加體和基體共同命名時：玻璃纖維增加環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料p、w、干下標T顆粒、晶須、纖維MMCs金屬基復(fù)合材料，聚合物基復(fù)合材料PMCs,陶瓷CMCs分類按基體：聚合物基，金屬基，無機非金屬基〔〕―<復(fù)合材料按纖維增加體種類：玻璃纖維、碳纖維、有機纖維、陶瓷纖維_按增加體形態(tài)：連續(xù)纖維，短纖維，顆粒，晶須增加近代的復(fù)合材料以1942年制出的玻璃纖維增加塑料為起點其次章增加體〕纖維是具有較大長徑比的材料，具有較高的強度，良好的柔曲性，高比強度，高比模量，與基體相容性好，本錢低工藝學好玻璃纖維：非晶型無機纖維，二氧化硅〔形成骨架，高熔點〕和其他元素的堿金屬氧化物〔二氧化硅提高GF化學穩(wěn)定性，堿金屬降低熔點和穩(wěn)定性，改善制備工藝〕①性能T力學：無屈服無塑性，脆性特征，拉伸強度高，模量較低，直徑越小，長度越短，含堿量越低，拉伸強度越高，與水作用強度降低T熱性能：T電性能：電絕緣性能優(yōu)，在纖維外表涂石墨或金屬成為導電纖維T玻璃耐酸堿、有機溶劑性能好，玻璃纖維耐蝕性能變差E無堿玻璃纖維：絕緣，機械性能強，耐水性好C中堿玻璃纖維：耐酸性好〔酸與硅酸鹽生成氧化硅保護膜〕，耐水性差，A有堿玻璃纖維②構(gòu)造：微晶構(gòu)造假說和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造假說，GF為無定形構(gòu)造，三維網(wǎng)狀構(gòu)造，各向同性。直徑在微米級別。③制備：培蝸法，池窯法〔50%〕硼纖維半導體性質(zhì)，硬度僅次于金剛石，在芯材〔鴇絲〕上沉積不定型的原子硼，具有高強度、高模量和高硬度,〔鴇絲和碳絲〕T外表能高〕進展涂層〔碳化硅〕阻擋界面的有害反響構(gòu)造：無定形硼，1220面體，碳纖維碳纖維是有機纖維經(jīng)過固相反響轉(zhuǎn)變而成的多晶纖維狀聚合物碳，無機非金屬材料〔不屬于有機、無極纖維〕，8微米，密度小①分類：按原絲類型分為聚丙烯月青PAN基〔拉伸強度高〕、粘膠基〔拉伸模量大〕、纖維基碳纖維②制備：有機纖維碳化法〔并非全部有機纖維都能制備碳纖維〕拉絲〔紡絲〕T牽引T穩(wěn)定化〔加熱預(yù)氧化處理〕T碳化〔惰性氣氛1000?2023℃,形成碳纖維，非碳原子被移除〕T石墨化〔靈氣下2023?3000℃石墨化結(jié)晶，碳纖維轉(zhuǎn)變?yōu)槭w維〕T外表處理〔碳的活性低，提高外表活性〕石墨化程度隨溫度上升而提高，模量也隨之增加化學腐蝕、低電阻、高導熱、低熱膨脹具有柔順性和可編織性〔氧化性差,裂縫、空穴、氣泡〕0.11微米〕高比強度、比模量、高溫抗氧化性、耐燒蝕性、耐沖擊性好制備：化學氣相沉積法：碳化硅沉積在芯絲外表晶須：直徑小于3微米的單晶體生長的短纖維特點：單晶直徑小缺陷少，強度高、模量大，有陶瓷晶須〔氧化鋁和碳化硅晶須〕和金屬〔銅、鐵、鍥〕晶須制備：焦化法〔原料稻谷制備碳化硅晶須〕CVD〔碳化硅〕、氣相反響法〔氧化鋁晶須和石墨晶須〕電弧法〔碳及石墨晶須〕、氣固法、氣液固法〔碳化硅及碳晶須〕〔增加效果不及晶須和纖維〕分類：剛性顆?！蔡沾深w?！秤刑寄?制造熱構(gòu)造零件、軸承延性顆粒：金屬顆粒參加陶瓷、玻璃等脆性基體增加韌性6有機高分子纖維：芳香族聚酰胺纖維〔芳香族聚酰胺樹脂紡成的纖維〕烯纖維PPTA〔聚對苯二甲酰對苯二胺〕堿，耐水性差，耐磨性好，絕緣〔溶解性差，耐光性差，抗壓強度低〕第三章符合理論復(fù)合效應(yīng)復(fù)合效應(yīng)是指將組分A、B兩種材料復(fù)合起來，得到同時具有兩種組分的性能特征的綜合效果。線性效應(yīng).平均效應(yīng)〔混合效應(yīng)〕：復(fù)材的某項性能Kc二組成各組分的性.平行效應(yīng)：Kc與某一組分的性能相當.相補效應(yīng)：組分復(fù)合后，互補缺點產(chǎn)生優(yōu)異的綜合性能.相抵效應(yīng)：〔負的效應(yīng)〕2.2非線性效應(yīng).〔信息轉(zhuǎn)換功能的組分復(fù)合起來,使一樣的功能得到復(fù)合，而不同的功能得到的轉(zhuǎn)換。如壓磁效應(yīng)X磁阻效應(yīng)T壓阻效應(yīng).誘導效應(yīng)：在復(fù)材兩相的界面上,一項對另一項產(chǎn)生誘導作用，形成的界面層上有特別構(gòu)造，使復(fù)材在傳遞載荷的力氣上有特別性.將不具備某種性能的各組分復(fù)合后產(chǎn)生單個組分不具有的逝性熊.共振效應(yīng)：A組分與另一組份復(fù)合后使其大局部性能受到抑制，某一性能能充分發(fā)揮.33.1顆粒〔p〕增加機制顆粒在基體中彌散均勻分布，阻礙位錯運動，提高位錯密度強化基體，提高強度。夠大，位錯可以通過顆粒，發(fā)生位錯切過現(xiàn)象。顆粒阻礙位錯運動的力氣越強，強化效果越好。②顆粒未切過機制〔顆粒尺寸在nm級別，自身強度高〕顆粒彌散分布在基體中，無法被位錯切過，外加載荷由基體擔當。1〕奧羅萬機制〔高溫高外加應(yīng)力〕：位錯通過彌散顆粒消逝拱彎現(xiàn)象，留下位錯環(huán)，尺寸2〕位錯攀移機制〔高溫低外加應(yīng)力〕——局部和完整攀移〔位錯攀移越過粒子后從粒子處脫離的最大外力——脫離門檻應(yīng)力和攀移門檻〔位錯攀移粒子時所需應(yīng)力〕是奧羅萬應(yīng)力〔位錯通過顆粒的臨界應(yīng)力〕和松弛參數(shù)K的函數(shù)K<0.94,體系的門檻是脫離門檻應(yīng)力,K>0.94,是局部門檻應(yīng)力③顆粒增加的其他機制Hall-Petch強化是通過增加體顆粒的釘扎作用〔可釘扎基體的位錯、晶界,亞晶界〕，細化基體晶粒的細晶強化作用〔非直接的強化機制〕膨脹系數(shù)的差異會在顆粒四周產(chǎn)生剩余應(yīng)力場，導致在基體中擴展的裂紋偏轉(zhuǎn)方向時需消耗更多的能量，使位錯密度增加從而強化基體④影響顆粒強化的因素：顆粒的自身性質(zhì)、與基體的結(jié)合界面、基體的性質(zhì)、制備工藝3.2纖維增加原理纖維增加復(fù)材的基體一般是聚合物，構(gòu)造設(shè)計一般為層板理論：纖復(fù)材的性能與組分性能、組分分布、組分間的物化作用有關(guān)。單向長纖維1〕縱向強度與剛度①初始階段時：可認為基體、纖維、復(fù)材具有一樣的應(yīng)變，沿纖維方向的應(yīng)力由纖維與基體共同擔當混合法那么：纖維和基體對復(fù)材的應(yīng)力、彈性模量的奉獻正比于各自的體積分數(shù)組分材料的載荷承載比與纖維的體積比和纖維與基體的彈性模量比有關(guān)，在給定的纖維/基體系統(tǒng)中，應(yīng)提高纖維的體積分數(shù)②斷裂強度：當基體的斷裂應(yīng)變＞纖維的斷裂應(yīng)變〔纖維先斷裂〕：當Vf〔纖維體積分數(shù)〕小,基體能夠擔當纖維斷裂后轉(zhuǎn)移的全部載荷；V陶瓷基復(fù)合材料的強韌機理〔應(yīng)用多，承受有機母體的熱氧化和石墨化制取〕維無定形構(gòu)造，強度為晶體硼的一般藝簡潔，有碳化硅〔主要形式〕與裂紋轉(zhuǎn)向纖維增韌:纖維脫黏、纖維拔出〔主要〕、纖維橋聯(lián),晶須產(chǎn)生一個使基體閉合的作用力消耗外載荷使材料韌性增加徑比越大，增韌效果愈好。不同于基體和增加體，另成一相或多相?！不w與增加體之間化學成分有顯著變化的、能夠彼此結(jié)合傳遞載荷的微小區(qū)域〕界面分類：共格、半共格、非共格①機械結(jié)合界面：靠增加體與基體間摩擦力結(jié)合，②溶解與潤濕結(jié)合界面，界面發(fā)生原子集中和溶解，③反響結(jié)合界面：界面發(fā)生化學反響④交換反響結(jié)合界面，發(fā)生化學反響并解應(yīng)力集中，物理性能不連續(xù)性，誘導性能3增加體的外表處理在增加體的外表進展涂層，具有浸潤劑、偶聯(lián)劑和助劑的功能，利于增