復(fù)合材料第一章復(fù)合材料的概念、分類及其發(fā)展歷程(編輯修改稿)
2024-11-14 13:12 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 組元的特性 ，并賦予單一材料組元所不具備的優(yōu)良持殊性能。 24 (3) 復(fù)合材料具有 可設(shè)計(jì)性 。 復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)通常是一個(gè)相為連續(xù)相，稱為 基體 ；而另一相是以獨(dú)立的形態(tài)分布在整個(gè)連續(xù)相中的分散相，與連續(xù)相相比，這種分散相的性能優(yōu)越，會(huì)使材料的性能顯著增強(qiáng)，故常稱為 增強(qiáng)體 (也稱為增強(qiáng)材料、增強(qiáng)相等 )。 在大多數(shù)情況下，分散相較基體 硬 ， 強(qiáng)度和剛度 較基體大。分散相可以是纖維及其編織物，也可以是顆粒狀或彌散的填料。在基體與增強(qiáng)體之間存在著界面。 25 通過對(duì)各種定義、解釋加以總結(jié)，復(fù)合材料應(yīng)包括： 組元是人們根據(jù)材料設(shè)計(jì)的基本原則 有意識(shí)地選擇，至少包括兩種 物理和力學(xué)性能不同的 獨(dú)立組元 ，其中一組元的體積分?jǐn)?shù)一般不低于 20％，第二組元通常為纖維、晶須或顆粒； 復(fù)合材料是 人工制造 的，而非天然形成的。 復(fù)合材料的性質(zhì)取決于組元性質(zhì)的優(yōu)化組合，它應(yīng) 優(yōu)于獨(dú)立組元的性質(zhì) ，特別是強(qiáng)度、剛度、韌性和高溫性能。 26 復(fù)合材料在世界各國(guó)還沒有統(tǒng)一的名稱和命名方法，比較共同的趨勢(shì)是根據(jù) 增強(qiáng)體和基體的名稱 來(lái)命名，通常有以下三種情況： 復(fù)合材料的命名 27 （ 1） 強(qiáng)調(diào)基體時(shí) 以基體材料的名稱為主。如樹脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料等。 （ 2） 強(qiáng)調(diào)增強(qiáng)體時(shí) 以增強(qiáng)體材料的名稱為主。如玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、陶瓷顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料等。 28 （ 3） 基體材料 名稱與 增強(qiáng)體材料 并用。這種命名方法常用來(lái)表示某一種 具體的復(fù)合材料 ，習(xí)慣上把 增強(qiáng)體材料的名稱放在前面，基體材料的名稱放在后面 。 29 例如：“玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料”，或簡(jiǎn)稱為“ 玻璃纖維 /環(huán)氧樹脂復(fù)合材料 或 玻璃纖維 /環(huán)氧 ”。而我國(guó)則常把這類復(fù)合材料通稱為“玻璃鋼”。 碳纖維和金屬基體構(gòu)成的復(fù)合材料叫“金屬基復(fù)合材料”，也可寫為“ 碳／金屬?gòu)?fù)合材料 ”。碳纖維和碳構(gòu)成的復(fù)合材料叫 “碳／碳復(fù)合材料 ”。 30 國(guó)外還常用 英文編號(hào) 來(lái)表示，如 MMC（ Metal Matrix Composite） 表示金屬基復(fù)合材料， FRP（ Fiber Reinforced Plastics） 表示纖維增強(qiáng)塑料，而玻璃纖維 /環(huán)氧則表示為 GF/Epoxy, 或 G/Ep(GEp) 31 ３、 復(fù)合材料的分類 隨著材料品種不斷增加，人們?yōu)榱烁玫匮芯亢褪褂貌牧?，需要?duì)材料進(jìn)行分類。 材料的分類 ，歷史上有許多方法： 32 （１） 按材料的 化學(xué)性質(zhì) 分類 ，有金屬材料、非金屬材料之分。 （２） 按 物理性質(zhì) 分類 ，有絕緣材料、磁性材料、遠(yuǎn)光材料、半導(dǎo)體材料、導(dǎo)電材料等。 （３） 按 用途 分類 ，有航空材料、電工材料、建筑材料、包裝材料等。 材料的分類 33 復(fù)合材料的 分類方法也很多，常見的 分類方法 有以下幾種： 一、按 增強(qiáng)材料形態(tài) 分為以下三類 纖維 增強(qiáng)復(fù)合材料： 纖維復(fù)合材料：作為分散相的長(zhǎng)纖維的兩個(gè)端點(diǎn)都位于復(fù)合材料的邊界處； 纖維復(fù)合材料：短纖維、晶須無(wú)規(guī)則地分散在基體材料中； 34 顆粒 增強(qiáng)復(fù)合材料：微小顆粒狀增強(qiáng)材料分散在基體中； 板狀 增強(qiáng)體、編織復(fù)合材料：以 平面二維 或 立體三維物為增強(qiáng)材料與基體復(fù)合而成。 其他增強(qiáng)體：層疊、骨架、涂層、片狀、天然增強(qiáng)體 35 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)示意圖 a)層疊復(fù)合 b)連續(xù)纖維復(fù)合 c)細(xì)粒復(fù)合 d)短切纖維復(fù)合 36 纖維 增強(qiáng)復(fù)合材料 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料分為以下五種： ① 玻璃纖維 復(fù)合材料； ② 碳纖維 復(fù)合材料； ③ 有機(jī)纖維 （芳香族聚酰胺纖維、芳香族聚酯纖維、聚烯烴纖維等）復(fù)合材料； ④ 金屬纖維 （如鎢絲、不銹鋼絲等）復(fù)合材料； ⑤ 陶瓷纖維 （如氧化
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