【正文】 ?返回 電纜橋架 樹脂基復(fù)合材料 應(yīng)用簡介 ?返回 風(fēng)力發(fā)電葉片 ?返回 汽車儲氣罐 ?返回 車站 ?返回 蔬菜大棚 ?返回 呼吸器氣瓶?返回 爬 梯 ?返回 保齡球 ?返回 旅游帳篷 ?返回 非常感謝大家對該課程的 支持與理解 祝各位同學(xué)取得優(yōu)異的成績！ 。而且在緊急停止時需用含飽和水蒸氣的空氣急冷?，F(xiàn)在已經(jīng)成為要求高速化、高精度化的精密機床中不可缺少的部分。用于機床的高速主軸的軸承，充分發(fā)揮陶瓷的輕量、低摩擦系數(shù)和高彈性模量等優(yōu)點。該零件已用于汽車，取得了好的效果。使用氣氛加壓燒結(jié) Si3N4，采用注射成形制成了轉(zhuǎn)子部分，并用活性金屬釬焊的方法制造了渦輪增壓器。 ?返回 ? 渦輪增壓器需要在 10幾萬 rpm的高速旋轉(zhuǎn)和 900℃ 的高溫條件下工作，同時承受熱應(yīng)力和機械應(yīng)力。 ?返回 SiC晶須強化 Al2O3復(fù)合材料斷裂韌性與 SiC晶須添加量之間的關(guān)系 ?返回 SiC添加 Al2O3燒結(jié)材料的斷裂韌性與顆粒長徑比之間的關(guān)系 ?返回 SiCTiC復(fù)合材料的斷裂韌性 ?返回 由 17枚這樣的部件可以組成外徑 220mm、內(nèi)徑 90mm的靜翼噴嘴。 ?返回 飛機發(fā)動機部件 鈦基合金 / 40%SiC單片纖維 ? 高溫性能好；增加強度；密度低；部件簡化；增加剛度。 ?返回 宇航望遠(yuǎn)鏡 Al合金 /20%碳長纖維 ? 軸向剛度好；密度低；超低軸向熱膨脹性；導(dǎo)電性好。 ?返回 自行車體 Al基合金 / 10%Al2O3 或 20%SiO2顆粒 ? 剛度好； ? 密度低； ? 抗疲勞性好。 ?返回 設(shè)備架 Al合金 /20%SiO2顆粒 ? 剛度高； ? 密度低； ? 導(dǎo)電性好。 溫度升高 鎢 +銅 銅熔化 銅氣化 熱量 熱量 ?返回 實例分析 柴油機活塞 ? Al合金 /Al2O3短纖維 ?良好的耐磨性； ?高溫強度； ?有選擇增強體的余地； ?良好的熱穩(wěn)定性； ?良好的導(dǎo)熱性。 ?返回 ?返回 金屬基復(fù)合材料 ? 剛度的增強 ?避免使用中的過度彈性變形 ?使用例：主動軸、儀表架、自行車主架、三叉戟導(dǎo)彈的慣性導(dǎo)向球等 ?雙體船 “ 美國之帆 ” 的交叉懸臂，長 10m，直徑 45cm，是迄今 MMC的最大零部件 ?返回 ?返回 金屬基復(fù)合材料的工程特性 ? 強度的增強 ?通過復(fù)合使強度提高 ?抗疲勞能力提高 ?延性下降 ?應(yīng)用例：飛機的降落齒輪、 ARALL（鋁與高分子長纖維交叉疊層） ?返回 金屬基復(fù)合材料的工程特性 ? 抗蠕變能力的增強 ?長纖維強化效果好 ?應(yīng)用例：噴氣式汽輪發(fā)動機、以輕質(zhì)材料取代鎳基高溫合金葉片和渦輪盤、長纖維強化的鈦 ?返回 金屬基復(fù)合材料的工程特性 ? 耐磨性能的增加 ?可使磨損率下降至基體的 1/10 ?表面具有好的耐磨性，其它區(qū)域仍有高的韌性、強度和導(dǎo)熱性 ?應(yīng)用例：噴氣式汽輪發(fā)動機、以輕質(zhì)材料取代鎳基高溫合金葉片和渦輪盤、長線強化的鈦 ?返回 金屬基復(fù)合材料的工程特性 ? 降低密度 ?Ni基合金中加入陶瓷纖維或顆粒 ?強度、抗蠕變、抗腐蝕、韌性 ?問題：界面反應(yīng)、脆性 ?Pb電極 ?注意污染的影響 ?碳纖維增強銅電纜 ?返回 金屬基復(fù)合材料的工程特性 ? 熱膨脹的控制 ?返回 實例分析 硼 /鋁 復(fù)合材料制品 ?返回 火箭儀器倉 ?返回 火箭低溫箱 ?返回 ?返回 發(fā)汗材料 火箭尾噴管喉襯 ? 3000度以上高溫、氣速 1000m/s、經(jīng)受固體顆粒沖刷 ?返回 發(fā)汗材料 先將高熔點金屬 （ 鎢：熔點 3410℃ ） 制成骨架 ， 再滲入低熔點金屬 （ 銅：熔點 1083℃ 、 沸點 2595℃ ） ， 制備成復(fù)合材料 。 ? 航天器上要求尺寸穩(wěn)定的構(gòu)件，如攝影機支架，太陽能帆板架， 衛(wèi)星接收發(fā)射天線等。 ? 大型板殼體，內(nèi)用 GF外包 CF制成夾層。 10. 混雜纖維復(fù)合材料 一 、 復(fù)合思想的延伸 二 、 常用纖維的性能缺陷 玻璃纖維 GF 碳纖維 CF 芳綸纖維 KF 疲勞壽命短 沖擊強度低 易老化 彈性模量低 破壞應(yīng)變小 橫向強度，抗壓差 不導(dǎo)電 導(dǎo)電 不導(dǎo)電 膨脹系數(shù)正 膨脹系數(shù)負(fù) 膨脹系數(shù)負(fù) 30元 /Kg 1000元 /Kg 300元 /Kg ?返回 三、混雜實例 ? 飛機機翼、直升機旋翼，可選價廉的 GF制作整體，用 CF或 KF補強 翼尖、翼緣。 抗氧化性不好 加入抗氧化性物質(zhì)，或用 SiC涂層。 材料 碳 /碳 聚丙乙烯 尼龍 /酚醛 高硅氧 /酚醛 Qq (千卡 /公斤 ) 11000～14000 1730 2490 4180 不同材料的有效燒蝕熱 ?返回 生物相容性好 可用于人體骨骼 ， 心臟瓣膜等 。 碳素材料性能比較 碳素材料強度與溫度的關(guān)系 ?返回 2． 熱學(xué)性能 熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性好，耐熱沖擊性極好。 ? 解決辦法： 熱梯度法沉積示意圖 ?返回 壓差法沉積示意圖 脈沖法沉積示意圖 ?返回 熱解碳與樹脂碳比較： ? 熱解碳 工藝簡單 ? 纖維不受損傷 ? 致密均勻、強度較高 ? 2500℃ 石墨化后，抗熱振性提高明顯，可有效防止燒蝕過程中的開裂剝落。 ?返回 (3)、 CVD熱解碳 高溫?zé)岱纸庑》肿犹細(xì)浠衔?， 在纖維坯體上沉積 活性碳 ， 然后石墨化 。 優(yōu)點 ： （ 與 瀝青比 ） ? 低粘度 （ 低溫 、 低壓 、 工藝性好 ） ? 純度高 ， 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定 。 噴涂成型工藝 ?返回 基體的獲得 (1)、瀝青基 瀝青中含大量苯環(huán)，含碳高，碳化收率高。 ? 纖維氈： 可用長纖維編織加強 。 ? 提高纖維編織工藝技術(shù) 。 ?返回 二 . 成型加工技術(shù) 關(guān)鍵技術(shù)： ? 提高致密度和均勻性 。 ? 具有極好的生物相容性。 ? C/C復(fù)合材料是伴隨航天工業(yè)的發(fā)展而成長的，是最理想的 燒蝕材料。 ? 由于石墨強度低 、 脆性大 ， 高速氣流沖蝕嚴(yán)重 。 ?返回 3． 聚合物水泥砂漿及混凝土的成型 ⑴ ． 砂漿配比 （ 一般用于表面工程 ） P/C = 5～ 20% W/C = ～ S/C = 2～ 3 按和易性確定 ⑵ ． 混凝土配比 （ 主干工程 ） P/C = 5～ 15% W/C = ～ S+G/C = 5～ 7 S/S+G = 40～ 50% ?返回 167。 (5)、離心成型法 離心成型 + 脫水。 ?返回 (3)、預(yù)混料澆鑄法 纖維與砂漿混合，鑄模成型。 ?返回 最終配方滿足耐久性要求 ?返回 ? 預(yù)應(yīng)力技術(shù) ?返回 ?返回 纖維增強水泥的成型 (1)、直接噴射法 砂漿配比： W/C = ～ ； S/C =～ 1 耐堿短切纖維： 12～ 50mm ；含量約 3～ 5% 。 提高水量 、 降低石料用量 ， 可提高和易性 。 加入狀態(tài)可以是單體、聚合物乳液、聚合物粉末。 聚合物部分取代水泥。 ? 粘補性好。 ? 韌性 ↗ ，剛度、脆性 ↘ 。 性能好 ， 價格較高 。 (2)、 聚合物混凝土 （ 可歸入聚合物基復(fù)合材料 ） 聚合物完全取代水泥 ， 作為集料的結(jié)合劑 。 ? 彈性模量要匹配 Ef Em ?返回 ?返回 聚合物改性 (1)、 聚合物浸漬 將已干固的混凝土構(gòu)件 ， 浸入聚合物單體或預(yù)聚體溶液中使其滲入空隙 ， 通過加熱聚合 、 固化形成聚合物填充 。 ? 膨脹系數(shù)要適當(dāng) af am ，產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力。 二、水泥基復(fù)合材料種類 ?返回 纖維增強水泥 可用纖維見下表： 為防止 Ca(OH)2和水對纖維的不利影響，水泥中需摻入礦渣、火山灰或粉煤灰等活性填料。 鋼筋與水泥相容性好 ， 耐堿 。 ?返回 混凝土 以水泥為基 ， 加入砂 、 石 ， 鋼筋 。 8. 水泥基復(fù)合材料 一 、 水泥的基本特性與增強方法 剛 /柔比高；抗壓 /抗拉比高； W/C比高 。 7. 玻璃 陶瓷基體的研究 。 5． 復(fù)合比與材料強度韌性的關(guān)系 。 3． 長纖維陶瓷復(fù)合材料的制備技術(shù) 。 ?返回 發(fā)展方向： 1． 高性能陶瓷纖維和晶須的制備技術(shù) 。 三、成型工藝 ?返回 3．浸漬法 長纖維編織或纏繞成型，浸漬陶瓷漿，干燥燒結(jié)。 （ 致密度不夠 ） 2． 熱壓燒結(jié)法 短纖維與陶瓷粉末混合 ， 模壓成型 ， 熱壓燒結(jié) 。 ?返回 1． 瓷漿澆鑄法 短纖維混合分散在陶瓷漿體中 ， 澆鑄 ， 吸水 ， 干燥 ， 燒結(jié) 。 如 SiC、 Si3N BN等 。 纖維彈性模量應(yīng)高于基體 。 均勻性 ↗ ：強度 ↗ ， 斷裂韌性影響不大 。 ? 排列方向 : 與主應(yīng)力平行 。m好 。 ?返回 (2)、 影響增強效果的因素 ? 尺寸因素 纖維過細(xì)反應(yīng)活性高 ， 過粗相當(dāng)于裂紋 。 可與 Al2O ZrO SiC、 Si3N4陶瓷復(fù)合 。 ?返回 ?返回 二、各種纖維增強陶瓷基 1． 金屬纖維 W、 Mo、 Ta、 Nb、 Cr、 Fe、 Ni、 Co、 不銹鋼絲 。 ? 裂紋轉(zhuǎn)向： 裂紋尖端受阻鈍化而轉(zhuǎn)向 ， 要消耗更多的表面能 。 ? 拔出效應(yīng)： 復(fù)合材料破斷 ， 纖維從基體中拔出要消耗部分能量 。 7. 陶瓷基復(fù)合材料 一 、 增韌補強機理 ? 負(fù)載轉(zhuǎn)移： 高彈纖維承受比基體更大的應(yīng)力，強度、韌性提高。 采用控制熔體冷凝速度 ， 在金屬基體內(nèi)生長出晶須 。 六、 C纖維增強金屬基復(fù)合材料 解決方法 ? 電鍍 Ta、 Ni、 Ag包覆 ? 涂覆 SiC、 TiC、 B4C等 ? 壓滲法 ? 復(fù)合纖維制備 C纖維具有很好的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)和自潤滑性能，價格也較 B纖維有優(yōu)勢，應(yīng)用前景光明。 ? 相容性差 。 解決辦法： ? 高速工藝 縮短高溫停留時間 ? 低溫工藝 850℃ 熱壓 15分鐘 ? 表面包覆 涂 SiC ? 合金化 提高基體穩(wěn)定性 ?返回 ?返回 存在問題 ? 浸潤性差 ， 難滲透 。 如濺射或電鍍 ?返回 五、鈦基復(fù)合材料 鈦及其合金是比強度 、 比剛度最好的基材 ， 耐蝕性和耐高溫性也很好 ， 易做耐熱件 。 ? 制備方法：熱壓法 、 液態(tài)滲透法 、 粉末冶金法 。 ?返回 四、鎳基復(fù)合材料 ? 熔點高 ， 耐氧化性好 ， 使用溫