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玖体育比分:復合材料的原材料ppt

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  • 素材授權:免費下載
  • 更新時間:2016-12-18
  • 素材類別:高校大學PPT
  • 素材格式:.ppt
  • 關鍵提要:工學
  • 素材版本:PowerPoint2003及以上版本(.ppt)
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這是一個關于復合材料的原材料ppt,主要介紹長纖維、晶須、強化體材料的性能、基體?;隊慊饗略嘏?。

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復合材料的原材料ppt

PPT內容

3.復合材料的原材料
       按材料在結構復合物中的作用,可分為基體材料和增強相材料,其中基體材料按材質又包括聚合物(有機材料)、金屬材料、陶瓷材料等;而增強材料按形態可分成纖維、晶須、顆粒增強材料等幾類。本章主要對纖維與晶須的制備方法及其在復合材料中的作用進行介紹。
纖維的名稱
纖維(總稱):Fiber
  連續纖維(長纖維) :Continuous    Filament  or   Filament
  短纖維(不連續纖維) :Stable   or Discontinuous    filament
  一根纖維:Mono Filament
  多根纖維:Multi Filament
  晶須:Whisker
cattle  moo-cow  moggy  calf  ox    beef beefsteak  cowhide  milk
纖維束的名稱
纖維束:Bundle 
不整齊的纖維束:Tow
長纖維的纖維束:Strand
長纖維的纖維束的單位:End
切為一定長度的長纖維束:Chopped strand
絲的名稱與稱呼
絲:Yarn
單絲:Single yarn
兩根以上長纖維并絲:Roving
索(細絲并擰成粗絲):Cord  or  Rope
梳條(排列整齊的纖維):Sliver
布的名稱與稱呼
非織布:Mat  短纖維或長纖維無定向配置,輥壓而成
非織布(氈):Felt
布 :Cloth 由經緯編織而成,有平紋Plain、斜紋Twill、緞紋Satin等
帶:Tape  寬度較窄,長度長
3.1 長纖維
作為復合材料強化體的纖維,從材質上講可以是金屬,氧化物、碳化物、氮化物、硼化物等陶瓷,從形態上可以是長纖維(連續纖維)、短纖維、晶須。現在的長纖維的直徑可以從7μm到140μm。由于制備技術的開發與進步,幾乎所有的無機化合物都可以制成纖維。陶瓷材料纖維化,特別是制成連續纖維,有利于充分發揮其特性。隨著復合材料的發展,也不斷開發出具有新的特征的纖維。
 3.1.1 陶瓷纖維的發展過程
 3.1.1 陶瓷纖維的發展過程(續)
3.1.2 玻璃纖維
玻璃纖維的制造工藝例
玻璃纖維
玻璃纖維
玻璃纖維的物理、化學性能幾乎由其化學組成所決定。現在所使用的主要有無堿玻璃、耐藥品的C玻璃、含堿的A玻璃、高拉伸強度的S玻璃以及特殊用途的玻璃等。由于玻璃纖維的直徑很小,單位質量所具有的表面積是普通玻璃的1000倍。所以對于普通玻璃來說不會成為問題的耐風化性、耐藥品性,表面電阻等,對于玻璃纖維來說都必須充分注意。例如玻璃纖維表面可能與空氣中的水分反應,產生風化,使強度等下降。連續纖維的直徑為3,4,5,6,7,9,10,13,16,24μm等。短纖維的直徑多為5~20μm。
玻璃纖維的最大特征是拉伸強度高,一根連續纖維的拉伸強度,E玻璃可達3400MPa,而S玻璃可達4800MPa。
玻璃長纖維的70%以上用于強化樹脂,其余的多用于電絕緣,工業機器等。
玻璃纖維
玻璃纖維
玻璃纖維
3.1.3  高熔點金屬纖維
種類:Ta、Mo、W、Nb、Ni與不銹鋼纖維等
制備方法:拔絲
特點:直徑可以自由地選擇。通常10~600μm。
優點:
斷裂之前可以有百分之幾的延伸率
復合后斷裂能量大幅提高
具有導電性
可以獲得一些新的性能
缺點與主要問題
密度較大
纖維高溫下的氧化
再結晶等引起纖維的脆性
熱膨脹系數存在有差異產生熱膨脹與收縮的不匹配
3.1.4  碳纖維
   碳纖維可以用以下原材料制得:人造絲、石油(或煤的蒸溜殘碴)以及PAN等。其特性也因原材料而有所差別。
1) 以人造絲作為原材料
   該方法最早是1959年開發的。該類纖維主要是在美國生產,用于碳-碳復合材料。但是由于其碳化收得率較低(約25%),且性能與其它碳纖維相比較低,現在已逐漸被PAN原料的碳纖維所取代。
碳纖維(以瀝青為原料)
碳纖維(以PAN為原料) polyacrylonitrile  聚丙烯腈
碳纖維
碳纖維
鍍鎳碳纖維
碳短纖維
碳纖維織物
碳纖維不織布
碳纖維
制備方法及相應的纖維小結
纖維素纖維:復雜應力,石墨化,收得率低
瀝青纖維:原料便宜,收得率高;雜志影響性能
PAN纖維:基礎研究全面,工藝成熟
碳纖維
國內主要研究與生產單位
上海交通大學
北京化工大學
湖南大學
山西煤炭化學研究所
北京航空材料研究院
沈陽飛行設計研究所
全國特種合成纖維研究中心
碳纖維
該領域的主要課題與研究熱點
需要解決的課題:原絲質量、原始創新、自力更生、精誠協作
優質原絲是生產高性能碳纖維的前提。高純、高強、高取向度
預氧化是控制碳纖維質量的重要因素。防熔、防燃,耐熱梯形結構
碳化和石墨化工藝是制備高性能碳纖維的關鍵。高純氮氣或氬氣?;?,脫氮交聯,排除非碳元素,瞬時排出熱解產物
3.1.5 硼纖維
硼纖維是以鎢絲為芯線,用化學氣相沉積(CVD)的方法制備的。它具有優異的力學性能。雖然價格很高,但性能穩定,偏差小,是信賴性很高的一種纖維。
比較:
玻璃纖維——熔融紡絲
金屬纖維——拔絲
碳纖維——制成絲后氮化
硼纖維
硼纖維又稱硼絲,是一種耐高溫的無機纖維。它具有優異的力學性能,抗拉強度約3500MPa,彈性模量400GPa,密度只有鋼材的1/4,抗壓縮性能好。硼纖維的強度和彈性為純鋁的20~30倍,是高強度合金的7~10倍。在惰性氣體中,高溫性能良好;在空氣中超過500℃時,強度顯著降低。是良好的增強材料。
硼纖維是1958年出世的,本身就是一種復合材料。它是以鎢絲為芯線,用化學氣相沉積(CVD)的方法制備的。將所需金屬或非金屬的化合物鹽(主要為揮發性鹵化物)氣化,與H2等氣體一起加熱,并使其與基體接觸。由于熱分解或還原反應,就可以使金屬或化合物在基體上析出。該過程稱為化學氣相沉積?;喑粱話閿糜詒礱媧?,也可以用來制作強化材料纖維。
硼纖維
將所需金屬或非金屬的化合物鹽(主要為揮發性鹵化物)氣化,與H2等氣體一起加熱,并使其與基體接觸。由于熱分解或還原反應,就可以使金屬或化合物在基體上析出。該過程稱為化學氣相沉積。
將BCl3與作為載體的H2一起加熱,并使其在鎢絲或者碳絲上流過,發生下述反應。2BCl3+3H2→2B+6HCl
     則可在細絲上析出硼,以適當的速度拉卷細絲,則可以得到硼纖維。 
硼纖維
在硼纖維開發的初期,作為芯線大多是鎢絲芯線(纖維為100μm時,芯線為13μm,150μm時為約20μm),后來從成本上考慮,多使用碳的芯線(約30μm)。一般市場上所出售的硼纖維直徑為150μm,實際應用中還可以再粗一些:例如300μm。
硼纖維
特點:
與碳纖維等相比,硼纖維直徑較粗、強度也高
不能采用像碳纖維那樣的成形方法。另外,此類纖維不適宜用于曲率半徑小的部分和非常薄的板
3.1.6  SiC纖維
SiC具有與金剛石相同的結構,具有良好的熱穩定性與導熱率,且密度低、強度與剛性高,是復合材料中很具魅力的強化材料。且其合成比j金剛石容易得多,作為粉末狀態的原料能夠大批量地制造。雖然大量地生產纖維尚需要進一步努力,但已經有了數種制備方法。
SiC纖維
CVD-SiC纖維
將有機硅化合物與氫氣在1000℃以上加熱,在鎢絲(12μm)上沉積SiC。
以瀝青系碳纖維為芯線(約30μm)的SiC/C纖維。
為了提高該類纖維與基體的結合性,在纖維的表面再沉積一層碳。
商品牌號:SCS-2,SCS-6,SCS-8,SCS-9等。(例如SCS-2是在纖維表面涂有1μm厚的碳層。SCS-9是直徑為80μm的較細的纖維。)
特性:CVD-SiC/C纖維用于Si3N4基復合材料時表現出了優異的高溫強度。
SiC纖維
PC-SiC纖維(前驅體法)
將以有機硅聚合物為形式的硅,與碳為主的材料進行多羧硅烷紡絲,經熱氧化不熔處理后,燒成而制。
成分接近Si3C4O。以β-SiC為主。
纖維直徑為~14μm
在1200~1300℃燒成時可獲得最高的抗拉強度與彈性模量。
SiC纖維
結構:熱分解碳呈2~5nm的結晶狀態。Si的氧化物呈非晶狀態,彼此均勻分布。
物理性能:電阻率隨燒成溫度而異??稍?06~103Ωcm的范圍變化。
用途:該類纖維用于強化環氧樹脂基復合材料,其壓縮強度和沖擊強度與碳纖維強化環氧樹脂相比,可提高2倍。且由于具有電波透過性,可用于雷達無線電罩。該類纖維也用于強化Al基復合材料。不僅力學性能優異,且容易形變加工。
SiC纖維
將非晶結構Si-Ti-C-O等的材料進行紡絲,再經熱氧化不融處理,燒成制作了纖維。該類纖維的直徑可達10μm以下,且柔韌性好,所以適合于三維編織物。纖維的高溫性能較好,用其強化的復合材料不僅在與纖維平行方向強度很高,而且在纖維垂直的方向上也獲得了較高的強度。該類纖維對金屬、陶瓷的適應性較好,可望得到大的發展。
PC-SiC纖維與CVD-SiC纖維相比,強度和彈性模量都較低,但柔韌性好,適用于編織物和復雜形狀的復合材料。此外還可以將兩類纖維結合使用,能夠增大纖維的體積分散,從而得到高性能的復合材料。
3.1.7  Al2O3纖維
諸如漿狀法,聚合物法,溶膠-凝膠法,無機鹽法,EFG法等方法都已用來制備出各種Al2O3纖維。其性能雖因制備方法而有差異,但一般說來具有2040℃的熔點。耐熱、絕緣,具有γ-Al2O3結構的纖維為無色透明、折射率為1.65。該纖維不與熔融金屬反應,所以可望在金屬基、陶瓷基復合材料中發揮作用。
Al2O3纖維
高溫氧化物連續陶瓷纖維在美、日、英等國已進行了多年的研究、生產和應用。美國3M公司自1965年開始研制,現擁有Nextel系列氧化物連續陶瓷纖維產品,產品的主要特點為橢圓形斷面,纖維柔軟性得到提高。杜邦公司(Du Pont)在20世紀70年代報道了FP及其改進型PRD166高強度連續陶瓷纖維產品。日本有國家工業研究院和三家公司在進行連續氧化鋁基陶瓷纖維的研究, Sumitomo公司近年來發展了Altex多晶氧化鋁連續纖維, Denka K K于1984年和1985 年開發了莫來石質連續陶瓷纖維,MitsuiMining公司于20世紀90年代初研制出氧化鋁
Al2O3纖維
不同成分的連續陶瓷纖維具有不同的用途:連續碳化硅纖維(編織物成型后經熱處理)主要用于高性能軍用發動機燃燒室;連續硼纖維由于具有很高的單絲抗拉強度,被作為軍用飛機的高強輕結構材料;連續高硅氧纖維是傳統航空航天復合材料和燒蝕材料。這些材料的共同特點是生產成本較高,相比較,氧化鋁基連續陶瓷纖維有最好的性能價格比,且化學溶膠- 凝膠生產工藝也較容易實現。
3.1.8  ZrO2系纖維
氧化鋯纖維秉承了氧化鋯陶瓷本身的優良性能,具有高熔點、高強度、韌性好、耐高溫、抗氧化、耐酸堿腐蝕、抗熱震性好和隔熱性好等優點,特別是纖維抗拉強度高(2.6 GPa以上)和最高使用溫度高(2200℃),導熱系數和高溫蒸氣壓在金屬氧化物中均最小,是一種綜合性能優良的防熱、絕熱材料和復合增強材料 。
氧化鋯纖維
氧化鋯陶瓷纖維材料,晶粒粒徑一般在幾十至幾百個納米之間,直徑范圍1~50μm。氧化鋯纖維有連續纖維和短纖維之分。短纖維的長度通常為厘米、毫米或微米級別,其制備方法簡單,一般多采用浸漬法制備,強度不高。國際上通常將長度大于lm的氧化鋯纖維稱為氧化鋯連續纖維;連續纖維的制備相當困難,但其強度高、韌性好,可實現三維編織,在應用于復合增強材料方面具有短纖維所無法比擬的優異性能。
制備氧化鋯纖維(連續纖維)的方法——前驅體轉化法
①浸漬法:將粘膠絲或整個織物浸入鋯鹽溶液一段時間后,取出清洗,再經干燥、熱解和煅燒,得到具有一定強度的氧化鋯纖維或纖維織物。
②混合法:將有機聚合物與納米級鋯鹽或氧化鋯顆粒配成均勻混合溶液,經紡絲燒結固化成氧化鋯纖維。
③溶膠—凝膠法:將醋酸氧鋯或鋯的醇鹽進行水解和縮聚反應,生成含Zr一( )一Zr聚合長鏈的溶膠,紡絲形成凝膠纖維,熱處理除去揮發組分,然后煅燒氧化物骨架,制得的纖維具有良好的機械性能。
④有機聚鋯法:將無機鋯鹽與有機配合物進行配位、聚合反應生成紡絲性極好的有機鋯聚合物,干法紡絲獲得前驅體纖維,熱處理獲得氧化鋯連續纖維。
3.1.9  Si3N4系纖維
將聚環氨烷以及多羧硅烷作為先驅體進行干試紡絲,在惰性氣體或NH3中燒成,可以得到白色,具有優異耐熱性的Si3N4纖維。進而,在該聚合物中加入硼,還開發了高溫性能優異的含硼Si3N4纖維。用膠態聚硅氨烷作為前驅體,在三氯硅烷蒸氣中進行不融化處理,再在N2中燒結,可制作Si-N-C纖維。另一方面,將PC-SiC纖維的前驅體多羧硅烷纖維在惰性氣體中用放射線進行不熔化處理,再在NH3中燒成,可以將其中的C置換為N,得到無色、未透明的Si-N系纖維。如果用熱氧化進行不熔化處理,則氮化后得到非晶的Si-N-O系纖維。
3.1.10  BN系、AlN系纖維
氮化硼(BN)因其具有良好的電絕緣性、熱穩定性、導熱性、耐腐蝕和高溫下較高的機械強度等特性 ,在冶金、機械、電子和航空航天等多方面得到廣泛應用。六十年代 ,氮化硼纖維被提出 ,引起了材料科學家的廣泛關注 ,國際上對氮化硼纖維的研究異?;鈐?,并取得了很大進展。由于氮化硼纖維兼備氮化硼材料和纖維材料各自所特有的性能 ,使該材料在核工業、電子及復合材料等方面具有很好的應用前景。
BN系、AlN系纖維
可以將氧化硼纖維與NH3反應,使其氮化而制備BN系纖維,但纖維內部缺陷較多,強度也較低。后來,用甲基氨基醇的熱縮合物進行熔融紡絲。同時,用表面加水分解進行不熔化,再在NH3氣體中燒成制取了BN纖維。在1800℃所得纖維直徑約50μm。強度和彈性模量分別為1GPa和80GPa。
AlN系纖維可以由熱塑性有機鋁聚合物作為前驅體,熔融紡絲后,在NH3氣流中燒成而得。有望作為高熱傳導性AlN燒結體的強化纖維。
3.1.11  芳倫纖維
歷史:Kevlar是由Du Pont公司于20世紀70年代開發,現在作為商品生產的合成纖維。其特征為與傳統的合成纖維相比,強度與彈性模量都有顯著的提高。
原材料:Kevlar的聚合物原材料為聚P次苯基對酞酸酰氨(簡稱PPT),如下式:
-NH-          -NHCO-           -CO
芳倫纖維
工藝:
由P次苯基肼與對酞酸鹽的低溫溶液重合。
干濕式紡絲法。該法與濕式紡絲基本相同,不同之處在于噴絲嘴面與凝固浴之間有約1cm的空隙。這樣就可以將紡絲原液的溫度設計得比凝固浴的溫度高得多,從而實現高濃度化,且可以增大拉取速度與吐出線速度之比。這對于干濕式紡絲法是很重要的。
關鍵:紡絲時得到充分的晶體取向是十分必要的,如果沒有充分的晶體取向,即使通過熱延伸提高彈性模量,也不能使強度得到大幅提高。將上述紡絲所得的纖維在氮氣氣氛中,550℃進行定長熱處理,可以促進晶體化與取向。從而使彈性模量成倍增長,但強度幾乎無變化。
Kevlar纖維與其它纖維性能的比較
芳倫纖維
優點
(1)不熔融(強度為零的溫度650℃)。
(2)高溫能保持高強度與高彈性模量。
(3)耐熱、不易燃燒。
(4)尺寸穩定、幾乎不發生蠕變。
(5)耐藥性好,在有機溶劑及油中性能不下降。
(6)耐疲勞性,耐磨性好。
(7)對放射性線的抵抗性大。
(8)非導電、且誘電性能優越。
(9)與無機纖維相比振動吸收性好、減衰速度快。
(10)高次加工性好,用現行纖維加工設備可加工。
芳倫纖維
缺點:
是壓縮性差,壓縮強度僅有不到拉伸強度的1/5。
紫外線照射時強度大幅下降。
加工困難。
應用:
在很多領域得到了商業性的應用
還正在開發出很多新的用途。例如可用于橡膠輪胎的補強,繩索、防彈手套、?;ひ?、樹脂基等復合材料的強化等。
3.1.12  作為復合材料強化體的陶瓷纖維
希望具有的性能
高強度(2GPa以上)、高彈性模量(200GPa以上)。
在氧化氣氛及各種環境下能保持室溫的性能,即使在1800K以上的高溫性能也不低下。
連續的、細纖維(直徑50μm以下)。
纖維與基體的熱膨脹系數接近。
 陶瓷纖維的特性
3.2 晶須    3.2.1  前言
名稱:
Whisker,貓のびげ (貓的胡子)
歷史
數百年前:銀晶須(大英博物館陳列)
1948年:銅晶須(貝爾研究所發現,引起電路短路)
最近幾十年:推測出晶須為接近單晶結構,而具有非常高的強度與彈性模量,從而可用于復合材料
晶須
隨著復合材料的發展,特別是對短纖維強化樹脂以及金屬基復合材料需求的增多,我們迎來了一個將迄今為止非常貴重的材料——晶須應用于工業化生產的時代。
1975年前后,美、日兩國分別獨立地發現了用稻殼制造碳化硅晶須(SiCw),能夠大大降低成本并適于批量生產(在此之前SiCw的價格為50美元/克)。為將該廉價的晶須用于工業生產,美、日兩國都做了計劃,然而受到了制造與實用操作環境等的阻擋。致使進展不甚迅速。例如將該類晶須用于Al合金,可使其彈性模量提高數倍。但采用熔融鍛造法進行工業化生產,已經經歷了十幾年。另一方面,SiCw對于陶瓷的高韌化來說未必能夠滿足(19),再加上環境問題等,該類晶須與幾乎在同一時期開發的氮化硅晶須(Si3N4w),以及碳纖維(CF)等相比,其增長并不算快。
但是上述發展引起了材料科學工作者對晶須的關注。促進了晶須在工業實用化方面(雖然不是高溫)的發展。不可否認,這些研究與開發又促進了SiCw研究水平的提高。
3.2.2  SiCw、Si3N4w
SiCw的特性
3.2.3  鈦酸鉀晶須(KTw)
成分:KTw是具有K2O·nTiO2為一般式的人工礦物的總稱。n的值可為1,2,4,6。
制備方法:可以用燒成法、熔融法、水熱法、溶劑法等合成。
晶須的制備方法:共晶定向凝固法。
注意問題:(極端的堿性),容器的選定,凝聚體的除去,助溶劑的(Mo, W化合物)的回收等。
 KTw的性質
KTw(tisumoD)的性能
KTw(tisumoD、L)的用途
3.2..4  硼酸鋁晶須(AlBw)
1989年,作為商品的AlBw上市。其強度與彈性模量都超過上述KTw,其中彈性模量可與SiCw匹敵。
作為制造方法不是使用高價的,象SiCw那樣在惰性氣體中的氣相法,而是使用象KTw那樣廉價的助溶劑法。即在1000℃以上,向Al2O3與B2O3的原材料中添加堿金屬的氯化物、硫酸鹽或碳酸鹽等不參與反應的助溶劑。在1000~1200℃加熱可生成具有9Al2O3·2B2O3成分的晶須。如果加熱溫度為800~1000℃,則得到成分為2Al2O3·3B2O3的晶須。
硼酸鋁晶須的性能
硼酸鋁晶須的性能
大型四腳狀晶體的主要用途
3.2.6 石墨晶須(Grw)
1960年,Bacon利用石墨電極直流放電在3900K,90大氣壓下最初制得了Grw。其拉伸強度達20GPa,彈性模量達700GPa,為人造石墨的研究提供了有用的基礎。
工業上常采用的是氣相生長法,從原材料的供給到纖維生成的工藝都是連續的。Grw具有低密度、低硬度、高熱(電)傳導率等特征。
另一方面,為了大幅度降低成本,NKK使用了以氫氣為載體的LDG(Linz-Douawitz混合氣體,研究了氣體組成的影響,催化劑的效果,生成物石墨化性的比較,并詳細測定了其力學性)。
石墨晶須與陶瓷晶須的性能比較
3.3 強化體材料的性能
3.3.1 熱穩定性
碳纖維在無氧的環境下可以使用至2000℃.
但在polymer基體中意義不大
在金屬基體中容易反應
用于C/C復合材料
玻璃纖維850 ℃軟化
氧化物,碳化物,氮化物等陶瓷纖維具有高熔點, Al2O3—2050 ℃,SiC—2700 ℃.
耐火纖維的導熱率
耐火纖維具有接近空氣的導熱率(λ=0.05W/(mK)),是因為耐火纖維系由固態纖維和空氣組成的混合結構,氣孔率達90%以上。大量低導熱率空氣充滿于氣孔中,并破壞了固態分子的連續網絡結構,從而獲得優良的絕熱性能。并且氣孔直徑越小,沿熱流方向由固態纖維分割成的密閉狀態的氣孔數量越多,則耐火纖維的絕熱性能越好。多孔混合結構的耐火纖維的導熱系數則表征了其內傳導、對流及輻射等三種傳熱效果的總和,故又稱其為當量導熱系數或表觀導熱系數。一般纖維材料的導熱系數隨溫度升高而增大,其原因是孔壁間輻射傳熱、孔隙中空氣導熱、固體分子熱運動均相應增強。與一般絕熱材料不同,耐火纖維在800℃以上是以輻射傳熱為主,并且溫度越高,輻射傳熱所占的比例愈大。因為輻射傳熱由輻射面的溫度和輻射率所決定,輻射傳熱量與其溫度4次方差成正比,所以溫度增加,輻射傳熱量及導熱系數值均顯著增大。
3.3.2 壓縮強度
與拉伸強度的不同意義
難以測定
從復合材料的性能進行推測
與纖維的尺寸(長度與直徑)關系很大
3.3.3 纖維破壞與柔韌性
通常強度高,斷裂時變形小.
柔韌性與纖維的直徑有很大關系,--編織
3.3.4 纖維強度的統計處理
從本質上講纖維是脆性的。就是說,或者是幾乎沒有塑性變形,或者是受到損傷時發生斷裂。纖維的強度受很多因素的影響,與纖維表面的缺陷有很大關系,且沿著纖維的長度也發生不規則的現象。實際上,與塊體材料相比,纖維的高強度是指沒有大的缺陷的情況。由于缺陷的存在,會使強度發生變化。
對這樣的情況,一般是采用統計的方法處理。
3.4 基體
熱固性樹脂與熱塑性樹脂的性質
3.4.2 金屬基體
金屬及復合材料的發展集中于鋁基、鎂基與鈦基三種金屬,為了提高金屬的物理與力學性能,一般添加其他的成分。而且,使用范圍廣的多種合金成分。最終性能受到決定其微觀結構的熱處理與機械處理的影響。與聚合物不同,由強化材料的加入而得到的剛性的增加一般較小。但是磨損、蠕變特性及熱變形抵抗等性能卻能夠得到重要的改善。三種金屬基體與氧的親和力都很強,容易發生反應。這對于金屬基復合材料的生產時必須考慮的。特別是對于鈦,更是需要充分注意,例如基體與強化材料之間的界面化學反應。
3.4.3 陶瓷基體
4種主要的陶瓷都使用于陶瓷基復合材料。玻璃陶瓷是經過使晶體相以玻璃狀維系分散的處理的硼硅酸與鋁硅酸等玻璃狀化合物的氧化物。玻璃陶瓷具有比晶體陶瓷低的軟化溫度,成形也容易。這一點在考慮復合材料時也是十分重要的。SiC、Si3N4、Al2O3、ZrO2等普通陶瓷是具有充分晶化,在任意方向上都由晶粒構成的標準結構。而且,該類材料的魅力之一是能夠比較容易地制造。作為不使成形性下降的方法,有添加短纖維的水泥及混凝土。最后,碳-碳復合材料時近年來發展起來的非常具有魅力的材料。

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