复合材料拉伸试验研究
关键字：复合材料破坏模式应力—应变曲线铺层方向
摘要
复合材料力学性能对材料的研究以及对材料的选用非常关键，本试验旨在测定复合材料的拉伸强度以及材料弹性常数。针对不同的试件进行实验，得出破坏模式以及应力—应变曲线的影响的因素，进行定性分析。经过实验以及理论知识的推导可知铺层的方向、加载速度以及固定试件时的拧矩对拉伸强度及材料弹性常数都有影响。
目录
1、引言
2、仿真和实验
2.1、实验材料
2.2、实验仪器
2.3、实验步骤
3、实验结果和讨论
3.1、破坏模式
3.2、应力—应变曲线
4、结论
1、引言
由两种或两钟以上不同性质、不同形态的原材料通过复合工艺组合形成的多相固体材料称为复合材料。通常将复合材料中比较连续的一相称为基体；其他被基体所包容的相，称为增强相（或增强材料）。增强相与基体之间的交接面称为界面。
复合材料的性能不同于其组分材料，它往往保持了原材料的某些特点，而通过形成复合材料又可获得强度、刚度、韧性、硬度、耐磨、重量、寿命、耐高温或抗腐蚀等经过改善的性能。通过控制和调节原材料的种类、形态、含量、配置以及复合工艺等因素，可以获得不同性能的复合材料，因此，复合材料是一类可以根据使用条件的要求对性能进行设计的新颖材料。
本文设计了复合材料的单向拉伸实验，用来研究其单向拉伸性能。
2、仿真和实验
2.1、实验材料
本试样按纤维增强塑料性能试验方法相关国家标准GB1446-83，
GB/T3354-1999制备。实验试样不少于三个，图1、表1示出了拉伸性能试样及试样尺寸。
图1 拉伸性能试样
试样1 2 3宽（mm）
44.12
44.12
49.20
厚（mm）
4.48
4.68
5.12
截面面积(2)
206.48
206.48
251.90
铝板到孔距离（mm）
92.10
92.10
85.70
表1 试样尺寸
纤维增强塑料复合材料共20铺层：其中C1-1、C1-2试件0°铺层占50% ，90°铺层占10% ，±45°铺层占40% 。C3-1试件0°铺层占60% ，90°铺层占10% ，±45°铺层占30% 。
2.2、实验仪器
实验仪器为WDW3100电子万能材料实验机，如图2，实验中选取加载速度
5mm/min；电子游标卡尺，如图3，精确到0.02mm；电阻应变仪。
图2 WDW3100电子万能材料实验机
图3 电子游标卡尺
2.3、实验步骤
（a ）检查式样外观，如有孔边缘劈丝和分层，应予作废。
（b ）将试样编号，测量试样孔径、宽度和厚度。测量精度为0.02mm 。 （c ）夹持试样，使试样的纵轴与试验机的加载轴保持平行并队中。
（d ）以3mm / min 的加载速度连续加载至试样破坏，记录破坏荷载和试样破坏的最大位移。
3、实验结果和讨论
3.1、破坏模式
图4 拉伸结果
试件拉伸结果如图4所示。试件由三种复合材料铺层，即0o，90o，±45o三种单层复合材料铺层组成，共20层，但各个试件三种复合材料组成百分比不同。试件C-1、C-2组成百分比为0o：50%；90o：10%；±45o：40%。试件C3-1组成百分比为0o：60%；90o：10%；±45o：30%。三种试件的破坏均为纯挤压破坏，是一种偏安全的破坏形式，这是因为有45o铺层，抑制了剪切破坏。
3.2、应力—应变曲线
（a ）拉伸强度按下式计算：
h
b P
?=b σ
式中：σ——拉伸强度，Mpa ； b P ——最大荷载，N ； b ——试样宽度，mm ； h ——试样厚度，mm 。
(b) 拉伸弹性模量按下式计算：
310-????=
l
h b Pl
E 式中：E ——弹性模量，GPa ；
P ?——荷载-变形曲线上初始直线段的荷载增量，N ； l ——引伸计标距长度，mm ；
l ?——与P ?对应的标距l 内的变形增量，mm 。
图5 试件C1-1负荷-位移曲线
图6 试件C1-2负荷-位移曲线
图7 试件C3-1负荷-位移曲线
实验试样各力学参量计算结果见下表表2。
表2
注：试样1、3拧矩为4，试样2拧矩为6。
4、结论
复合材料破坏模式主要是由于增强叠层形式、各组成的材料的力学性能及组分间的作用，工艺缺陷、以及试样尺寸所决定。
本实验中的试件只由0°和90°铺层组成时，试件的破坏模式为挤压剪切破坏，由于剪切以及平行于铺层方向的拉力使得铺层的滑移剥落，而导致材料开始破坏；当试件中除了0°和90°铺层外，还存在±45°的铺层时，试件的破坏模式为纯挤压破坏，是一种偏安全的破坏形式，这是因为有45o铺层，抑制了剪切破坏。
复合材料的应力—应变曲线取决于铺层方式，单向纤维增强复合材料的应力—应变曲线在破坏前是线性的；3个方向的铺层都存在时纤维增强复合材料的应力—应变曲线是由两条或多条斜率不同的直线组成。实际测量时，测得的应力—应变曲线无线性段，只能测定正切或正割时的弹性模量。
当计算材料的剪切模量时，要考虑泊松比的影响，而在拉伸条件下，纤维增强复合材料的泊松比并非不变值，而是随着荷载的增加而减小的，有时还会出现负的波松比。波松比的符号取决于增强纤维的铺设方向和顺序，计算时找到实验仪器上对应的横向与纵向变形即可。
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晶须是在人工条件下制造出的细小单晶，一般呈棒状，其直径为~1微米，长度为几十微米，由于其具有细小组织结构，缺陷少，具有很高的强度和模量。 金属丝 用于复合材料的高强福、高模量金属丝增强物主要有铍丝、钢丝、不锈钢丝和钨丝等，金属丝一般用于金属基复合材料和水泥基复合材料的增强，但前者比较多见。 片状物增强体 用于复合材料的片状增强物主要是陶瓷薄片。将陶瓷薄片叠压起来形成的陶瓷复合材料具有很高的韧性。 二、陶瓷基的界面及强韧化理论 陶瓷基复合材料(CMC)具有高强度、高硬度、高弹性模量、热化学稳定性等优异性能，被认为是推重比10以上航空发动机的理想耐高温结构材料。界面作为陶瓷基复合材料重要的组成相，其细观结构、力学性能和失效规律直接影响到复合材料的整体力学性能，因此研究界面特性对陶瓷基复合材料力学性能 的影响具有重要的意义。 界面的粘结形式 （1）机械结合（2）化学结合 陶瓷基复合材料往往在高温下制备，由于增强体与基体的原子扩散，在界面上更易形成固溶体和化合物。此时其界面是具有一定厚度的反应区，它与基体和增强体都能较好的
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第四节 陶瓷基复合材料（CMC） 1.1概述 工程中陶瓷以特种陶瓷应用为主，特种陶瓷由于具有优良的综合机械性能、耐磨性好、硬度高以及耐腐蚀件好等特点，已广泛用于制做剪刀、网球拍及工业上的切削刀具、耐磨件、 发动机部件、热交换器、轴承等。陶瓷最大的缺点是脆性大、抗热震性能差。与金属基和聚合物基复合材料有有所不同的，是制备陶瓷基复合材料的主要目的之一就是提高陶瓷的韧性。特别是纤维增强陶瓷复合材料在断裂前吸收了大量的断裂能量，使韧性得以大幅度提高。表6—1列出了由颗粒、纤维及晶须增强陶瓷复合材料的断裂韧性和临界裂纹尺寸大小的比较。很明显连续纤维的增韧效果最佳，其次为品须、相变增韧和颗粒增韧。无论是纤维、晶须还是颗粒增韧均使断裂韧性较整体陶瓷的有较大提高，而且也使临界裂纹尺寸增大。
陶瓷基复合材料的基体为陶瓷，这是一种包括范围很广的材料，属于无机化合物纳构远比金属与合金复杂得多。使用最多的是碳化硅、氮化硅、氧化铝等，它们普遍具有耐高温、耐腐蚀、高强度、重量轻和价格低等优点。陶瓷材料中的化学键往注是介于离子键与共价键之间的混合键。 陶瓷基复合材料中的增强体通常也称为增韧体。从几何尺寸上可分为纤维(长、短纤维)、晶须和颗粒三类。碳纤维是用来制造陶瓷基复合材料最常用的纤
维之一。碳纤维主要用在把强度、刚度、重量和抗化学性作为设计参数的构件，在1500霓的温度下，碳纤维仍能保持其性能不变，但对碳纤维必须进行有效的保护以防止它在空气中或氧化性气氛中被腐蚀，只有这样才能充分发挥它的优良性能。其它常用纤维是玻璃纤维和硼纤维。陶瓷材料中另一种增强体为晶须。晶须为具有一定长径比(直径o 3。1ym，长30—lMy”)的小单晶体。从结构上看，晶须的特点是没有微裂纹、位偌、孔洞和表面损伤等一类缺陷，而这些缺陷正是大块晶体中大量存在且促使强度下降的主要原因。在某些情况下，晶须的拉伸强度可达o．1Z(Z为杨氏模量)，这已非常接近十理论上的理想拉伸强度o．2Z。而相比之下．多晶的金属纤维和块状金属的拉伸强度只有o．025和o．o01f。在陶瓷基复合材料使用得较为普遍的是SiC、Al2O3、以及Si3N4N晶须。颗粒也是陶瓷材料中常用的一种增强体，从几何尺寸上看、它在各个方向上的长度是大致相同的，—般为几个微米。通常用得较多的颗粒也是SiC、Al2O3、以及Si3N4N。颗粒的增韧效果虽不如纤维和晶须，但如恰当选择颗粒种类、粒径、含量及基体材料，仍可获得一定的韧化效果，同时还会带来高温强度，高温蠕变性能的改善。所以，颗粒增韧复合材料同样受到重视并对其进行了一定的研究。 在陶瓷材料中加入第二相纤维制成的复合材料是纤维增强陶瓷基复合材料，这是改善陶瓷材料韧性酌重要手段，按纤维排布方式的不同，又可将其分为单向排布长纤维复合材料和多向排布纤维复合材料。单向排布纤维增韧陶瓷基复合材料的显著特点是它具有各向异性，即沿纤维长度方向上的纵向性能要大大高于其横向性能。在这种材料中，当裂纹扩展遇到纤维时会受阻．这样要使裂纹进一步扩展就必须提高外加应力。图7—15为这一过程的示意图。当外加应力进一步提高时．由于基体与纤维间的界面的离解，同时又由于纤维的强度高于基体的强
产品介绍： 馥勒复合材料拉伸试验机用于陶瓷基复合材料\CC复合材料\碳纤维\树脂等复合材料的拉伸力学性能测试。配置FL复合材料专用压缩夹具剪切夹具可以实现对复合材料进行平面压缩\平面剪切试验,搭配FULETEST专业测试软件,实现自动测出拉伸强度、延伸率、弹性模量、泊松比等试验参数，满足ASTM、ISO、DIN、FUL、JIS等国际疲劳测试标准。 产品详情： 复合材料拉伸试验机制造标准：Q/FPL6621-2016《拉伸试验机制造标准方法》； 拉伸试验方法；：GB/T、ASTM、ISO、DIN、FL、JIS、JJT等复合材料拉伸\压缩\剪切等试验标准 试验机主要规格参数：根据实际拉伸试验需求，选择相应的技术规格型号参数等； 规格型号：FL5000系列，FL7000系列； 额定试验力可选：0~300KN，0~50KN； 精准度等级：1级/0.5级； 力测量范围：0.2%-100%FS； 试验力示值相对误差：≦示值的±1%/示值的±0.5%； 采样频率范围：1-1000HZ可选； 上下夹头偏心率：≤10％8%； 试验速度可设定：0.001~600mm/min； 速度精度误差：≦示值的±1%/示值的±0.5%； 适用的测试材料：树脂拉伸测试，增强纤维拉伸测试、碳纤维拉伸测试、陶瓷基复合材料拉伸测试等； 测试试验夹具选择：拉伸试验夹具、压缩试验夹具、弯曲试验夹具、剪切试验夹具、断裂韧性试验夹具等可供客户选择； 高温、高低温试验部分：可选馥勒高低温环境试验箱装置、高温试验炉装置、快速加热试验装置、超高温试验炉、激光加热等试验装置，试验温度从-196度~高温1600度、2000℃等可根据实际测试要求进行选择； 测控软件：馥勒测控软件可以绘制多种试验曲线：采集载荷、变形、位移等，可选择变形—时间、应力—应变、负荷—变形、负荷—时间等多种曲线，实时显示其中一种或多种曲线，坐标轴自动切换，也可手动切换，显示曲线类型可以实时切换，FULETEST强大的曲线分析功能，试验过程中的应力、应变、位移曲线等可实时显示；同组试样的曲线可迭加对比，试验曲线上的任意段可进行局部放大分析并支持放大、打印，除放大、遍历外还可显示并修改特征点、重现试验过程，遍历速度可调。 重点提示：更多选型参考技术规格资料请咨询馥勒科技。 备注：馥勒FULETEST公司保留拉伸试验机软硬件升级的权利，更新后恕不另行通知，如有问题请在线咨询或致电详细情况。未经授权，请勿复制。
高温结构陶瓷基复合材料的研究现状与展望 摘要概述了国外航空发动机用高温结构陶瓷基复合材料的研究与应用现状及发展趋势,分析了目前研究中存在的问题及其解决办法,确定了今后的研究目标与方向。 关键词陶瓷基复合材料高温结构材料力学性能应用 1 前言 为了提高航空发动机的推重比和降低燃料消耗,最根本的措施是提高发动机的涡轮进口温度,而涡轮进口温度与热端部件材料的最高允许工作温度直接相关。50 至60 年代,发动机热端部件材料主要是铸造高温合金,其使用温度为800～900 ℃;70 年代中期,定向凝固超合金开始推广,其使用温度提高到 接近1000 ℃; 进入80 年代以后,相继开发出了高温单晶合金、弥散强化超合金以及金属间化合物等,并且热障涂层技术得到了广泛的应用,使热端部件的使用温度提高到1200～1300 ℃,已接近这类合金 熔点的80 % ,虽然通过各种冷却技术可进一步提高涡轮进口温度,但作为代价降低了热效率,增加了结 构复杂性和制造难度,而且对小而薄型的热端部件难以进行冷却,因而再提高的潜力极其有限[1 ] 。陶瓷基复合材料正是人们预计在21 世纪中可替代金属及其合金的发动机热端结构首选材料。 近20 年来,世界各工业发达国家对于发动机用高温结构陶瓷基复合材料的研究与开发一直十分重视,相继制定了各自的国家发展计划,并投入了大量的人力、物力和财力,对这一新型材料寄予厚望。如美国NASA 制定的先进高温热机材料计划(HITEMP) 、DOE/ NASA 的先进涡轮技术应用计划(ATTAP) 、美国国家宇航计划(NASP) 、美国国防部关键技术计划以及日本的月光计划等都把高温结构陶瓷基复合材料作为重点研究对象,其研制目标是将发动机热端部件的使用温度提高到1650 ℃或更高[2 ,3 ] ,从而提高发动机涡轮进口温度,达到节能、减重、提高推重比和延长寿命的目的,满足军事和民用热机的需要。 2 国内外应用与研究现状 由于陶瓷材料具有高的耐磨性、耐高温和抗化学侵蚀能力,国外目前已将其应用于发动机高速轴承、活塞、密封环、阀门导轨等要求转速高和配合精度高的部件。在航空发动机高温构件的应用上,到目前为止已报道的有法国将CVI 法SiC/Cf 用于狂风战斗机M88 发动机的喷嘴瓣以及将SiC/ SiCf 用于幻影2000 战斗机涡轮风扇发动机的喷管内调节片[4 ] 。 此外,有许多陶瓷基复合材料的发动机高温构件正在研制之中。如美国格鲁曼公司正研究跨大气层高超音速飞机发动机的陶瓷材料进口、喷管和喷口等部件,美国碳化硅公司用Si3N4/ SiCW制造导弹发动机燃气喷管,杜邦公司研制出能承受1200～1300 ℃、使用寿命达2000h 的陶瓷基复合材料发动机部件等[5 ,6 ] 。目前导弹、无人驾驶飞机以及其它短寿命的陶瓷涡轮发动机正处在最后研制阶段,美国空军材料实验室的研究人员认为[7 ] ,1204～1371 ℃发动机用陶瓷基复合材料已__经研制成功。由于提高了燃烧温度,取消或减少了冷却系统,预计发动机热效率可从目前的26 %提高到46 %。英国罗—罗公司认为,未来航空发动机高压压气机叶片和机匣、高压与低压涡轮盘及叶片、燃烧室、加力燃烧室、火焰稳定器及排气喷管等都将采用陶瓷基复合材料。预计在21 世纪初, 陶瓷基复合材料的使用温度可提高到1650 ℃或更高。 3 研究方向与发展趋势 陶瓷虽然具有作为发动机热端结构材料的十分明显的优点,但其本质上的脆性却极大地限制了它的推广应用。为了克服单组分陶瓷材料缺陷敏感性高、韧性低、可靠性差的缺点,材料科学工作者进行了大量的研究以寻找切实可行的增韧方法[8 ,9 ] 。增韧的思路经历了从“消除缺陷”或减少缺陷尺寸、减少缺陷数量,发展到制备能够“容忍缺陷”,即对缺陷不敏感的材料。目前常见的几种增韧方式主要有相变增韧、颗粒(晶片) 弥散增韧、晶须(短切纤维) 复合增韧以及连续纤维增韧补强等。此外还可通过材料结构的改变来达到增韧的目的,如自增韧结构、仿生叠层结构以及梯度功能材料等。由于连续纤
复合材料层合板强度计算现状 作者：李炳田 1．简介 复合材料是指由两种或者两种以上不同性能的材料在宏观尺度上组成的多相材料。一般复合材料的性能优于其组分材料的性能，它改善了组分材料的刚度、强度、热学等性能。复合材料从应用的性质可分为功能复合材料和结构复合材料两大类。功能复合材料主要具有特殊的功能，例如:导电复合材料，它是用聚合物与各种导电物质通过分散、层压或通过表面导 电膜等方法构成的复合材料；烧灼复合材料，它由各种无机纤维增强树脂或非金属基体构成，可用于高速飞行器头部热防护；摩阻复合材料，它是用石棉等纤维和树脂制成的有较高摩擦系数的复合材料，应用于航空器、汽车等运转部件的制动。功能复合材料由于其涉及的学科比较广泛，已不是单纯的力学问题，需要借助电磁学，化学工艺、功能学等众多学科的研究方法来研究。结构复合材料一般由基体料和增强材料复合而成。基体材料主要是各种树脂或金属材料；增强材料一般采用各种纤维和颗粒等材料。其中增强材料在复合材料中起主要作用，用来提供刚度和强度，而基体材料用来支持和固定纤维材料，传递纤维间的载荷。结构复合材料在工农业及人们的日常生活中得到广泛的应用，也是复合材料力学研究的主要对象，是固体力学学科中一个新的分支。在结构复合材料中按增强材料的几何形状及结构形式又可划分为以下三类： 1．颗粒增强复合材料，它由基体材料和悬浮在基体材料中的一种或多种金属或非金属颗 粒材料组合而成。 2．纤维增强复合材料，它由纤维和基体两种组分材料组成。按照纤维的不同种类和形状 又可划分定义多种复合材料。图1.1为长纤维复合材料的主要形式。 图1.1 3．复合材料层合板，它由以上两种复合材料的形式组成的单层板，以不同的方式叠合在 一起形成层合板。层合板是目前复合材料实际应用的主要形式。本论文的主要研究对象就是长纤维增强复合材料层合板的强度问题。长纤维复合材料层合板主要形式如图1.2所示。 图1.2 一般来说，强度是指材料在承载时抵抗破坏的能力。对于各向同性材料，在各个方向上强度均相等，即强度没有方向性，常用极限应力来表示材料的强度。对于复合材料，其强度的显著的特点是具有方向性。因此复合材料单层板的基本强度指标主要有沿铺层主方向（即纤维方向）的拉伸强度Xt和压缩强度Xc；垂直于铺层主方向的拉伸强度Yt和压缩强度Yc以及平面内剪切强度S等5个强度指标。对于复合材料层合板而言，由于它是由若干个单层
复合材料加工技术的最新研究进展 摘要：本主要综述了陶瓷基、树脂基这两种主要的非金属基复合材料的加工技术。通过对传统加工和新型加工技术的比较，认为今后研究非金属基复合材料加工工艺参数的优化，工艺过程中关键步骤的改进，新技术的研究，生产设备自动化、智能化程度的提高，生产线的规模化、专业化、可控制化，是其加工技术发展的关键。 关键词：陶瓷基、树脂基、复合材料加工 复合材料是由两种或两种以上不同化学性能或不同组织结构的材料，通过不同的工艺方法组成的多相材料，主要包括两相：基体相和增强相。20世纪40年代，因航空工业需要而发展了玻璃纤维增强塑料，是最早出现的复合材料，从此以后，陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，构成了格局特色的复合材料。复合材料由于其具有各方面独特的性质，广泛应用与军事工业，汽车工业、医疗卫生、航空、航海以及日常生活的各个方面。对于复合材料的加工技术的研究，将是扩大其适用范围的关键之一[1]。 1 陶瓷基复合材料的加工 由于陶瓷材料同时具有高硬度、高脆性和低断裂韧性等特点，使得其加工、特别是成形加工，至今仍非常困难。在陶瓷材料加工中，使用金刚石工具的磨削加工仍然是目前最常用的加工方法，占所有加工工艺的80％。而陶瓷材料磨削加工不仅效率低，而且在加工中很容易产生变形层、表面/亚表面微裂纹、材料粉末化、模糊表面、相变区域、残余应力等缺陷，这对于航空、航天、电子等高可靠性、高质量要求的产品是决不允许的。陶瓷精密元件的加工费用一般占总成本的30％～60％，有的甚至高达90％。因此，通过新的陶瓷加工制造技术的探索，能够很好的提高产品制造精度和降低生产成本[2]。 1.1新型加工技术 1.1.1 放电加工 放电加工(EDM)是一种无接触式精细热加工技术，当单相或陶瓷／陶瓷、陶瓷／金属复合材料的电阻小于100Ω.m时，陶瓷材料可以进行放电加工。首先将形模(刻丝)和加工元件分别作为电路的阴、阳极，液态绝缘电介质将两极分开，通过悬浮于电介质中的高能等离子体的刻蚀作用，表层材料发生熔化、蒸发或热剥离而达到加工
ASTM 标准：D6742/D6742M–02 聚合物基复合材料层压板充填孔拉伸和压缩标准试验方法1 Standard Practice for Filled-Hole Tension and Compression Testing of Polymer Matrix Composite Laminates 本标准以固定标准号D 6742/6742M颁布；标准号后面的数字表示最初采用的或最近版本的年号。带括号的数据表明最近批准的年号。上标（ε）表明自最近版本或批准以后进行了版本修改。 1 范围 1.1 本试验方法提供了改进的开孔拉伸和压缩试验方法，以确定充填孔拉伸和压缩强度。复合材料形式限于连续纤维增强的聚合物基复合材料，且层压板相对于试验方向是对称均衡的。可以接受的试验层压板和厚度范围在8. 2.1节描述。 1.2 对于安装有紧配合紧固件或销钉的孔的试件，本方法对试验方法D 5766/D 5766M（对于拉伸）和D 6484/D 6484M（对于压缩）进行了补充规定。本试验方法对几个重要的试件参数（例如，紧固件的选择、紧固件安装方法、紧固件孔的公差）没有明确规定，但是，试验结果的重复性则要求对这些参数进行给定并在报告中注明。 1.3 以国际单位（SI）或英制单位（inch–pound）给出的数值可以单独作为标准。正文中，英制单位在括号内给出。每一种单位制之间的数值并不严格等值，因此，每一种单位制都必须单独使用。由两种单位制组合的数据可能导致与本标准的不一致。 1.4 本标准并未打算提及，如果存在的话，与使用有关的所有安全性问题。在使用本标准之前，本标准的用户有责任建立合适的安全与健康的操作方法，以及确定规章制度的适用性。 2 引用标准 2.1 ASTM标准 D 792 置换法测量塑料密度和比重（相对密度）试验方法2 Test Methods for Density and Specific Gravity (Relative Density) of Plastics by Displacement D 883 与塑料有关的术语2； Terminology Relating to Plastics D 3171 复合材料组分含量测试方法3 Test Method for Constituent Content of Composite Materials D 3878 复合材料术语3 Materials Composite of Terminology D 5229/D 5229M 聚合物基复合材料吸湿性能及平衡状态调节试验方法3 Test Method for Moisture Absorption Properties and Equilibrium Conditioning of 1本试验方法由ASTM的复合材料委员会D30审定，并由单层和层压板试验方法专业委员会D30.05直接负责。 当前版本于2002年10月10日批准，2002年11月出版。最初出版号D6742/D6742M-01，上一版本号D6742/D6742M-01。 2Annual Book of ASTM Standards, V ol 08.01.
陶瓷基复合材料的研究进展及其在航空发动机上 的应用 摘要：综述了陶瓷基复合材料(CMCs) 的研究进展。就CMCs的增韧机理、制备工艺和其在航空发动机上的应用进展作了详细介绍。阐述了CMCs研究和应用中存在的问题。最后，指出了CMCs的发展目标和方向。 关键词：陶瓷基复合材料；航空发动机；增韧机理；制备工艺 The Research Development of Ceramic Matrix Compositesand Its Application on Aeroengine Abstract:The development and research status of ceramic matrix compositeswerereviewed in this paper. The main topics include the toughening mechanisms, the preparation progressand the application on aeroengine were introduced comprehensively. Also, the problems in the research and application of CMCswere presented. Finally, the future research aims and directions were proposed. Keywords: Ceramic matrix composites, Aeroengine, Fiber toughening,Preparation progress 1引言 推重比作为发动机的核心参数，其直接影响发动机的性能，进而直接影响飞机的各项性能指标。高推重比航空发动机是发展新一代战斗机的基础，提高发动机的工作温度和降低结构重量是提高推重比的有效途径[1]。现有推重比10一级的发动机涡轮进口温度达到了1500~1700℃，如M88-2型发动机涡轮进口温度达到1577℃，F119型发动机涡轮进口温度达到1700℃左右，而推重比15~20一级发动机涡轮进口温度将达到1800~2100℃，这远远超过了发动机中高温合金材料的熔点温度。目前，耐热性能最好的镍基高温合金材料工作温度达到1100℃左右，而且必须采用隔热涂层，同时设计先进的冷却结构。在此需求之下，迫切需要发展新一代耐高温、低密度、低膨胀、高性能的结构材料[2]。在各类型新型耐高温材料中，
铝基复合材料的制备和增强技术的研究进展 摘要本文简单介绍了铝基复合材料的一些基本的制备方法。对于纳米相和碳化硅颗粒增强的铝基复合材料，它们也有不同的制备方法。 关键词铝基复合材料纳米相碳化硅颗粒 0前言 复合材料是应现代科学发展需求而涌现出的具有强大生命力的材料，它由两种或两种以上性质不同的材料通过各种工艺手段复合而成。金属基复合材料基体主要是铝、镍、镁、钛等。铝在制作复合材料上有许多特点,如质量轻、密度小、可塑性好,铝基复合技术容易掌握,易于加工等。此外,铝基复合材料比强度和比刚度高,高温性能好,更耐疲劳和更耐磨。同其他复合材料一样,它能组合特定的力学和物理性能,以满足产品的需要。因此,铝基复合材料已成为金属基复合材料中最常用的、最重要的材料之一。本文主要讲述铝基复合材料的制备方法以及增强技术的发展情况。 1 铝基复合材料的制备工艺 1.1 无压浸渗法 无压浸渗法是Aghaianian 等于1989 年在直接金属氧化工艺的基础上发展而来的一种制备复合材料的新工艺[1]，将基体合金放在可
控气氛的加热炉中加热到基体合金液相线以上温度，在不加压力和没有助渗剂的参与下，液态铝或其合金借自身的重力作用自动浸渗到颗粒层或预制块中，最终形成所需的复合材料。 Aghajanian 等[2]撰文指出，要使自发渗透得以进行，需具备两个必要条件：①铝合金中一定含有Mg元素；②气氛为N2环境。影响该工艺的主要因素为：浸渗温度、颗粒大小和环境气氛种类。无压渗透工艺的本质是实现自润湿作用，通过适当控制工艺条件，如合金成分、温度、保温时间和助渗剂等，可取得良好的润湿，使自发浸渗得以进行。 1.2 粉末真空包套热挤压法 采用快速凝固技术与粉末冶金技术相结合制备高硅含量铝基复合材料。由于Al 活性很高，在快速凝固制粉时不可避免地会形成一层氧化膜，导致在致密化过程中合金元素的相互扩散受到阻碍，难以形成冶金粘结。因此，采用了粉末真空包套热挤压这一特殊的致密化工艺[3]。 1.3 喷射沉积法 喷射沉积技术是一种新的金属成形工艺，由Singer 教授于1968 年提出，后经发展逐步形成了Osprey工艺、液体动态压实技术和受控喷射沉积工艺等。 喷射沉积的基本原理是：熔融金属或合金经导流管流出，被雾化
产品介绍： FL复合材料试验拉力机用于橡胶、塑料、陶瓷、纤维等材料的拉伸、压缩、弯曲、剪切、保载、等项的力学性能测试分析研究，可自动求取ReH、ReL、Rp0.2、Fm、Rt0.5 、Rt0.6、Rt0.65、Rt0.7、Rm、E等力学试验参数。 复合材料试验拉力机技术参数： 试验机拉力范围：0~100KN、0~200KN、0~300KN等； 试验机准确度等级：0.5级； 拉压负荷传感器：轮辐式高精度传感器； 试验力分辨率：试验力的1/500000，全程不分档，且全程分辨率不变； 拉力、抗拉强度、应力应变、弹性模量、延伸率、泊松比等试验参数的测定； 配置全自动引伸计\高低温引伸计\变形测量系统\视频引伸计等实现多功能测试； 试验力测量范围：0.4%--100%FS； 试验速率调节范围：0.001mm/min--500mm/min（任意设定）； 电子限位保护、紧急停止键和软件过载自动保护； 试验夹具工装选择：平面拉伸试验夹具、平面压缩试验夹具、弯曲试验夹具、复合材料剪切试验夹具； 控制系统选择馥勒的复合材料测控系统及FULE新一代智能多功能测试软件及FULE强大的变形测量装置。 满足众多可选的国内外复合材料试验标准： 复合材料平面拉伸试验标准：ISO527-4/5，ASTMD3039，ASTMD5083，GB/T1040，GB/T3355可选用馥勒FL5000系列复合材料拉伸试验机， 复合材料平面压缩试验标准：ISO14126，ASTMD695，ASTMD3410，ASTMD6641可选用馥勒FL5305复合材料平面压缩试验机， 平面剪切：ISO14129，ASTMD3518可选用馥勒复合材料平面剪切试验机 V形缺口梁剪切：ASTMD5379； V形缺口轨道剪切：ASTMD7078 弯曲试验：ASTMD790，ASTMD6272，ASTMD7264，ISO14125 其他试验：ASTMD2344，ASTMD7136，ASTMD7137，GB/T21239，ASTMD3479，ISO13003，ISO15024，ASTMD5528以上标准可选用馥勒复合材料试验机来完成试验。
金属基复合材料界面的研究进展及发展趋 势 周奎 （佳木斯大学材料科学与工程学院佳木斯 154007）摘要本文介绍了目前金属基复合材料界面的研究现状，存在的问题及优化的有效途径。重点阐述了金属基复合材料在各个领域的应用情况。最后在综述金属基复合材料界面的研究进展与应用现状的基础上,对学者未来研究呈现的趋势进行了简述并对其发展趋势进行了展望。 关键词金属基复合材料界面特性应用发展趋势 The research progress of metal matrix composites interface and development trend ZHOU Kui (jiamusi university school of materials science and engineering jiamusi 154007) Abstract：Interface of metal matrix composites are introduced in this paper the current research status, existing problems and the effective ways to optimize. Expounds the metal matrix composites and its application in various fields. Finally in this paper the research progress and application of metal matrix composites interface status quo, on the basis of research for scholars in the future the trend of the present carried on the description and its development trend is prospected. Keywords: metal matrix composites application Interface features the development trend 1前言 金属基复合材料(MMCS)是以金属、合金或金属间化合物为基体,含有增强成分的复合材料。 研究金属基复合新材料是当代新材料技术领域中的重要内容之一。金属基复合材料的品种繁多,有碳(石墨)、硼、碳化硅、氧化铝等高性能连续纤维增强铝基、镁基、钦基等复合材料,碳化硅晶须、碳化硅、氧化铝颗粒、氧化铝短纤维增强铝基、镁基复合材料,以及牡钨丝增强超合金等高温金属基复合材料等.但它们的发展和应用并不迅速。主要原因是存在界面问题,制备方法较复杂,成本高。学者们在金属基复合材料的有效制备方法、金属基体与增强体之间的界面反应规律、控制界面反应的途径、界面结构、性能对材料性能的影响、界面结构与制备工艺过程的关系等进行了大量的研究工作,取得了许多重要成果,推动了金属基复合材料的发展和应用。但随着金属基复合材料要求的使用性能和制备技术的发展,界面问题仍然是金属基复合材料研究发展中的重要研究方向。特别是界面精细结构及性质、界面优化设计、界面反应的控制以及界面对性能的影响规律等。尚需结合材料类型、使用性能要求深入研究。
国内外高性能复合材料发展概况 2004-06-24 https://www.doczj.com/doc/ab2157425.html,来源: 作者:佚名点击数：2406次 玻璃市场将缓慢复苏 | 2015年中国有望进入光伏平价消费时代 | 玻璃：需求渐缓，价格逐稳 由于高性能复合材料包含于整个复合材料之中，且高性能是相对而言的，因此叙述国内外发展概况宜论述整个复合材料为好。复合材料根据基体种类可分为树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、水泥基复合材料等。 一、树脂基复合材料树脂基复合材料是最先开发和产业化推广的，因此应用面最广、产业化程度最高。根据基体的受热行为可分为热塑性复合材料和热固性复合材料。 1、热固性树脂基复合材料热固性树脂基复合材料是指以热固性树脂如不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基酯树脂等为基体，以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等为增强材料制成的复合材料。 树脂基复合材料自1932年在美国诞生之后，至今已有近70年的发展历史。1940～1945年期间美国首次用玻璃纤维增强聚酯树脂、以手糊工艺制造军用雷达罩和飞机油箱，为树脂基复合材料在军事工业中的应用开辟了途。1944年美国空军第一次用树脂基复合材料夹层结构制造飞机机身、机翼；1946年纤维缠绕成型在美国获得专利；1950年真空袋和压力袋成型工艺研究成功并试制成功直升飞机的螺旋桨；1949年玻璃纤维预混料研制成功，利用传统的对模法压制出表面光洁的树脂基复合材料零件；20世纪60年代美国用纤维缠绕工艺研制成功"北极星A"导弹发动机壳体。为了提高手糊成型工艺的生产率，在此期间喷射成型工艺得到了发展和应用，使生产效率提高了2－4倍。1961年德国研制成功片状模塑料（SMC），使模压成型工艺达到新水平（中压、中温、大台面制品）；1963年树脂基复合材料板材开始工业化生产，美、法、日等国先后建起了高产量、大宽幅连续生产线，并研制成功透明复合材料及其夹层结构板材；1965年美国和日本用SMC压制汽车部件、浴盆、船上构件等；拉挤成型工艺始于20世纪50年代，60年代中期实现了连续化生产，除棒材外还生产细管、方形、工字形、槽形等型材，到了70年代，拉挤技术有了重大突破，目前美国生产拉挤成型机组最先进，其制品断面达76×20cm2，并设计有环向缠绕机构；进入70年代，树脂反应注射成型（RRIM）研究成功，改善了手糊工艺，使产品两面光洁，已用于生产卫生洁具、汽车零件等。70年代初热塑性复合材料得到发展，其生产工艺主要是注射成型和挤出成型，只用于生产短纤维增强塑料。1972年美国PPG公司研制成功玻璃纤维毡增强热塑性片状模塑料（GMT），1975年投入生产，其最大特点是成型周期短，废料可回收利用。80年代法国研究成功湿法生产热塑性片状模塑料（GMT）并成功地用于汽车制造工业。离心浇铸成型工艺于20世纪60年代始于瑞士，80年代得到发展，英国用此法生产10m。长复合材料电线杆，而用离心法生产大口径压力管道用于城市给水工程，技术经济效果十分显著。到目前为止，树脂基复合材料的生产工艺已有近20种之多，而且新的生产工艺还在不断的出现。