西安交大复合材料课件

系数的特点。
西安交大复合材料课件
（3）纤维―铜（或合金）复合材料 由石墨纤维与铜（或铜镍合金）组成的材料。为了增强石墨纤
维和基体的结合强度，常在石墨纤维表面镀铜或镀镍后再镀铜。石 墨纤维增强铜或铜镍合金复合材料具有高强度、高导电性、低的摩 擦因数和高的耐磨性，以及在一定温度范围内的尺寸稳定性。
4．纤维―陶瓷复合材料 用碳（或石墨）纤维与陶瓷组成的复合材料能大幅度提高陶瓷 的冲击韧性和抗热振性，降低脆性，而陶瓷又能保护碳（或石墨） 纤维在高温下不被氧化。因而这类材料具有很高的强度和弹性模量。 除上述三大类纤维增强复合材料外，近年来研制了多种纤维增 强复合材料，例C/C复合材料、混杂纤维复合材料等。
它是用碳纤维作底丝，通过气相沉积法而制得。具有高熔点、 高强度、高弹性模量。其突出特点是具有优良的高温强度，在 1100℃时其强度仍高达210西0安M交Pa大。复合材料课件
（5）Kevlar有机纤维（芳纶、聚芳酰胺纤维） 特点：比强度、比模量高；其强度可达2800～3700MPa；密度
小，只有1.45 g/㎝3；耐热性比玻璃纤维好。它还具有优良的抗疲 劳性、耐蚀性、绝缘性和加工性。
西安交大复合材料课件
（2）碳纤维―树脂复合材料
最常用的是碳纤维与聚酯、酚醛、环氧、聚四氟乙烯等树脂组 成的复合材料，具有高强度、高弹性模量、高比强度和比模量，还 具有优良的抗疲劳性能、耐冲击性能、自润滑性、减摩耐磨性、耐 蚀性及耐热性。缺点是纤维与基体结合力低。
（3）硼纤维―树脂复合材料
主要由硼纤维与环氧、聚酰亚胺等树脂组成。具有高的比强度、 比模量，良好的耐热性。其缺点是各向异性明显。
2．纤维―树脂复合材料 （1）玻璃纤维―树脂复合材料
亦称玻璃纤维增强塑料，也称玻璃钢。 1）热塑性玻璃钢 它是由20%～40%的玻璃纤维和60%～80%的热塑性树脂（如尼龙、 ABS等）组成，具有高强度和高冲击韧性，良好的低温性能及低热膨 胀系数。
西安交大复合材料课件
2) 热固性玻璃钢 它是由60%～70%玻璃纤维（或玻璃布）和30%～40%热固性树脂 （环氧、聚酯树脂等）组成。 主要优点：密度小、强度高，耐蚀性、绝缘性、绝热性好；吸 水性、防磁、微波穿透性好，易于加工成型。 缺点：弹性模量低，热稳定性不高，只能在300℃以下工作。
应用：主要用于制造飞机和航天器的蒙皮、航空发动机叶片等。
西安交大复合材料课件
2）石墨纤维―铝（或合金）基复合材料。
由Ⅰ型碳纤维与纯铝或形变铝合金、铸造铝合金组成。
特点：具有高比强度和高温强度，在500℃时其比强度为钛合 金的1.5倍
应用：主要用于制造航天飞机的外壳、飞机蒙皮。
3）碳化硅纤维―铝（或合金）复合材料
特点：强度高，抗拉强度可达1000～3000MPa；弹性模量比金 属低得多，为（3～5）×104MPa；密度小，为2.5～2.7g/cm3；化学 稳定性好；不吸水、不燃烧、尺寸稳定、隔热、吸声、绝缘等。
缺点：脆性较大、耐热性低，250℃以上开始软化。
优点：价格便宜、制作方便
（2）碳纤维
碳纤维是人造纤维（粘胶纤维、聚丙烯腈纤维等），是在200～ 300℃空气中加热并施加一定张力进行预氧化处理，然后在氮气的保 护下于1000～1500℃的高温中进行碳化处理而制得。其碳含量 Wc85%～95%。由于其具有高强度，因而称高强度碳纤维，也称Ⅱ型
6.3 常用的复合材料
一、纤维增强复合材料
1．常用增强纤维
主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、Kevlar有机 物纤维等。
玻璃纤维布
玻璃纤维绳 玻璃纤维纸
纳 米 碳 管 纤 维
西安交大复合材料课件
玻璃纤维绳
碳 纤 维 绳

（1）玻璃纤维
按玻璃纤维中Na2O和K2O的含量不同，可将其分为无碱纤维（碱 的质量分数<2%）、中碱纤维（碱的质量分数为2%～12%）、高碱纤 维（碱的质量分数>12%）。随着碱量的增加，玻璃纤维的强度、绝 缘性、耐蚀性降低。
碳纤维。
西安交大复合材料课件
在2500～3000℃高温的氩气中进行石墨化处理，就可获得含碳 量为Wc98%以上的碳纤维，又称石墨纤维或高模量碳纤维，也称Ⅰ 型碳纤维。
特点：与玻璃纤维相比，碳纤维具有密度小（1.33～2.0g/㎝3）， 弹性模量高（2.8～4×105MPa）；高温及低温性能好，导电性好、 化学稳定性高、摩擦因数小、自润湿性好。
它是由碳化硅纤维与纯铝（或铸造铝合金、铝铜合金等）组成 的复合材料。
特点：具有高的比强度、比模量，硬度高。
应用：用于制造飞机机身结构件及汽车发动机的活塞、连杆等。
（2）纤维―钛合金复合材料
由硼纤维或改性硼纤维、碳化硅纤维与钛合金（Ti—6Al—4V） 组成。它具有低密度、高强度、高弹性模量、高耐热性、低热膨胀
3．纤维―金属（或合金）复合材料 纤维增强金属复合材料是由高强度、高模量的脆性纤维（碳、 硼、碳化硅纤维）与具有较高韧性及低屈服强度的金属（铝及其合 金、钛及其合金、铜及其合金、镍合金、镁合金、银铅等）组成， 具有高的横向力学性能、高的层间剪切强度；冲击韧性好、高温强 度高、耐热性、耐磨性、导电性、导热性好；不吸湿、尺寸稳定性 好、不老化等优点。 （1）纤维―铝（或合金）复合材料 1）硼纤维―铝（或合金）基复合材料。 硼和铝在高温易形成AlB2，与氧易形成B2O3，故在硼纤维表面要 涂一层SiC以提高硼纤维的化学稳定性。 特点：具有高弹性模量，高抗压强度、抗剪强度和疲劳强度。
（4）碳化硅纤维树脂复合材料
由碳化硅纤维与环氧树脂组成的复合材料，具有高的比强度、 比模量。
（5）Kevlar纤维树脂复合材料
由Kevlar纤维与环氧、聚乙烯、聚碳酸酯、聚酯等树脂组成。 主要性能特点是抗拉强度大于玻璃钢，而与碳纤维―环氧树脂复合 材料相似；延性好，与金属相当；其耐冲击性超过碳纤维增强塑料； 其疲劳抗力高于玻璃钢和铝西安合交金大复；合减材振料课能件力为钢的8倍。
缺点：脆性大、易氧化 （3）硼纤维
它是用化学沉积法将非晶态的硼涂覆到钨丝上而制得的。具有 高 熔 点 （ 2300℃ ） 、 高 强 度 （ 2450 ～ 2750MPa ） 、 高 弹 性 模 量 （3.8～4.9×105MPa）。具有良好的抗氧化性、耐蚀性。
缺点：密度大、直径较粗及生产工艺复杂、成本高、价格昂贵。 （4）碳化硅纤维