第2章_复合材料的基体材料
- 格式:ppt
- 大小:1.18 MB
- 文档页数:63
复合材料中的基体材料复合材料是由两种或更多种不同材料组成的材料,其中一种材料称为基体材料。
基体材料在复合材料中起到支撑和固定增强材料(通常是纤维或颗粒)的作用。
基体材料的选择对复合材料的性能和应用起着至关重要的作用。
下面将介绍一些常见的基体材料及其特点。
1.金属基体材料:金属基体材料主要是指铝、镁、钛等金属材料。
金属基复合材料具有高强度、高刚度、优良的导热性、良好的耐腐蚀性和可加工性等优点。
金属基复合材料广泛应用于航空航天、汽车工业、船舶制造和建筑等领域。
2.高分子基体材料:高分子基体材料主要是指树脂类材料,如环氧树脂、聚酯树脂、聚酰亚胺等。
高分子基复合材料具有重量轻、绝缘性能好、抗腐蚀性能好等特点。
高分子基复合材料广泛应用于航空航天、汽车工业、电子电器等领域。
3.陶瓷基体材料:陶瓷基体材料主要是指氧化铝、氧化硅、碳化硅等无机材料。
陶瓷基复合材料具有高硬度、高耐磨性、抗高温等特点。
陶瓷基复合材料广泛应用于制造耐火材料、摩擦材料和高温结构材料等领域。
4.碳基体材料:碳基体材料主要是指碳纤维、炭黑等碳材料。
碳基复合材料具有重量轻、高强度、高刚度、耐高温、导电性能好等特点。
碳基复合材料广泛应用于航空航天、汽车工业、体育器材等领域。
5.纳米基体材料:纳米基体材料主要是指纳米颗粒、纳米管、纳米片等纳米材料。
纳米基复合材料具有独特的物理、化学和力学性能,如高强度、高硬度、低摩擦系数等。
纳米基复合材料在材料科学领域具有重要的应用前景。
总之,基体材料是复合材料中重要的组成部分,其种类和性能直接影响着复合材料的性能和应用范围。
随着科技的发展,不断有新型的基体材料涌现,为复合材料的开发和应用带来了新的可能性。
复合材料的基体材
常见的复合材料基体材料包括金属、聚合物和陶瓷等。
金属基体材料是最早被应用于复合材料的基体材料之一、金属基复合材料具有高强度、刚性和导热性能,还具有优良的机械性能和良好的成型性能。
由于金属本身的导热性和良好的电导性,金属基复合材料广泛应用于热传导和电传导方面的应用,如散热器、导电线和电子器件等。
聚合物基体材料是应用最广泛的复合材料基体材料之一、聚合物基复合材料具有重量轻、加工性能好、电绝缘性好、化学稳定性好等特点。
此外,聚合物基体材料的成本相对较低,易于大规模生产。
因此,聚合物基复合材料广泛应用于航空航天、汽车工业、电子设备和建筑等领域。
陶瓷基体材料具有高强度、高硬度、高耐压性和高耐磨性等特点。
陶瓷基复合材料的主要优点是在高温和高压环境下具有出色的性能。
陶瓷基复合材料常用于高性能陶瓷刀具、高温热力设备和用于材料强化的陶瓷纤维等领域。
此外,还有一些其他的基体材料,如碳纤维基体材料和纤维增强中空玻璃基体材料等。
碳纤维基体材料具有重量轻、高强度、高弹性模量和耐腐蚀性强等特点,常用于航空航天、汽车和体育器材等领域。
而纤维增强中空玻璃基体材料以其低密度、优良的隔热性能和抗雷击性能而得到广泛应用。
综上所述,复合材料的基体材料类型丰富多样,每种材料都有其独特的优点和应用领域。
随着科技的不断进步和需求的不断增加,对基体材料的研发和应用也在不断深入,为复合材料的发展提供了更广阔的空间。
第一章总论一.复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。
★二.复合材料的命名和分类★1.按增强材料形态分类(1)连续纤维复合材料:作为分散相的纤维,每根纤维的两个端点都位于复合材料的边界处;(2)短纤维复合材料:短纤维无规则地分散在基体材料中制成的复合材料;(3)粒状填料复合材料:微小颗粒状增强材料分散在基体中制成的复合材料;(4)编织复合材料:以平面二维或立体三维纤维编织物为增强材料与基体复合而成的复合材料。
2. 按增强纤维种类分类(1)玻璃纤维复合材料;(2)碳纤维复合材料;(3)有机纤维(芳香族聚酰胺纤维、芳香族聚酯纤维、高强度聚烯烃纤维等)复合材料;(4)金属纤维(如钨丝、不锈钢丝等)复合材料;(5)陶瓷纤维(如氧化铝纤维、碳化硅纤维、硼纤维等)复合材料。
如果用两种或两种以上纤维增强同一基体制成的复合材料称为混杂复合材料3.按基体材料分类(1)聚合物基复合材料:以有机聚合物(主要为热固性树脂、热塑性树脂及橡胶)为基体制成的复合材料;(2)金属基复合材料:以金属为基体制成的复合材料,如铝基复合材料、钛基复合材料等;(3)无机非金属基复合材料:以陶瓷材料(也包括玻璃和水泥)为基体制成的复合材料。
4.按材料作用分类(1)结构复合材料:用于制造受力构件的复合材料;(2)功能复合材料:具有各种特殊性能(如阻尼、导电、导磁、换能、摩擦、屏蔽等)的复合材料。
三.复合材料是由多相材料复合而成,其共同的特点是:★(1)可综合发挥各种组成材料的优点,使一种材料具有多种性能,具有天然材料所没有的性能。
(2)可按对材料性能的需要进行材料的设计和制造。
例如,针对方向性材料强度的设计,针对某种介质耐腐蚀性能的设计等。
(3)可制成所需的任意形状的产品,可避免多次加工工序。
四.影响复合材料性能的因素很多,主要取决于①增强材料的性能、含量及分布状况,②基体材料的性能、含量,以及③增强材料和基体材料之间的界面结合情况,作为产品还与④成型工艺和结构设计有关。
第二章聚合物基复合材料的基体1.聚合物基体的作用复合材料=基体+增强剂(填充剂)复合材料的原材料包括基体材料和增强材料聚合物基体是FRP的一个必需组分。
在复合材料成型过程中,基体经过复杂的物理、化学变化过程,与增强纤维复合成具有一定形状的整体,因而整体性能直接影响复合材料性能。
基体的作用主要包括以下四个部分①将纤维粘合成整体并使纤维位置固定,在纤维间传递载荷,并使载荷均衡;②基体决定复合材料的一些性能。
耐热性、横向性能、剪切性能、耐介质性能(如耐水、耐化学品性能)等;③基体决定复合材料成型工艺方法以及工艺参数选择等。
④基体保护纤维免受各种损伤。
此外,基体对复合材料的另外一些性能也有重要影响,如纵向拉伸、尤其是压缩性能,疲劳性能,断裂韧性等。
2.聚合物基体材料的分类用于复合材料的聚合物基体有多种分类方法,如按树脂热行为可分为热固性及热塑性两类。
热塑性基体如聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚醚砜、聚醚醚酮等,它们是一类线形或有支链的固态高分子,可溶可熔,可反复加工成型而无任何化学变化。
热固性基体如环氧树脂、酚醛树脂、双马树脂、不饱和聚酯等,它们在制成最终产品前,通常为分子量较小的液态或固态预聚体,经加热或加固化剂发生化学反应固化后,形成不溶不熔的三维网状高分子,这类基体通常是无定形的。
聚合物基体按树脂特性及用途分为:一般用途树脂、耐热性树脂、耐候性树脂、阻燃树脂等。
按成型工艺分为:手糊用树脂、喷射用树脂、胶衣用树脂、缠绕用树脂、拉挤用树脂等。
不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂及被称为三大通用型热固性树脂。
它们是热固性树脂中用量最大、应用最广的品种。
3.聚合物基体的选择对聚合物基体的选择应遵循下列原则:(1)能够满足产品的使用需要;如使用温度、强度、刚度、耐药品性、耐腐蚀性等。
高拉伸(或剪切)模量、高拉伸强度、高断裂韧性的基体有利于提高FRP力学性能。
(2)对纤维具有良好的浸润性和粘接力;(3)容易操作,如要求胶液具有足够长的适用期、预浸料具有足够长的贮存期、固化收缩小等。
复合材料的基体材料热塑性基体的缺点: ?、是热塑性基体的熔体或溶液粘度很高,纤维浸渍困难,预浸料制备及制品成型需要在高温高压下进行, ?、聚碳酸酯或尼龙这样一些工程塑料,因耐热性、抗蠕变性或耐药品性等方面问题而使应用受到限制。
二、热固性基体热固性基体主要是不饱合聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂一直在连续纤维增强树脂基复合材料中占统治地位。
不饱合聚酯树脂、酚醛树脂主要用于玻璃增强塑料,其中聚酯树脂用量最大,约占总量的80,,而环氧树脂则一般用作耐腐蚀性或先进复合材料基体。
(一) 热固性树脂下表为一些常用的热固性树脂其它物理性能 1(不饱和聚酯树脂 1 不饱和聚酯树脂及其特点不饱和聚酯树脂是指有线型结构的,主链上同时具有重复酯键及不饱和双键的一类聚合物。
不饱和聚酯的种类很多,按化学结构分类可分为顺酐型、丙烯酸型、和丙烯酸环氧酯型聚酯树脂。
不饱和聚酯树脂在热固性树指中是工业化较早,产量较多的一类,它主要应用于玻璃纤维复合材料。
由于树脂的收缩率高且力学性能较低,因此很少用它与碳纤维制造复合材料。
但近年来由于汽车工业发展的需耍,用玻璃纤维部分取代碳纤维的混杂复合材料得以发展,价格低廉的聚酯树脂可能扩大应用。
不饱和聚酯的主要优点是: ,、工艺性能良好,如室温下粘度低,可以在室温下固化,在常压下成型,颜色浅,可以制作彩色制品,有多种措施来调节其工艺性能等; ,、固化后树脂的综合性能良好,并有多种专用树脂适应不同用途的需要; ,、价格低廉,其价格远低于环氧树脂,略高于酚醛树脂。
不饱和聚酯的主要缺点是: 固化时体积收缩率较大,成型时气味和毒性较大,耐热性、强度和模量都较低,易变形,因此很少用于受力较强的制品中。
2 交联剂、引发剂和促进剂 a 交联剂不饱和聚酯分子链中含有不饱和双键,因而在热的作用下通过这些双键,大分子链之间可以交联起来,变成体型结构。
但是(这种交联产物很脆,没有什么优点,无实用价值。
因此,在实际中经常把线型不饱和聚酯溶于烯类单体中,使聚酯中的双键间发生共聚合反应,得到体型产物,以改善固化后树脂的性能。
复合材料的基体材料
复合材料的基体材料是复合材料的核心,包括基体材料和纤维材料,
是支撑和固定复合材料结构的主要材料。
市场上主要的基体材料有:金属
材料、陶瓷材料、树脂材料、橡胶材料等,其中,金属材料主要是钢材、
铝材、铜材等,陶瓷材料主要是碳化硅等陶瓷,树脂材料主要是玻璃树脂、聚氨酯树脂等,橡胶材料主要是聚氯乙烯橡胶、氯丁橡胶等。
金属材料是复合材料中最常用的基体材料,因其强度高、韧性好、耐
磨性好等特点,被广泛应用于航空航天、舰船、汽车、机械制造等领域。
除了可以直接作为复合材料的基体材料外,金属材料还可以作为复合材料
的抗剥裂固化剂和增强剂,为复合材料的抗剥裂性能和强度增加提供有效
支撑。
陶瓷材料是复合材料中热强度高、导热性好的基体材料,主要用于抗
高温高压腐蚀等领域。
陶瓷材料具有良好的耐寒性、耐热性和耐腐蚀性,
能够在极端的温度和压力条件下发挥出良好的性能。
树脂材料是复合材料中最常用的基体材料,可以提供轻量、柔韧、隔
热和耐腐蚀的性能,主要用于制造复合材料工件。
《复合材料概论》心得与总结卫琦 1306030118通过学习《复合材料概论》,我了解了复合材料的命名、分类以及复合材料的基本性能。
复合材料的基体材料有四种:金属材料、无机胶凝材料、陶瓷材料、聚合物材料。
了解了碳纤维的优点以及碳纤维在生活中被广泛的应用。
以及对聚合物基复合材料,金属基复合材料,陶瓷基复合材料的了解。
以下是我对一些知识点的总结。
第一章总论一、复合材料定义:复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料;在复合材料中通常有一个相为连续相,称为基体,另一相为分散相,称为增强材料。
二、复合材料的分类1.按增强材料形态分类(连续纤维复合、短纤维复合、颗粒复合、编织复合)2.按增强材料纤维种类分类(玻璃纤维、碳纤维、有机纤维、金属纤维、陶瓷纤维、混合)3.按基体材料分类(聚合物基、金属基、无机非金属基)4.按材料作用分类(结构复合材料、功能复合材料)三、复合材料的基本性能1.可综合发挥各组成材料的优点2.可按对材料性能的需要进行材料的设计和制造(最大特点!)3.可制成所需的任意形状的产品四、复合材料结构设计的三个结构层次①:一次结构:指由基体和增强材料复合而成的单层材料②:二次结构:指由单层材料层合而成的层合体③:三次结构:指通常所说的工程结构或者产品结构第二章复合材料的基体材料复合材料的基体材料有以下四种:①:金属材料主要包括铝及铝合金、镁合金、钛合金、镍合金、铜与铜合金、锌合金、铅、钛铝、镍铝金属间化合物等无机胶凝材料主要包括水泥、石膏、菱苦土和水玻璃等陶瓷材料主要包括玻璃、玻璃陶瓷、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷聚合物材料主要包括不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂及各种热固性/热塑性聚合物。
第三章复合材料的增强材料一、增强材料的定义:在复合材料中,凡事能基体材料力学性能的物质,均称为增强材料。
二、玻璃纤维的分类:1.以玻璃原料成分分类:无碱玻璃纤维(E玻纤);中碱玻璃纤维;有机玻璃纤维(A玻璃);特种玻璃纤维。