复合材料复习.doc

《复合材料复习.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《复合材料复习.doc（6页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、复合材料复习（阅读声明：1、答案制作参考顺序：PPT书本百度；2、自己多看书，PPT。我弄错了也未可知；3、多祈福吧，邓爷老聂那不是划重点，那是复习全书；4、希望大家高分通过，谢谢；5、什么，你说你看不懂？背就行，C类课当真你就输了。）定义概念基体、增强体在复合材料中，一般情况下有一相是连续的称为基体，另外一相以独立的形态分布在连续相中的分散相，其力学性能优越，对复合材料强度增强显著，故称为增强体，在基体与增强体间存在界面。功能体结构复合材料主要用作承力和次承力结构，要求其质量轻、强度和刚度高，能够耐一定温度，在有时还有其他性能要求。基本上是由增强体和基体组成:增强体承担结构使用中的各种 载荷

2、，基体起粘结增强体予以赋形并且传递应力和增韧作用。功能复合材料除了力学性能以外，还提供其他物理性能的复合材料，是由功能体（提供物理性能的基本组成单元）和基体组成的。聚合物基复合材料聚合物基复合材料是以有机聚合物为基体 、连续纤维为增强材料组成的复合材料。习惯上常把橡胶基复合材料划入橡胶材料中，所以聚合物基体一般仅指热固性聚合物（树脂）与热塑性聚合物。金属基复合材料以金属或合金为基体，并以纤维、晶须、颗粒等为增强体的复合材料。陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料。陶瓷基体可为氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷。水泥基复合材料水泥基复合材料是由水硬性凝胶材料与水发生水化

3、、硬化后形成的硬化水泥浆体作为基材，与各种无机、金属、有机材料所组成。碳复合材料（这个有待考证，应该是碳-碳复合材料才对） 纤维增强基复合材料是由碳纤维织物增强碳或石墨化的树脂（包括沥青）碳以及化学气相沉积碳所形成的复合材料，简称碳-碳复合材料。压电复合材料一般是由压电陶瓷和聚合物基体按照一定的联接方式、一定的体积或质量比例和一定的空间几何分布复合而成。导电复合材料导电复合材料的由导电材料和作为基体的绝缘材料复合得到的具体有导电功能的材料。阻尼复合材料把振动能吸收并转化为其它形式的能量而消耗从而减小机械振动和降低噪声功能的复合材料。机敏复合材料机敏材料的具有感知周围环境变化且能针对这种变化能做

4、出适当反应的材料，即机敏材料具有自诊断功能、自适应功能、自修复或自愈合功能。机敏材料不是一种单纯的材料，而是两种和两种以上的功能材料的组合，这类材料往往以复合材料结构的形式存在。机敏复合材料是机敏材料的主要成员。碳纤维碳纤维（CF）是先进复合材料最常用的也是最重要的增强体。碳纤维是由不完全石墨结晶沿纤维轴向排列的一种多晶的新型无机非金属材料。化学组成中碳元素的含量达95以上。纳米粉体（就是纳米材料，尼玛！）纳米材料是指尺度为1nm100nm的超微粒经压制、烧结或溅射而成的凝固态固体。纳米复合材料纳米复合材料是指分散相尺度至少有一维小于100nm的复合材料。原位复合技术（原位复合的原理）根据材料

5、设计的要求选择适当的反应剂（气相、液相或固相），在适合的温度下借助于基材之间的物理化学反应，原位生成分布均匀的第二相（或称增强相）自蔓延（SHS）复合技术自蔓延高温合成（SHS）是利用配合的原料自身燃烧反应放出的热量使化学反应过程自发地持续进行。自蔓延复合技术是在自蔓延高温合成的基础上发展起来的一种新的复合技术而已。梯度复合技术（这个我不知道，自己想办法。附上一个梯度功能材料）梯度复合材料（FGM）：基于一种全新的材料设计概念而开发的新型功能材料，由于材料构成要素（成分、组织结构等）在几何空间上连续变化，从而得到性能在几何空间上也是连续变化的非均质材料，因而在复杂环境下使用时，要比均质的材料具

6、有更大的优势。复合材料可靠性所谓可靠性，是指系统或者部件在给定的使用期间，在给定的环境条件下，能够顺利地完成原设计性能的概率。复合材料的可靠性包括三个方面的内容：1、组成材料的多重性；2、材料结构工艺的同步性；3、材料结构的可设计性。复合材料界面复合材料的界面是指基体与增强物之间化学成分有显著变化的、构成彼此结合的、能起载荷传递作用的微小区域。思考题1复合材料分类方法有哪些？按性能高低分:常用复合材料和先进复合材料（以碳、芳纶、陶瓷等纤维和晶须等高性增强体与耐高温的高聚物、金属、陶瓷和碳（石墨）等构成的复合材料。按用途分:结构复合材料和功能复合材料什么是新型的增强体?如何分类?无机类新型的增强

7、体有哪些?新型纤维增强体(高性能纤维增强体):强度在18cN/dtex，1tex=10-6kg/m以上,模量在440cN/dtex以上的纤维,是结构型先进复合材料的关键组成部分。按增强相的形态分：颗粒增强，晶须或者不连续纤维增强，连续纤维增强无机类新型的增强体：碳纤维（CF）、氧化铝纤维、碳化硅系列纤维、特种玻璃纤维等无机纤维。功能复合材料有哪些种类。 功能复合材料包括：具有声、光、电、磁、热、机械（如摩擦、阻尼等）功能作用的各种材料。碳复合耐火材料抗氧化性基本原理？ 为了防止含碳耐火材料的氧化，常用的含碳耐火材料的抗氧化方法就是添加剂法，经常采用金属铝、金属硅、碳化硅和碳化硼作为抗氧化剂。添

8、加剂法的作用原理大致可以分为两个方面：一方面是从热力学角度出发，即在工作温度下，添加剂或其与C反应的生成物与O的亲和力比C与O的亲和力大，优先于C被氧化，从而起到保护C的作用；另一方面是从动力学角度来考虑，添加剂与O2、CO或C反应生成的化合物能改变材料的显微结构，如增加致密度，堵塞气孔，阻碍O及反应产物的扩散等。还有一种方法是在含碳质材料中加入了抗氧化剂，抗氧化剂在高温、氧化气氛中起到保护石墨不被氧化的机理是：比石墨更容易和氧反应；形成特殊结构，如保护膜等保护石墨少被氧化。什么是复合材料界面? 不再累述。界面结合强度的表征的技术方法有哪些？界面的结合强度一般是以分子间力、表面张力(表面自由能

9、)等表示的，而实际上有许多因素影响着界面结合强度。如表面的几何形状、分布状况、纹理结构；表面吸附气体和蒸气程度；表面吸水情况，杂质存在；表面形态在界面的溶解、浸透、扩散和化学反应；表面层的力学特性，润湿速度等。思考题2自愈合抗氧化陶瓷/碳复合材料有什么特点? 多层涂层、梯度涂层虽然可以做到消除热应力引起的裂纹，但是当涂层受到外界机械损伤后，很容易失去防氧化的功能。自愈合抗氧化是为克服表面防护的上述缺点而提出的以实现碳材料整体抗氧化为目的的方法高性能混凝土的工艺特点如何? 配制高性能混凝土的要点有哪些？高性能混凝土技术特性在于高密实型。它应具有高抗渗性（高耐久性的关键性能），高体积稳定性（低干缩

10、、低徐变、低温度应变率和高弹性模量），适当的高抗压强度，良好的施工性（高流动性、高粘聚性、自密实）。配制高性能混凝土的要点是：（1）须掺入与所用水泥具有相容性的高效减水剂，以降低水灰比（减水）；（2）须掺入一定量活性的细掺合料，如硅灰、磨细矿渣、优质粉煤灰等（掺细）；（3）选用合适的集料，特别是粗集料（级配）。水泥基功能复合材料和智能复合材料有哪些种类? 水泥基导电复合材料、水泥基磁性复合材料、水泥基智能和机敏复合材料（仿生自愈伤水泥基复合材料、仿生自生水泥基复合材料）以水泥基复合材料向高性能混凝土的发展过程谈谈耐火浇注料发展方向如何？谈毛线，我只能说两者差不多，自个看PPT总结去。这是浇注料

11、的优点：浇注料的生产，省去压制成型和烧成工序，大大简化了工艺和设备，有利于产量提高和成本降低，且生产灵活性较大，能耗较小。另外，配制高性能混凝土的工艺要点和浇注料一样。从3方面扯吧：1、浇注料用瘠性耐火材料；2、浇注料用结合剂；3、浇注料的配制与施工。陶瓷基层状复合材料的发展如何? 结构设计方面更趋于仿生化、复杂化，以达到更高的综合使用性能制备工艺更趋于实用化、简单化，以满足工业上大规模使用。开展疲劳、蠕变、耐久性等使用性能功能的研究，探究其失效机理及寿命预测，为该复合材料的安全使用提供理论指导。开展陶瓷基层状复合材料的强韧化机制及设计理论的研究。改善聚合物基复合材料有哪些原则？（这个应该是改

12、善它的界面原则）1、改善树脂基体对增强材料的浸润程度2、适度的界面粘结3、减少复合材料成型中形成的残余应力4、调节界面内应力、减缓应力集中思考题3什么是熔体浸渗技术?有哪些特点？你知道有哪些相关技术。在耐火材料有哪些应用？它是在高温下金属熔体依靠毛细管力作用向多孔预形体内渗透的材料合成制备技术。特点（优点）：1）借助熔体与预制件接触时所受到的毛细管压力，可获得致密、具有连续显微结构的制品；2）预制件可预先制成所需的各种形状，渗入后制品保形性好，尺寸可精确控制，只需经简单加工工艺便可使用；3）制品为颗粒增强增韧复合材料，具有理想的综合力学及其他性能；4）整个工艺过程简单，相对成本低廉。相关技术：

13、早期的自发渗入方法（1） 醮液法（2）浸液法（3）上置法耐材应用：（制备高温耐材）间接自发渗入法制备：在高温下与SiC粉体预制件直接接触时。CoSi、Fe3Si、Fe5Si3和FeSi熔体几乎在瞬间覆盖了预制件的全部表面，形成一密封层。溶胶凝胶法制备复合材料的基本原理和基本过程？ 简单的讲，溶胶凝胶法就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。纳米粉体和纳米复合材

14、料的制备方法有哪些?纳米粉体的制备方法大致分为物理和化学两大类。纳米粉体的物理制备方法：1、惰性气体冷凝法制备纳米粉体；2、高能机械球磨法制造纳米粉体；3、其它制备方法：电子束蒸发法、激光剥离法、RF溅射法等，主要用来制备纳米薄膜，也被用来生产纳米金属和陶瓷。纳米粉体的化学制备方法：1、湿化学法制备纳米粉体；2、水热法；3、冰冻干燥法；4、微乳液法。还有化学气相法。材料复合新技术有哪些? 以在材料合成过程中于基体中产生弥散相且与母体有良好相容性、无重复污染为特点的原位复合技术（In-situ）；以自放热、自洁净和高活性、亚稳结构产物为特点的自蔓延高温复合技术(self-propagating

15、high-temperature synthesis，SHS);以组分、结构及性能渐变为特点的梯度复合技术；以携带电荷基体通过交替的静电引力来形成层状高密度、纳米级均匀分散为特点的分子自组装技术；以依靠分子识别现象进行有序堆积而形成超分子结构的超分子复合技术。金属基复合材料的界面结合方式有哪些?金属基复合材料的界面结合方式与聚合物基复合材料有所不同，其界面结合基本上可分为四类。 化学结合物理结合扩散结合机械结合思考题4什么是材料的再生和回收?请说明三种方法。 再生是指使用后的物件仍以材料的形式进行再加工成为制品。如:塑料废件可以在一定的温度和压力下利用材料的塑性流动模塑成另外形状的制件。回收则

16、是把原废品进行分解处理，获得部分原材料及一定能量。如:热固性聚合物采用热裂解的方式将其分解成燃气、燃油或者残渣，并回收一些热能。再生方法：热塑性聚合物基复合材料的再生1） 破碎方法；2）塑性成型方法；3）注射成形。低熔点金属基复合材料的再生可以将复合材料加热重熔来再生。回收方法：最简单的回收方式是将聚合物基复合材料焚烧，以回收热能。热固性聚合物基复合材料的回收机械回收和化学回收。热塑性聚合物基复合材料的回收1） 热塑性聚合物基复合材料除了热压再生处理外，也可以用上述裂解法、反相气化法或催化解聚法来回收增强体、填料、化学品或燃料，但要权衡经济性和实际效果；2）热塑性聚合物基体能被溶剂溶解，可以采

17、用溶剂回收的方法金属基复合材料的回收A 熔融盐处理法 B 电磁分离法C 化学溶解方法复合材料可靠性存在哪些问题? 1）材料特性知识的缺乏；2）材料性能的分散性；3）制备工艺的不稳定性；4）实验方法的不完善；5）统计数据不足；6）对复合材料性能随时间变化的规律和知识掌握不够；7）其他问题：如从试件获得的特性用于实际构件的修正方法问题；材料性能的分析方法与综合评价问题；材料的优化应用问题；材料失效的合理判据问题；新材料的信息与数据更为不足的问题等。复合材料设计的基本思想是什么? 根据外部环境的变化与要求来设计具有不同特性与性能的复合材料，以满足工程实际对高性能复合材料及结构的要求。这种可设计的灵活性和复合材料具有的优良特性使得复合材料在不同领域特别受欢迎。但是复合材料的成本高于传统材料，在一定程度上限制了其应用。因此材料的优化设计可以降低成本，扩大其应用领域。什么是复合材料的设计条件? 1、结构所提出的要求；2、性能及结构重量；3、环境载荷；4、可靠性、安全性和经济性。复合材料结构设计包含哪些内容？ 要设计出性能优良的复合材料结构或产品，需要多方面的知识和经验，做多方面权衡和比较。要考虑设计方案与制造工艺间的协同，搞清材料成本、加工费用和维修问题，先进工艺和先进技术的实施问题，数值模拟、实验测试同设计工作的结合问题，采用复合材料结构的性能和效益问题等。