材料导论-复合材料.ppt

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1、4.4 聚合物基复合材料 聚聚合合物物基基复复合合材材料料是是复复合合材材料料中中研研究究最最早早、发发展展最最快快的的一一类类复复合合材材料料，自自上上世世纪纪初初产产生生了了酚酚醛醛树树脂脂基基复复合合材材料料到到现现在在，聚聚合合物物基基复复合合材材料料已已形形成成从从原原材材料料、成成型型工工艺艺、机机械械设设备备、产产品品种种类类及及性性能能检检测测等等较较完完整整的的工工业业体体系系。树树脂脂基基复复合合材材料料发发展展速速度度很很快快，性性能能不不断断提提高高，应应用用领领域域日日益扩大，在现代复合材料中占有重要地位。益扩大，在现代复合材料中占有重要地位。一、复合材料聚合物基体一

2、、复合材料聚合物基体热热固固性性树树脂脂基基体体：使使用用温温度度高高、不不易易发发生生蠕蠕变变、耐耐腐腐蚀蚀性性好好、强强度度高高、减减震震性性好好；缺缺点点是是不不能能再再生生使使用用，成成型型要要求求固固化化时间长、后加工麻烦、不易修理，因而成本较高。时间长、后加工麻烦、不易修理，因而成本较高。热热塑塑性性树树脂脂基基体体：可可以以再再生生使使用用，加加工工周周期期短短，因因而而可可提提高高工工效效、节节约约能能源源；耐耐温温性性和和尺尺寸寸稳稳定定性性不不如如热热固固性性复复合合材材料。料。（1 1）不不饱饱和和聚聚酯酯树树脂脂(UPE)(UPE)：具具有有线线型型结结构构的的、可可溶

3、溶的的、分分子子量量不不高高，而而主主链链上上同同时时具具有有重重复复酯酯键键及及不不饱饱和和双双键键的的有有机机高高分分子子化化合合物物。热热固固性性树树脂脂，为为（不不）饱饱和和二二元元酸酸(或或酸酐）和多元醇的缩聚产物。酸酐）和多元醇的缩聚产物。特点 固化迅速，且能在常温下固化，无挥发性固化迅速，且能在常温下固化，无挥发性 副产物；副产物；粘度低，浸渍性好；粘度低，浸渍性好；介电性、抗电弧性优良；介电性、抗电弧性优良；耐腐蚀性好。耐腐蚀性好。缺点：固化收缩较大，固化不当时，固化放热收缩产生裂纹。缺点：固化收缩较大，固化不当时，固化放热收缩产生裂纹。顺酸顺酸双环戊二烯双环戊二烯羧基羧基羟基

4、羟基170发生裂解发生裂解 特点：固化方便、具有好的尺寸稳定性和耐久性；固化方便、具有好的尺寸稳定性和耐久性；粘附力强；粘附力强；固化过程中收缩性较低；固化过程中收缩性较低；具有较高的机械强度；具有较高的机械强度；电性能好，电性能好，热稳定性好，具有优良的耐酸性、耐碱性和耐溶剂性热稳定性好，具有优良的耐酸性、耐碱性和耐溶剂性。缺点：价格高，粘度大，固化时间比聚酯长，固化剂毒性大。缺点：价格高，粘度大，固化时间比聚酯长，固化剂毒性大。（2 2）环氧树脂）环氧树脂：分子中含有两个或两个以上分子中含有两个或两个以上环氧基团有机高分子化合物。复合材料工业上使用环氧基团有机高分子化合物。复合材料工业上使

5、用量最大的环氧树脂品种是缩水甘油醚型环氧树脂，量最大的环氧树脂品种是缩水甘油醚型环氧树脂，而其中又以由二酚基丙烷（双酚而其中又以由二酚基丙烷（双酚A A）与环氧氯丙烷）与环氧氯丙烷缩聚而成的二酚基丙烷型环氧树脂（双酚缩聚而成的二酚基丙烷型环氧树脂（双酚A A型环氧型环氧树脂）为主。树脂）为主。（3 3）酚酚醛醛树树脂脂酚酚醛醛树树脂脂是是最最早早的的一一类类热热固固性性树树脂脂，它它原原料料易易得得，合合成成方方便便，价价格格便便宜宜；电电绝绝缘缘性性好好；具具有有良良了了的的机机械械强强度度和和耐耐热热性性能能，尤尤其具有突出的瞬时耐高温烧蚀性能。其具有突出的瞬时耐高温烧蚀性能。（4 4）热

6、热塑塑性性树树脂脂：具具有有线线型型或或支支链链型型结结构构的的有有机机高高分分子子化化合合物物，受受热热软软化化（或或熔熔化化），冷冷却却变变硬且此过程可以反复进行的树脂。硬且此过程可以反复进行的树脂。聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺（1 1）手手糊糊成成型型法法：用用手手工工工工具具将将布布或或纤纤维维毡毡浸浸上上树树脂脂胶胶液液，铺铺糊糊在在敞敞开开模模具具上上，经经固固化化和和脱脱模模即即可可获获得得制制品品。设设备备简简单单、投投资资少少、制制品品尺尺寸寸和和形形状状不不受受限限制制，但但生生产产效效率率低低，产产品品质质量量不不易易控控制制，且且劳劳动动条条件件差差。适适宜宜生生产产小小批批量

7、量、大大尺尺寸寸、品品种种变变化化多多的的制制品品。一一般般用用来来成成型型汽汽车车壳壳体体、船船身身、贮贮槽槽、卫卫生生间间、机机身身蒙蒙皮皮、火火箭箭外外壳、隔音板等。壳、隔音板等。二、聚合物基复合材料的成型方法二、聚合物基复合材料的成型方法（2 2）喷喷射射成成型型：利利用用喷喷枪枪将将短短切切纤纤维维及及胶胶液液同同时时喷喷到到模模具具上上而而制制得得复复合合材材料制品。料制品。固态热塑喷射成型固态热塑喷射成型液态热塑喷射成型液态热塑喷射成型（3 3）树树脂脂传传递递（树树脂脂压压注注）模模塑塑法法：树树脂脂传传递递模模塑塑法法（Resin Resin Transfer Transfe

8、r MouldingMoulding）简简称称RTMRTM法法，它它是是将将液液态态树树脂脂注注入入到到事事先先铺铺有有增增强强材材料料的的闭闭合合模模中中，在在闭闭合合模模中中浸浸渍渍增增强材料而获得复合材料制品的方法。强材料而获得复合材料制品的方法。（4 4）缠缠绕绕成成型型法法：将将浸浸渍渍过过树树脂脂的的连连续续纤纤维维或或布布带带缠缠绕绕到到一一定定形形状状的的芯芯模模上上，达达到到一一定厚度后，通过固化脱膜得到制品。定厚度后，通过固化脱膜得到制品。液液态态树树脂脂（5 5）模压成型工艺）模压成型工艺 1)1)纤纤维维料料模模压压：将将预预混混（预预浸浸）的的高高强强度度短短纤纤维维

9、模模压料装在金属模具中加热加压成型制品。压料装在金属模具中加热加压成型制品。2)2)预预成成型型坯坯模模压压：先先将将短短切切纤纤维维制制成成与与制制品品形形状状和和尺尺寸寸相相似似的的预预成成型型坯坯，然然后后将将其其放放入入模模具具中中倒倒入入树树脂脂混混合合物物，在在一一定定温温度度压压力力下下成成型型。适适用用于于制制造造大大型、高强、异形、深度较大、壁厚均匀的制品。型、高强、异形、深度较大、壁厚均匀的制品。3 3)SMCSMC（SHEET SHEET MOULDING MOULDING COMPOUNDSCOMPOUNDS）模模压压法法：将将SMCSMC片片材材按按制制品品尺尺寸寸、

10、形形状状、厚厚度度等等要要求求裁裁剪剪下下料料，然后将多层片材叠合后放然后将多层片材叠合后放 入模具中加热加压成型制品。入模具中加热加压成型制品。适于大面积制品成型，目前在适于大面积制品成型，目前在 汽车工业、浴缸制造等方面得汽车工业、浴缸制造等方面得 到了迅速发展。到了迅速发展。三、三、聚合物基复合材料基本性能聚合物基复合材料基本性能 （1 1）比强度高）比强度高 玻玻璃璃纤纤维维增增强强塑塑料料（FRPFRP）复复合合材材料料有有较较高高的的比比强强度度高高，FRPFRP的的密密度度在在1.41.42.2g/cm2.2g/cm3 3之之间间，约约为为钢钢的的1/41/41/51/5之间，而

11、强度与一般碳素钢相近，因而比强度高。之间，而强度与一般碳素钢相近，因而比强度高。材料材料密度密度（g/cm3）拉伸强度拉伸强度(103MPa)弹性模量弹性模量(105MPa)比强度比强度(105cm)比模量比模量(105cm)钢钢7.81.032.10.130.27铝合金铝合金2.80.470.750.170.26钛合金钛合金4.50.961.140.210.25玻璃纤维复合材料玻璃纤维复合材料2.01.060.40.530.20碳纤维碳纤维/环氧复合材料环氧复合材料1.451.51.41.030.97碳纤维碳纤维/环氧复合材料环氧复合材料1.61.072.40.671.5有机纤维有机纤维/环

12、氧复合材料环氧复合材料1.41.40.81.00.57硼纤维硼纤维/环氧复合材料环氧复合材料2.11.382.10.661.0硼纤维硼纤维/铝复合材料铝复合材料2.651.02.00.380.57金属材料和聚合物基复合材料的性能金属材料和聚合物基复合材料的性能（2 2）耐疲劳性能好）耐疲劳性能好 纤维与基体界面能阻止材料受力所致裂纹的扩展。纤维与基体界面能阻止材料受力所致裂纹的扩展。（3 3）减震性好）减震性好 受受力力结结构构自自振振频频率率与与结结构构材材料料比比模模量量的的平平方方根根成成正正比比。复复合合材材料料比比模模量量高高，故故具具有有高高的的自自振振频频率率。同同时时，复复合合

13、材材料料界界面面具具有有吸吸振振能能力力，使使材材料的振动阻尼很高。料的振动阻尼很高。（4 4）FRPFRP的电性能的电性能 FRPFRP的的电电性性能能介介于于纤纤维维与与树树脂脂的的电电性性能能之之间间。并并且且随随着着树树脂脂品品种种、玻玻璃璃纤纤维维表表面面处处理理剂剂类类型型以以及环境温度和湿度的变化而不同。及环境温度和湿度的变化而不同。（5 5）FRPFRP的热性能的热性能 室温下，室温下，FRPFRP导热系数低，可作隔热材料使用。导热系数低，可作隔热材料使用。FRPFRP的热膨胀系数（的热膨胀系数（4 43636）1010-6-6-1-1与金属材料与金属材料（11112929）1

14、010-6-6-1-1相近。在一定温度范围内，相近。在一定温度范围内，FRPFRP具有较好的热稳定性和尺寸稳定性。但具有较好的热稳定性和尺寸稳定性。但FRPFRP的热变形的热变形温度和耐热温度极限较低，一般温度和耐热温度极限较低，一般FRPFRP的热变形温度在的热变形温度在160 160 200200之间，耐热极限大多不超过之间，耐热极限大多不超过250250。（6 6）FRPFRP的老化性能的老化性能 FRPFRP在在长长期期的的使使用用和和贮贮存存过过程程中中，由由于于各各种种物物理理和和化化学学因因素素的的作作用用而而发发生生的的物物化化性性能能的的下下降降或或变变差，故老化（劣化）。差

15、，故老化（劣化）。（7 7）有很好的加工工艺性）有很好的加工工艺性 复复合合材材料料可可采采用用手手糊糊成成型型、模模压压成成型型、缠缠绕绕成成型型、注注射射成成型型和和拉拉挤挤成成型型等等各各种种方方法法制制成成各各种种形形状状的产品。的产品。(1)(1)建筑行业建筑行业：玻璃钢房屋、建筑装饰、卫生洁具、：玻璃钢房屋、建筑装饰、卫生洁具、冷却塔、门窗等冷却塔、门窗等(2)(2)交通运输交通运输 火车：火车：铁路客车上的各种类型的上水箱、厕所地板、客铁路客车上的各种类型的上水箱、厕所地板、客 车车厢、车门、车窗等，铁路冷藏车上的车身、车车厢、车门、车窗等，铁路冷藏车上的车身、地板、冰箱盖等，集

16、装箱。地板、冰箱盖等，集装箱。汽车：汽车：车身，引擎罩，车身，引擎罩，船舶行业：船舶行业：玻璃钢船玻璃钢船 航空航天：航空航天：飞机机身、发动机壳体、雷达罩、螺旋桨、飞机机身、发动机壳体、雷达罩、螺旋桨、油箱、座椅、地板等油箱、座椅、地板等(3)(3)化工行业：化工行业：各种化工管道，阀门、贮槽各种化工管道，阀门、贮槽四、应用四、应用（1）航空航天）航空航天(2)交通运输交通运输（3）船体）船体4.5金属基复合材料金属基复合材料一、概述一、概述 （1）高比强度、高比模量）高比强度、高比模量 加入加入3050%纤维作为主要承载体，复合材料比强度、比模量纤维作为主要承载体，复合材料比强度、比模量成

17、成 倍倍地高于基体合金的比强度和比模量。地高于基体合金的比强度和比模量。（2）导热、导电性能好：）导热、导电性能好：金属基体占金属基体占60%以上以上 （3）热膨胀系数小、尺寸稳定性好：）热膨胀系数小、尺寸稳定性好：石墨纤维具有负的热膨胀系数石墨纤维具有负的热膨胀系数 （4）耐高温：）耐高温：金属基复合材料具有比金属基体更高的高温性能金属基复合材料具有比金属基体更高的高温性能 （5）耐磨性好：）耐磨性好：陶瓷纤维、晶须、颗粒增强陶瓷纤维、晶须、颗粒增强 （6）良好的疲劳性能和断裂韧性）良好的疲劳性能和断裂韧性 （7）不吸潮、不老化、气密性好）不吸潮、不老化、气密性好 以金属为基体，以高强度的第

18、二相为增强体而制得的复合材料以金属为基体，以高强度的第二相为增强体而制得的复合材料增强物：增强物：硼、碳（石墨）、碳化硅、氧化铝纤维以及钨丝、钼丝、不锈钢丝等金属丝，硼、碳（石墨）、碳化硅、氧化铝纤维以及钨丝、钼丝、不锈钢丝等金属丝，晶须主要有碳化硅、氧化铝，增强颗粒主要有碳化硅和氧化铝颗粒。晶须主要有碳化硅、氧化铝，增强颗粒主要有碳化硅和氧化铝颗粒。存在密度高、制作成本高、工艺复杂、增强材与基体间易发生化学反应等缺点存在密度高、制作成本高、工艺复杂、增强材与基体间易发生化学反应等缺点性性能能二、金属基复合材料种类：二、金属基复合材料种类：Al、Ni、Ti、Mg1、长纤维增强金属基复合材料、长

19、纤维增强金属基复合材料1）硼）硼/铝复合材料铝复合材料 硼纤维高温强度高，硼纤维高温强度高，1500时蠕变速率低。但高温氧化后时蠕变速率低。但高温氧化后强度降低，所以一般在硼纤维表面涂覆一层强度降低，所以一般在硼纤维表面涂覆一层SiC或或B4C，防止纤，防止纤维表面氧化。维表面氧化。包括长纤维增强、短纤维或晶须增强、颗粒增强以及包括长纤维增强、短纤维或晶须增强、颗粒增强以及原位复合增强等原位复合增强等。2）石墨）石墨/铝复合材料铝复合材料 具有导电性高、摩擦系数小和耐腐蚀等特点。利用石墨纤具有导电性高、摩擦系数小和耐腐蚀等特点。利用石墨纤维表面沉积维表面沉积Ti/Bi涂层技术，可改善石墨纤维与

20、液态铝的湿润涂层技术，可改善石墨纤维与液态铝的湿润性，有效控制铝与纤维的表面反应，提高复合材料的性能。性，有效控制铝与纤维的表面反应，提高复合材料的性能。MMC的的SEM照片照片3）石墨）石墨/镁复合材料镁复合材料 材料密度低、线膨胀系数为零，尺寸的稳定性好，是材料密度低、线膨胀系数为零，尺寸的稳定性好，是金属基复合材料中具有最高比强度和比弹性模量的复合材金属基复合材料中具有最高比强度和比弹性模量的复合材料。可在石墨纤维表面沉积料。可在石墨纤维表面沉积TiB2，提高石墨纤维的润湿性。提高石墨纤维的润湿性。4）碳化硅）碳化硅/钛复合材料钛复合材料 碳化硅纤维比强度高、比模量高，高温强度高，耐热、

21、耐碳化硅纤维比强度高、比模量高，高温强度高，耐热、耐氧化，与金属的反应小，润湿性好。这种复合材料的高温氧化，与金属的反应小，润湿性好。这种复合材料的高温强度高，主要应用于飞机发动机部件和涡轮叶片以及火箭强度高，主要应用于飞机发动机部件和涡轮叶片以及火箭发动机箱体材料。发动机箱体材料。5）氧化铝）氧化铝/铝复合材料铝复合材料氧化铝纤维在氧化气氛中稳定，能在高温下保持其强度、刚氧化铝纤维在氧化气氛中稳定，能在高温下保持其强度、刚度，且硬度高，耐磨性好。这种复合材料具有高强度和高刚度，且硬度高，耐磨性好。这种复合材料具有高强度和高刚度，可用于汽车发动机活塞和其他发动机零件。度，可用于汽车发动机活塞和

22、其他发动机零件。2、短纤维增强金属基复合材料、短纤维增强金属基复合材料1）氧化铝）氧化铝/铝复合材料铝复合材料2）碳化硅）碳化硅/铝复合材料铝复合材料3）氧化铝）氧化铝/镍复合材料镍复合材料3、颗粒增强金属基复合材料、颗粒增强金属基复合材料2）碳化钛）碳化钛/钛复合材料钛复合材料1）碳化硅）碳化硅/铝复合材料铝复合材料3）颗粒增强金属间化合物复合材料）颗粒增强金属间化合物复合材料TiB2/NiAl、TiB2/TiAl铝基复合材料刹车盘片铝基复合材料刹车盘片铁道车辆铝基复合材料制动盘片铁道车辆铝基复合材料制动盘片新开发的铝基复合材料活塞新开发的铝基复合材料活塞石墨（颗粒）铝基复合材料活塞石墨（颗

23、粒）铝基复合材料活塞舰用燃气涡轮发动机舰用燃气涡轮发动机中国一航燃气涡轮研究院展中国一航燃气涡轮研究院展出的涡扇出的涡扇500型发动机型发动机 航天后封头（钛合金）航天后封头（钛合金）火箭公共底（钛合金）火箭公共底（钛合金）钛合金精铸件钛合金精铸件 4.6陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料 陶瓷基体中添加陶瓷基体中添加碳纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、碳化碳纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、碳化硅晶须、氧化铝晶须、碳化硅颗粒和碳化钛颗粒，硅晶须、氧化铝晶须、碳化硅颗粒和碳化钛颗粒，形成的复合形成的复合材料称为陶瓷基复合材料。增强体加入可以提高陶瓷材料的材料称为陶瓷基复合材料。增强体加入可以提高陶瓷材料的强

24、强度和韧性。度和韧性。一、陶瓷基复合材料基本性能一、陶瓷基复合材料基本性能优点：优点：强度高、硬度大、耐高温、抗氧化、高温下抗磨损性好、耐化学腐强度高、硬度大、耐高温、抗氧化、高温下抗磨损性好、耐化学腐蚀性优良，热膨胀系数和比重较小。是一般常用金属材料、高分子材料及蚀性优良，热膨胀系数和比重较小。是一般常用金属材料、高分子材料及其复合材料所不具备的。其复合材料所不具备的。缺点：缺点：但陶瓷材料抗弯强度不高，断裂韧性低，限制了其作为结构材料使但陶瓷材料抗弯强度不高，断裂韧性低，限制了其作为结构材料使用。用。韧性差：韧性差：龟裂扩展引起，可用龟裂扩展引起，可用破坏韧性值破坏韧性值K1c衡量。衡量。

25、破坏韧性值破坏韧性值K1c是对材料龟裂的阻抗。其由是对材料龟裂的阻抗。其由材料的模量和破坏时吸收材料的模量和破坏时吸收的能量决定即：的能量决定即：E-杨氏模量，杨氏模量，r-破坏能，破坏能，r0-表面能，表面能，r1-塑性变形能，塑性变形能，r2-龟裂倾向能，龟裂倾向能，r3-龟裂分枝能。龟裂分枝能。其中，其中，r=r0+r1+r2+r3纤维增强陶瓷时，纤维增强陶瓷时，E E纤维纤维EE基体基体，纤维主要承受力，且纤维使基，纤维主要承受力，且纤维使基体的龟裂难于扩展。体的龟裂难于扩展。当当纤维纤维基体基体时，裂缝沿着纤维偏折时，裂缝沿着纤维偏折。有利于有利于K K1c1c提高。例如：提高。例如

26、：AlAl2 2O O3 3陶瓷断裂韧性值：陶瓷断裂韧性值：5.5MPa5.5MPam m1/21/2，SiC/AlSiC/Al2 2O O3 3陶瓷后：陶瓷后：8.8MPa8.8MPam m1/21/2。ZrOZrO2 2陶瓷的断裂韧性：陶瓷的断裂韧性：5.0MPa5.0MPam m1/21/2，SiCSiC纤维增强后：纤维增强后：22.0MPa22.0MPam m1/21/2。韧性与纤维及基体，纤维与基体结合强度、基体孔隙率、工艺韧性与纤维及基体，纤维与基体结合强度、基体孔隙率、工艺参数有明显联系：参数有明显联系：纤维与基体间的结合强度过大将使韧性降低，纤维与基体间的结合强度过大将使韧性降

27、低，基体中的孔隙率能改变复合材料的破坏模式，孔隙率越大，韧基体中的孔隙率能改变复合材料的破坏模式，孔隙率越大，韧性越差。性越差。拉伸和弯曲性能与纤维的长度、取向和含量、纤维与基体的强拉伸和弯曲性能与纤维的长度、取向和含量、纤维与基体的强度和弹性模量、它们的热膨胀系数的匹配程度、基体的孔隙率度和弹性模量、它们的热膨胀系数的匹配程度、基体的孔隙率和纤维的损伤程度密切相关。和纤维的损伤程度密切相关。无规排列短纤维无规排列短纤维陶瓷复合材料陶瓷复合材料的拉伸和弯曲性能经常低于基体材料，因无规排列纤维的应力的拉伸和弯曲性能经常低于基体材料，因无规排列纤维的应力集中的影响以及热膨胀系数不匹配造成的。将短纤

28、维定向可以集中的影响以及热膨胀系数不匹配造成的。将短纤维定向可以提高该方向上的性能。用定向的连续纤维可以明显提高强度，提高该方向上的性能。用定向的连续纤维可以明显提高强度，降低了应力集中。降低了应力集中。二、陶瓷基复合材料种类二、陶瓷基复合材料种类（一）长纤维增强陶瓷基复合材料（一）长纤维增强陶瓷基复合材料1、碳、碳/陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料具有很高的高温强度、弹性模量和较高的韧性。具有很高的高温强度、弹性模量和较高的韧性。碳纤维碳纤维/氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷:1400以上的高温下长期工作；以上的高温下长期工作；碳纤维碳纤维/石英陶瓷石英陶瓷:冲击韧性比烧结石英陶瓷高冲击韧性比烧结石英陶瓷高

29、40倍、倍、抗弯强度大抗弯强度大512倍。可承受倍。可承受12001500高温气流高温气流的冲击。的冲击。2、碳化硅、碳化硅/陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料碳化硅纤维碳化硅纤维/碳化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷等复合。碳化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷等复合。碳化硅纤维通常采用碳化硅纤维通常采用CVD制备。利用制备。利用碳化硅纤维强化的碳化硅陶瓷，其断裂韧性提高碳化硅纤维强化的碳化硅陶瓷，其断裂韧性提高56倍，倍，抗弯强度提高抗弯强度提高50以上，且基体与纤维之间的结合性能以上，且基体与纤维之间的结合性能良好。良好。3、碳、碳/碳复合材料碳复合材料将碳纤维用聚合物浸润，固化成型将碳纤维用聚合物

30、浸润，固化成型后，无氧条件下，高温裂解树脂，后，无氧条件下，高温裂解树脂，得到碳得到碳/碳复合材料。碳复合材料。碳碳/碳复合材料强度和刚度都好，碳复合材料强度和刚度都好，能承受极高的温度和极高的加热速能承受极高的温度和极高的加热速度，高温力学性能比低温时还好，度，高温力学性能比低温时还好，是目前使用温度最高的复合材料。是目前使用温度最高的复合材料。C/C复合材料复合材料（二）短纤维及晶须增强陶瓷基复合材料（二）短纤维及晶须增强陶瓷基复合材料1、碳、碳/玻璃陶瓷基复合材料玻璃陶瓷基复合材料晶须：晶须：SiC、Si3N4、Al2O3晶须。晶须。2、晶须、晶须/陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料基体：基体

31、：Si3N4、Al2O3、ZrO2、SiO2、莫来石等。莫来石等。Si/SiSi/Si复合材料复合材料复合材料复合材料ZnO晶须晶须自增韧自增韧Si3N4陶瓷陶瓷（三）颗粒增强陶瓷基复合材料（三）颗粒增强陶瓷基复合材料1、氧化锆、氧化锆/陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料利用利用ZrO2相变增韧原理，提高陶瓷的断裂韧性。利用相变增韧原理，提高陶瓷的断裂韧性。利用ZrO2增韧的氧化增韧的氧化Al2O3陶瓷，其断裂韧性可提高陶瓷，其断裂韧性可提高1.4倍。倍。2、氧化钇、氧化钇/陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料功能复合材料功能复合材料导电功能复合材料：导电功能复合材料：C/金属金属/镀金玻纤镀金玻纤+树脂树

32、脂压电功能复合材料：压电功能复合材料：PZT(ZrTiO3)+C/Ce/Si+树脂树脂磁性复合材料：铁氧体磁性复合材料：铁氧体/稀土稀土+树脂树脂吸波功能复合材料：吸波功能复合材料：Pd/Fe+树脂树脂减磨阻功能复合材料：减磨阻功能复合材料：C/石墨纤维石墨纤维+树脂树脂(PA氟塑料氟塑料化学腐蚀功能复合材料：无机粉体化学腐蚀功能复合材料：无机粉体+树脂树脂光功能复合材料：聚甲基丙烯酸甲酯光功能复合材料：聚甲基丙烯酸甲酯+氟化物氟化物生体功能复合材料：金属生体功能复合材料：金属Co/Ti/Ni陶瓷陶瓷Al高分子高分子纳米复合材料：纳米复合材料：蒙脱土蒙脱土/PA6复合材料复合材料，纳米氮化钨铜

33、复合粉体纳米氮化钨铜复合粉体 梯度功能复合材料：梯度功能复合材料：固化剂固化剂+环氧类树脂（一定方向上环氧类树脂（一定方向上,耐热性耐热性Tg,粘接强度粘接强度,拉伸强度拉伸强度,冲击强度冲击强度,伸长率等依次连续或阶梯缓缓变化）伸长率等依次连续或阶梯缓缓变化）除机械性能以外而提供其他物理除机械性能以外而提供其他物理性能的复合材料性能的复合材料作业：作业：1.名词解释名词解释 复合材料复合材料 材料界面材料界面 增强体增强体 基体基体 不饱和聚酯树脂不饱和聚酯树脂 2.简答题简答题（1）C/C复合材料的性能特点及应用复合材料的性能特点及应用（2）金属基复合材料的性能特点）金属基复合材料的性能特

34、点（3）聚合物基复合材料的性能）聚合物基复合材料的性能（4）不同增强体的增强机理）不同增强体的增强机理（5）复合材料的发展趋势）复合材料的发展趋势3.完成下列表格完成下列表格复合材料复合材料基体基体增强体增强体性能性能玻璃钢玻璃钢碳纤维增强复合材料碳纤维增强复合材料二氧化硅陶瓷基复合材料二氧化硅陶瓷基复合材料4.完成下列表格完成下列表格,体会复合材料和合金及功能高分子材料的异同体会复合材料和合金及功能高分子材料的异同.复合材料复合材料合金合金功能高分子材料功能高分子材料概念概念性能性能应用应用实习与考试安排周五，3-4节课材化楼门前集合，参观实习考试形式：名词、填空、简答、问答考试时间：4月8

35、日，1-2节考试地点：教三楼111室“神六神六”回家回家返回舱怎样返回舱怎样“退烧退烧”？飞船返回再入大气层进入距地面飞船返回再入大气层进入距地面8080公里至公里至4040公里的稠密大公里的稠密大气层时气层时,是气动加热量最严重的一段是气动加热量最严重的一段,返回舱表面温度将高返回舱表面温度将高达达上千摄氏度上千摄氏度,像一个大火球。如果不采取防热措施像一个大火球。如果不采取防热措施,整个整个返回舱将被烧为灰烬。返回舱将被烧为灰烬。为飞船为飞船“退烧退烧”的措施主要有的措施主要有3 3种种:“冰块式退烧冰块式退烧”吸热。吸热。吸热是采用导热性能好、熔点吸热是采用导热性能好、熔点高和热容量大的

36、钛合金等金属材料高和热容量大的钛合金等金属材料,吸收大量气动热量。用吸收大量气动热量。用这类材料做飞船返回舱的这类材料做飞船返回舱的蒙皮蒙皮,气动加热传给飞船的热量为气动加热传给飞船的热量为蒙皮所吸收、储存。这种方法防热能力有限蒙皮所吸收、储存。这种方法防热能力有限,只适用于加热只适用于加热量很小的部分。量很小的部分。“酒精式退烧酒精式退烧”用辐射散热的方法将热量散去。这种用辐射散热的方法将热量散去。这种方法只适用于最大热流不超过每平方米方法只适用于最大热流不超过每平方米100100卡的情况。卡的情况。“釜底抽薪式退烧釜底抽薪式退烧”烧蚀。用一些高分子材料做飞船烧蚀。用一些高分子材料做飞船的蒙皮的蒙皮,有意识地让它在高温加热时烧掉有意识地让它在高温加热时烧掉,将热量带走将热量带走,从而从而达到保存主要结构的目的。如玻璃钢。烧蚀防热是广泛用达到保存主要结构的目的。如玻璃钢。烧蚀防热是广泛用于载人飞船再入大气层时降温的一种方法于载人飞船再入大气层时降温的一种方法,目前目前,随着技术随着技术的发展的发展,烧蚀材料的种类很多烧蚀材料的种类很多。