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  1、复合材料 1、概述 2、复合材料增强体 3、复合材料的界面 4、复合材料的增强机制 1、概述 1、概述 v 广义上讲：广义上讲：由两种或两种以上的物质组成的材料。由两种或两种以上的物质组成的材料。 v 狭义上讲：狭义上讲：由两种或两种以上的材料通过复合工艺组由两种或两种以上的材料通过复合工艺组 合而成的新型材料。合而成的新型材料。 三个要点三个要点：（1）材料组元材料组元两种或以上不同组元两种或以上不同组元 （2）制备工艺制备工艺 （3）新型材料新型材料具备原组元所不具备的新性能具有原组元所不具备的新性能 1、概述 增强相形状示意图 复复 合合 材材 料料 颗粒增强颗粒增强 层压复合材料层压复

  2、合材料 纤维增强复合材料纤维增强复合材料 长纤维长纤维 增强增强 短纤维短纤维 增强增强 定向排布定向排布 混乱排布混乱排布 取向性排布取向性排布 1、概述 60006000年前人类就已年前人类就已 经会用稻草加粘土经会用稻草加粘土 作为建筑复合材料。作为建筑复合材料。 水泥复合材料已广水泥复合材料已广 泛地应用于高楼大泛地应用于高楼大 厦和河堤大坝等的厦和河堤大坝等的 建筑，发挥着极为建筑，发挥着极为 重要的作用。重要的作用。 燕子窝：泥土-草复合材料 1、概述 1、概述 1、概述 贵、腐蚀 1、概述 复合材料的缺点： *制备工艺复杂，材料性能受制备工艺影响大，而且制备方法在材料之间常常制备

  3、工艺复杂，材料性能受制备工艺影响大，而且制备方法在材料之间常常 不通用；不通用； *当前复合材料的性能仍远远低于计算值。当前复合材料的性能仍远远低于计算值。 1、概述 物理相容性：物理相容性： （1 1）基体应有充足的韧性和强度，能够将外部载荷）基体应有充足的韧性和强度，能够将外部载荷 均匀地传递到增强剂上，而不会有明显的不连续现象。均匀地传递到增强剂上，而不会有明显的不连续现象。 （2 2）由于裂纹或位错移动，在基体上产生的局部应力）由于裂纹或位错移动，在基体上产生的局部应力 不应在增强剂上形成高的局部应力。不应在增强剂上形成高的局部应力。 （3 3）对复合材料的界对复合材料的界 面结合

  4、及各类性能产生重要的影响。面结合及各类性能产生重要的影响。 1、概述 卫星在轨道上飞行时，要经得起卫星在轨道上飞行时，要经得起 太空环境剧烈的温度交变（白天太空环境剧烈的温度交变（白天 100，夜间，夜间- 100 ），以及阳），以及阳 面与阴面的温度差。面与阴面的温度差。 碳纤维复合材料的热膨胀系数小，碳纤维复合材料的热膨胀系数小， 可满足这种环境的要求。可满足这种环境的要求。 1、概述 化学相容性：化学相容性： 对原生复合材料，在制作的完整过程是热力学平衡的，其两对原生复合材料，在制作的完整过程是热力学平衡的，其两 相化学势相等，比表面能效应也最小。相化学势相等，比表面能效应也最小。 对非平衡态复合材

  5、料，化学相容性要严重得多。对非平衡态复合材料，化学相容性要严重得多。 1 1）相反应的自由能）相反应的自由能 F F： 小小 2 2）化学势）化学势U U： 相近相近 3 3）表面能）表面能T T： 低低 4 4）晶界扩散系数）晶界扩散系数D D： 小小 2、复合材料增强体 增强体的性能要求：增强体的性能要求： 1)、增强体应具有能显著提升基体某种所需特性的性能，、增强体应具有能显著提升基体某种所需特性的性能， 如高的如高的强度强度、高导、高导热性热性、耐热耐热性、性、导电导电性性 2)、增强体应拥有非常良好的化学稳定性。、增强体应拥有非常良好的化学稳定性。 3)、增强体与基体有良好的润湿性，或通过表

  6、面处理能与基、增强体与基体有良好的润湿性，或通过表面处理能与基 体良好润湿性。体良好润湿性。 增强体的分类增强体的分类 纤维类增强体纤维类增强体 碳纤维碳纤维 颗粒类增强体颗粒类增强体 晶须类增强体晶须类增强体 金金 属属 丝丝 氧化铝纤维氧化铝纤维 碳化硅纤维碳化硅纤维 硼纤维硼纤维 碳化物碳化物 氧化物氧化物 氮化物氮化物 硼化物硼化物 碳化硅晶须碳化硅晶须 氧化铝晶须氧化铝晶须 高强度钢丝高强度钢丝 铍丝铍丝 钨丝钨丝 不锈钢丝不锈钢丝 玻璃纤维玻璃纤维 有机纤维有机纤维 从提高强度的角度来看 A、玻璃纤维 玻璃纤维卷 A、玻璃纤维 玻璃纤维绳 玻璃纤维带 玻璃纤维的制造方法有十几种，最

  7、主要的是坩埚法和池窑法。玻璃纤维的制造方法有十几种，最主要的是坩埚法和池窑法。 1） 坩埚法坩埚法 将砂、石灰石和硼砂与玻璃原料干混后，在大约将砂、石灰石和硼砂与玻璃原料干混后，在大约 12601260熔炼炉中熔融后拉丝而得。熔炼炉中熔融后拉丝而得。 3-2 弹珠：均匀性、气泡 2） 池窑法池窑法 3-3 池窑法省去了制玻璃珠和二次熔融的过程，比坩埚法节 能50%左右，生产稳定，适用于大规模生产。 A、玻璃纤维 玻璃存在许多微小裂纹，裂纹的数量越多，对应材料的强度就会越低。玻璃 纤维，直径达到微米级，如此小的直径，裂纹很少、也很难出现，材料的缺 陷少，对应强度就高。 影响玻璃纤维强度的因素：影

  8、响玻璃纤维强度的因素： 纤维直径和长度对拉伸强度的影响纤维直径和长度对拉伸强度的影响 直径越细，拉伸强度越高。直径越细，拉伸强度越高。 长度增加，拉伸强度显著下降。长度增加，拉伸强度显著下降。 直径直径(m) 性能性能 457911 拉伸强度拉伸强度 (MPa) 3000 3800 2400 2900 1750 2150 1250 1700 1050 1250 玻璃纤维长度玻璃纤维长度(mm)纤维直径纤维直径(m)平均拉伸强度平均拉伸强度(MPa) 5131500 2012.51210 9012.7360 156013720 化学组成对拉伸强度的影响化学组成对拉伸强度的影响 含碱量越高，强度越

  9、低。含碱量越高，强度越低。 无碱玻璃纤维比有碱玻璃纤维的拉伸强度高无碱玻璃纤维比有碱玻璃纤维的拉伸强度高20%。 玻璃纤维玻璃纤维纤维直径纤维直径(m)拉伸强度拉伸强度(MPa) 无碱无碱5.012000 有碱有碱4.701600 无碱玻璃纤维成型温度高、硬化速度快、结构键能大无碱玻璃纤维成型温度高、硬化速度快、结构键能大 氧化钠、氧化钾等碱性氧化物为助熔氧化物，它主要是通过破坏氧化钠、氧化钾等碱性氧化物为助熔氧化物，它主要是通过破坏 玻璃骨架，使结构疏松，进而达到助溶的目的。玻璃骨架，使结构疏松，进而达到助溶的目的。 氧化钠和氧化钾的含量越高，玻璃纤维的强度会相应的降低氧化钠和氧化钾的含量越高，

  10、玻璃纤维的强度会相应的降低 腓尼基人 生活在今天地中海东岸 Na2CO3NaHCO32H2O 有碱有碱GFGF：碱性氧化物（碱性氧化物（ K2O，Na2O）含量大于）含量大于12 无碱无碱GFGF：碱性氧化物含量小于碱性氧化物含量小于2: E-GF GFGF 中碱中碱GFGF：碱性氧化物含量碱性氧化物含量612 低碱低碱GFGF：碱性氧化物含量碱性氧化物含量 26 注意：注意：碱性氧化物（助熔氧化物）越多，玻璃纤维的碱性氧化物（助熔氧化物）越多，玻璃纤维的 熔点越低，越容易制备，但纤维的强度降低，易吸潮熔点越低，越容易制备，但纤维的强度降低，易吸潮 耐酸腐蚀 价格实惠公道 强度高，耐热性 能好，电

  11、气性能 好，在复合材料 中应用多 性能差，一般不 用于增强材料 存放时间对强度的影响存放时间对强度的影响 玻璃纤维存放一段时间后其强度会降低玻璃纤维存放一段时间后其强度会降低纤维的老化。纤维的老化。 原因：空气中的水分和氧气对纤维侵蚀原因：空气中的水分和氧气对纤维侵蚀 施加负荷时间对强度的影响施加负荷时间对强度的影响 玻璃纤维强度随着施加负荷时间的增长而降低玻璃纤维强度随着施加负荷时间的增长而降低 环境湿度较高时，尤其明显环境湿度较高时，尤其明显 原因：吸附在微裂纹中的水分，在外力作用下，使原因：吸附在微裂纹中的水分，在外力作用下，使 微裂纹扩展速度加速。微裂纹扩展速度加速。 Na2CO3Na

  12、HCO32H2O B、碳纤维 碳元素的各种同素异形体碳元素的各种同素异形体( (金刚石、金刚石、 石墨、非晶态的各种过渡态碳石墨、非晶态的各种过渡态碳) )。 在隔绝空气的惰性气氛中在隔绝空气的惰性气氛中( (常压常压 下下) )，元素碳在高温下不会熔融，元素碳在高温下不会熔融， 但在但在3800K3800K以上的高温时不经液相，以上的高温时不经液相， 直接升华，所以不能熔纺直接升华，所以不能熔纺。 碳在各种溶剂中不溶解，所以不碳在各种溶剂中不溶解，所以不 能溶液纺丝。能溶液纺丝。 B、碳纤维 碳纤维（CF：Carbon Fiber），），是由有机纤维经固相反应 转变而成的纤维状聚合物碳。含碳

  13、量95%左右的称为碳纤维； 含碳量99%左右的称为石墨纤维。 B、碳纤维 碳纤维是在上世纪碳纤维是在上世纪50年代末期发展起来。年代末期发展起来。 美苏军事竞赛最激烈的时期，特点是美苏军事竞赛最激烈的时期，特点是“太空竞赛太空竞赛”、“超常规武器超常规武器”。 碳纤维的出现解决了很多尖端武器的技术难点：碳纤维的出现解决了很多尖端武器的技术难点： 1.载人飞船的推力结构，用载人飞船的推力结构，用CF复材后使复材后使重心前移重心前移，解决了飞船的稳定性，解决了飞船的稳定性 2.导弹稳定裙用导弹稳定裙用CF复材后使复材后使重心前移重心前移，解决了弹体的稳定性，提高了命中精度，解决了弹体的稳定性，提高

  14、了命中精度 3.导弹的鼻锥采用导弹的鼻锥采用C/C复合材料，烧蚀率低且均匀，提高了命中率。复合材料，烧蚀率低且均匀，提高了命中率。 4.宇宙飞行器天线的最佳材料，耐温度骤变宇宙飞行器天线的最佳材料，耐温度骤变 5.制造隐身武器的最佳材料制造隐身武器的最佳材料 B、碳纤维 B、碳纤维 B、碳纤维 碳纤维微观结构：乱层石墨结构碳纤维微观结构：乱层石墨结构 1. 碳的乱层石墨结构与石墨晶体有相似之处：两者的 层平面部是由六元芳环组成。 2. 乱层石墨结构有杂原子和缺陷存在。 3. 乱层石墨结构的层与层之间碳原于没有规则的固定 位置，缺乏三维有序。 4. 层间距（3.36-3.44）较石墨晶体大 石墨

  15、 投影 碳纤维微观结构碳纤维微观结构 碳单质 一级结构石墨片层 微晶组成原纤维 （直径50nm，长度数百纳米） 二级结构 三级结构 石墨微晶 （几个或几十个石墨片层） B、碳纤维 1. 密度低低 2. 力学性能高高 3. 断裂伸长率低低 4. 导电性好（半导体，石墨纤维是导体）好（半导体，石墨纤维是导体） 5. 耐腐蚀性好好 6. 耐辐射性好好 7. 耐疲劳性好好 8. 热性能好好 耐高温性 惰性气氛好好 氧化性气氛400 导热性好，好，各向异性 热膨胀系数小，小，各向异性 B、碳纤维 有机纤维法制备工艺流程图有机纤维法制备工艺流程图 原料纺丝氧化石墨化 表面处理上胶卷绕及包装碳(石墨)纤维

  17、00的惰性气氛中进行，是CF形成的主要阶段。 一般都会采用高纯一般都会采用高纯 氮气氮气N2 碳化过程中的反应：碳化过程中的反应： 1. 低温区低温区600，高温区，高温区 600。 2. 在低温区，分子间产生脱氢、脱水而交联，生成碳网结构，末端链分解放出在低温区，分子间产生脱氢、脱水而交联，生成碳网结构，末端链分解放出 NH3。预氧化过程中未环化的。预氧化过程中未环化的-CN也可产生分子间交联，生成也可产生分子间交联，生成HCN气体。气体。 3. 在高温区，环开裂，分子间交联，生成在高温区，环开裂，分子间交联，生成HCN、N2，碳网平面扩大。随着温度，碳网平面扩大。随着温度 升高，纤维中的氮含量逐渐

  18、减少。升高，纤维中的氮含量慢慢地减少。 石墨化（增大结晶程度）石墨化（增大结晶程度） 引起纤维石墨化晶体取向，使之与纤维轴方向的 夹角进一步减小，以提高碳纤维的弹性模量。 石墨化过程中： 结晶碳含量逐步的提升，可达99以上 纤维结构逐渐完备 CF的乱层的乱层 石墨结构石墨结构 GrF的类似石墨的的类似石墨的 层状结晶结构层状结晶结构 C、碳纤维 C、晶须 10 m v 晶须是微细的高纯度的单晶体，是目 前的复合材料中应用的强度最高的一 种增强材料，最接近材料的理论强度。 晶须的直径很小，只有亚微米和微米 数量级，长度10102 m。 C、晶须 反应体系中存在的反应体系中存在的催化剂液滴催化剂液滴是

  19、气体原料和固体产物的媒介。是气体原料和固体产物的媒介。 气相原料分子在低于二维成核临界过饱和点（气相原料分子在低于二维成核临界过饱和点（P/PP/Pe e) )crit crit的条件 的条件 下通过气下通过气- -液液界面界面输入到小液滴中，使小液滴成为含有晶须气体输入到小液滴中，使小液滴成为含有晶须气体 原料的熔体，当熔体达到一定的原料的熔体，当熔体达到一定的过饱和度过饱和度时析出晶体并沉积在时析出晶体并沉积在 液滴与基体的液滴与基体的界面界面上。随着气源的连续供给，晶须连续长出，上。随着气源的连续供给，晶须连续长出， 而将小液滴抬起，直到生长停止，最后小而将小液滴抬起，直到生长停止，最后

  20、小液滴液滴残留在晶须残留在晶须顶端顶端。 基体基体 液相液相 气相气相 气相气相 VLS VLS生长机理生长机理 晶须晶须 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 在在界面界面处生长成固态处生长成固态晶须晶须 蒸气蒸气 界面界面 液相液相 晶须晶须 VLS VLS生长机理生长机理 气相气相分子向分子向液滴液滴扩散扩散 气相分子在催化剂气相分子在催化剂液滴液滴上发生多相上发生多相 化学反应生成化学反应生成晶须新相晶须新相 反应反应副产物副产物由由液滴液滴扩散进入扩散进入气相气相 气相气相分子或分子或新相新相通过液滴输送到通过液滴输送到界面界面 C、晶须 液相中生长液相中生长 有蒸发有蒸发- -冷

  21、凝，冷凝， 毒化毒化- -诱导，电解，晶化，诱导，电解，晶化， 化学解理，化学解理， 从凝胶中生长和熔融等生长方式。从凝胶中生长和熔融等生长方式。 - + - + 电解液中晶须的生长电解液中晶须的生长 C、晶须 气相中生长气相中生长 有蒸发有蒸发凝结，气相输送凝结，气相输送+ +化学反应生长方式。化学反应生长方式。 硅源 Si+SiOSi+SiO2 2 SiO +NSiO +N2 2+H+H2 2 SiSi3 3N N4 4+H+H2 2O O 晶须晶须 COCO 碳源晶须生长区 氮化硅晶须气相反应生长原理氮化硅晶须气相反应生长原理 C、晶须 晶须晶须直径小直径小，原子高，原子高 度有序，度有

  22、序，强度强度接近于接近于 完整晶体完整晶体的理论值，的理论值， 因而具有优良的耐因而具有优良的耐高高 温、耐高热、耐腐蚀温、耐高热、耐腐蚀 性能，有优良的性能，有优良的机械机械 强度、电绝缘性、轻强度、电绝缘性、轻 量、高强度、高弹性量、高强度、高弹性 模量、高硬度模量、高硬度等特性。等特性。 C、晶须 0 5 10 15 20 强度强度/(GN/m2) 晶须晶须 基体基体 铝铝碳化硼碳化硼石墨石墨钢钢碳化硅碳化硅 晶须与基体材料强度比较晶须与基体材料强度比较 C、晶须 对晶须对晶须补强增韧补强增韧效果的影响因素效果的影响因素 界面性质界面性质 1. 1. 界面结合力界面结合力 2. 2. 物

  23、理匹配物理匹配 3. 3. 化学相容化学相容 晶须性能晶须性能 1. 1. 长径比长径比 2. 2. 晶须含量晶须含量 3. 3. 晶须强度晶须强度 4. 4. 晶须排布晶须排布 D、颗粒 D、颗粒 3、复合材料的界面 界面形成理论界面形成理论 A、润湿理论、润湿理论 浸润性仅仅表示了液体与固体发生接触时的情况，而并不能 表示界面的粘结性能。一种体系的两个组元可能有极好的浸 润性，但它们之间的结合可能很弱，如范德华物理键合。因 此润湿是组分良好粘结的必要条件，并非充分条件。 界面形成理论界面形成理论 当两个表面相互接触后，由于表面粗糙不平将发生机械互锁。 尽管表面积随着粗糙度增大而增大，但其中

  24、有相 当多的孔穴，粘稠的液体是无法流入的。无法流入液 体的孔不仅造成界面脱粘的缺陷，而且也形成了应力 集中点。 B、机械作用理论：、机械作用理论： 3、复合材料的界面 界面形成理论界面形成理论 当复合材料不同组分表面带有异性电荷时，将发生静电吸引。 仅在原子尺度量级内静电作用力才有效 。 表面静电吸引结合示意图 C、静、静电理论电理论 3、复合材料的界面 界面形成理论界面形成理论 在复合材料组分之间发生化学作用，在界面上形成共价 键结合。 在理论上可获得最强的界面粘结能（210-220J/mol）。 表面结合化学键示意图 D、化、化学键理论学键理论 3、复合材料的界面 界面形成理论界面形成理论

  25、 在复合材料组分之间发生原子或分子间的扩散或反应， 从而形成反应结合或扩散结合。 界面反应结合或扩散结合示意图 E、界面反应或界面扩散理论、界面反应或界面扩散理论 3、复合材料的界面 界面结合较差的复合材料大多呈剪切破坏，且在材料的断面可 观察到脱粘、纤维拔出、纤维应力松弛等现象。 界面结合过强的复合材料则呈脆性断裂，也降低了复合材料的 整体性能。 界面最佳态的衡量是当受力发生开裂时，裂纹能转化为区域化 而不进一步界面脱粘；即这时的复合材料具有最大断裂能和一 定的韧性。 3、复合材料的界面 如何最大限度吸收外力做的功是关键！ 结合较差：未加相容剂的玻纤增强体系。结合较差：未加相容剂的玻纤增强体

  26、系。 中有大量的玻纤从基中有大量的玻纤从基 体中拔出，证明与基体中拔出，证明与基 体的粘接性较差，因体的粘接性较差，因 而体系的力学性能不而体系的力学性能不 高。高。 怎样经过控制界面特征对材料性能产生作用？怎样经过控制界面特征对材料性能产生作用？ A A、改变、改变增强材料表面性质。增强材料表面性质。 B B、向基体内添加特定的元素。向基体内添加特定的元素。 C C、在在增强材料的表面施加涂层。增强材料的表面施加涂层。 表面改性前表面改性后 3、复合材料的界面 结合力较好结合力较好 加入相容剂的玻纤加入相容剂的玻纤 增强体系，中玻璃增强体系，中玻璃 纤维与基体的结合纤维与基体的结合 较好，纤

  27、维拔出较较好，纤维拔出较 少少. 3、复合材料的界面 界面是复合材料的特征，可将界面的机能归纳为以下几种效应： （1）传递效应：界面可将复合材料体系中基体承受的外力传 递给增强相，起到基体和增强相之间的桥梁作用。 （2）阻断效应：基体和增强相之间结合力适当的界面有阻止 裂纹扩展、减缓应力集中的作用。 （3）不连续效应：在界面上产生物理性能的不连续性和界面 摩擦出现的现象，如抗电性、电感应性、磁性、耐热性和磁场尺 寸稳定性等。 （4）散射和吸收效应：光波、声波、热弹性波、冲 击波等在界面产生散射和吸收，如透光性、隔热性、隔音 性、耐机械冲击性等。 （5）诱导效应：一种物质（通常是增强剂）的表面

  28、结构使另一种（通常是聚合物基体）与之接触的物质的结 构由于诱导作用而发生改变，由此产生一些现象，如强弹 性、低膨胀性、耐热性和冲击性等。 界面效应是任何一种单一材料所没有的特性，它 对复合材料具备重要的作用。 4、增强原理 纤维增强复合材料的机理：纤维增强复合材料的机理： 1 1、增强纤维因直径较小，产生增强纤维因直径较小，产生裂纹的几率降低裂纹的几率降低。 2 2、纤维的表面受到基体的保护，不易在承载中纤维的表面受到基体的保护，不易在承载中 产生裂纹，增大承载力。产生裂纹，增大承载力。 3 3、基体能阻止纤维的裂纹扩展。基体能阻止纤维的裂纹扩展。 4 4、基体对纤维的粘结作用、基体与纤维之间

  29、的摩擦基体对纤维的粘结作用、基体与纤维之间的摩擦 力，使得材料的强度大幅度的提升。力，使得材料的强度大幅度的提升。 4、增强原理 l陶瓷基陶瓷基复合材料增强相是具有强结合键纤维阻止裂纹的产生，复合材料增强相是具有强结合键纤维阻止裂纹的产生， 使脆性降低。使脆性降低。 l高分子基高分子基复合材料中纤维增强相有效阻止基体分子链的运动；复合材料中纤维增强相有效阻止基体分子链的运动； l金属基金属基复合材料中纤维增强相有效阻止位错运动而强化基体。复合材料中纤维增强相有效阻止位错运动而强化基体。 4、增强原理 增强体起到强化基体作用必要条件增强体起到强化基体作用必要条件： A A、强度强度和和弹性模量弹性模量高

  30、高 C C、一定的一定的含量、尺寸和分布含量、尺寸和分布 D D、线胀系数相匹配线胀系数相匹配 B B、与基体之间有良好的与基体之间有良好的相容性相容性 材料的断裂，是由裂纹扩展引起的 纤维增韧纤维增韧 纤维拔出机理增韧的原理纤维拔出机理增韧的原理是：是： 1) 纤维在拔出过程中与基体的摩擦纤维在拔出过程中与基体的摩擦 做功做功拔出功拔出功 ； 2) 拔出功又随着纤维的体积分数、拔出功又随着纤维的体积分数、 界面剪切力和纤维半径的的增大而增界面剪切力和纤维半径的的增大而增 大大 晶须引起裂纹偏转晶须引起裂纹偏转 v随着晶须长径比的增大，增韧效果增加随着晶须长径比的增大，增韧效果增加 v当晶须的

  31、长径比一定时，增韧效果随着晶须含量的增加而增加。当晶须的长径比一定时，增韧效果随着晶须含量的增加而增加。 属于马氏体相变属于马氏体相变 约约5%的体积相变的体积相变 液相(L)立方相(c)正方相(t)单斜相(m) 2680 C2370 C1170 C 关于二氧化锆的基本知识 氧化锆发生马氏体相变氧化锆发生马氏体相变 时，伴随着体积和形状时，伴随着体积和形状 的变化，能吸收能量，的变化，能吸收能量， 减缓裂纹尖端的应力集减缓裂纹尖端的应力集 中，阻止裂纹扩展，提中，阻止裂纹扩展，提 高陶瓷韧性。高陶瓷韧性。 颗粒增韧颗粒增韧 颗粒引起裂纹偏转颗粒引起裂纹偏转 颗粒变形吸收功颗粒变形吸收功 微裂纹

  32、增韧微裂纹增韧 1、概述 玻璃纤维的制造方法有十几种，最主要的是坩埚法和池窑法。玻璃纤维的制造方法有十几种，最主要的是坩埚法和池窑法。 1） 坩埚法坩埚法 将砂、石灰石和硼砂与玻璃原料干混后，在大约将砂、石灰石和硼砂与玻璃原料干混后，在大约 12601260熔炼炉中熔融后拉丝而得。熔炼炉中熔融后拉丝而得。 3-2 弹珠：均匀性、气泡 B、碳纤维 碳纤维（CF：Carbon Fiber），），是由有机纤维经固相反应 转变而成的纤维状聚合物碳。含碳量95%左右的称为碳纤维； 含碳量99%左右的称为石墨纤维。 B、碳纤维 碳纤维是在上世纪碳纤维是在上世纪50年代末期发展起来。年代末期发展起来。 美苏

  33、军事竞赛最激烈的时期，特点是美苏军事竞赛最激烈的时期，特点是“太空竞赛太空竞赛”、“超常规武器超常规武器”。 碳纤维的出现解决了很多尖端武器的技术难点：碳纤维的出现解决了很多尖端武器的技术难点： 1.载人飞船的推力结构，用载人飞船的推力结构，用CF复材后使复材后使重心前移重心前移，解决了飞船的稳定性，解决了飞船的稳定性 2.导弹稳定裙用导弹稳定裙用CF复材后使复材后使重心前移重心前移，解决了弹体的稳定性，提高了命中精度，解决了弹体的稳定性，提高了命中精度 3.导弹的鼻锥采用导弹的鼻锥采用C/C复合材料，烧蚀率低且均匀，提高了命中率。复合材料，烧蚀率低且均匀，提高了命中率。 4.宇宙飞行器天线、最佳材料，耐温度骤变宇宙飞行器天线的最佳材料，耐温度骤变 5.制造隐身武器的最佳材料制造隐身武器的最佳材料 脱氢反应 CCCCC NNNN 未环化的聚合物链或环化后的杂环可由于氧的作用而发未环化的聚合物链或环化后的杂环可由于氧的作用而发 生脱氢反应，形成以下结构：生脱氢反应，形成以下结构： 3、复合材料的界面 界面形成理论界面形成理论 A、润湿理论、润湿理论 浸润性仅仅表示了液体与固体发生接触时的情况，而并不能 表示界面的粘结性能。一种体系的两个组元可能有极好的浸 润性，但它们之间的结合可能很弱，如范德华物理键合。因 此润湿是组分良好粘结的必要条件，并非充分条件。 4、增强原理 l陶瓷基陶瓷基复合材料增强相是具有强结合键纤维阻止裂纹的产生，复合材料增强相是具有强结合键纤维阻止裂纹的产生， 使脆性降低。使脆性降低。 l高分子基高分子基复合材料中纤维增强相有效阻止基体分子链的运动；复合材料中纤维增强相有效阻止基体分子链的运动； l金属基金属基复合材料中纤维增强相有效阻止位错运动而强化基体。复合材料中纤维增强相有效阻止位错运动而强化基体。 颗粒引起裂纹偏转颗粒引起裂纹偏转

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