东纶科技纤维增强复合材料

  复合工艺组合而成的新型材料。它既保留原组成 材料的重要特色，又通过复合效应获得原组分所

  ① 聚合物基复合材料:以有机聚合物（热固性树脂、热塑 性树脂及橡胶等）为基体；

  • 如碳纤维增强铝基复合材料中纯铝或含有少量 合金元素的铝合金作为基体比高强度铝合金要 好得多，使用后者制成的复合材料的性能反而 低。在研究碳铝复合材料基体合金优化过程中， 发现铝合金的强度越高，复合材料的性能越低， 这与基体和纤维的界面状态、脆性相的存在、 基体本身的塑性有关。

  • 1） 复合材料是由两种或两种以上不同性能的材料组 元通过宏观或微观复合形成的一种新型材料，组元之 间存在着明显的界面；

  • 在航天、航空技术中高比强度和比模量以及尺寸稳定 性是最重要的性能要求。 • 作为飞行器和卫星的构件宜选用密度小的轻金属合 金—镁合金和铝合金作为基体，与高强度、高模量的 石墨纤维、硼纤维等组成石墨/镁、石墨/铝、硼/铝复 合材料。

  • 目前用作金属基复合材料的金属有铝及铝合金、 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。 • 基体材料成分的选择对能否充分组合和发挥基 体金属和增强物性能特点，获得预期的优异综 合性能，满足使用要求十分重要。

  a.连续纤维复合材料：作为分散相的长纤维的两个端点 都位于复合材料的边界处； b.非连续纤维复合材料：短纤维、晶须无规则地分散在 基体材料中； 2、颗粒增强复合材料：微小颗粒状增强材料分散在基体中； 3、板状增强体、编织复合材料：以平面二维或立体三维物为 增强材料与基体复合而成。 其他增强体：层叠、骨架、涂层、片状、天然增强体

  ③ 有机纤维（芳香族聚酰胺纤维、芳香族聚酯纤维、聚烯烃纤 维等）复合材料；

  • 国际标准化组织：由两种以上在物理和化学上不 同的物质组合起来而得到的一种多相固体材料 • 《材料大词典》 ：复合材料是根据应用进行设计， 把两种以上的有机聚合物材料或无机非金属材料 或金属材料组合在一起，使其性能互补，从而制

  • • 两种或两种以上增强体与同一基体制成的复合材料 可以看成是两种或多种单一纤维或颗粒复合材料的相互复合， 即复合材料的“复合材料”。

  • 高性能发动机：要求复合材料不仅有高比强度和比模量，还 要具有优良的耐高温性能，能在高温、氧化性气氛中正常工 作。此时不宜选用一般的铝、镁合金，而应选择钛合金、镍 合金以及金属间化合物作为基体材料。 如碳化硅/钛、钨丝/镍基超合金复合材料可用于喷气发动机 叶片、转轴等重要零件。 • 在汽车发动机中要求其零件耐热、耐磨、导热、一定的高温 强度等，同时又要求成本低廉，适合于批量生产，因此选用 铝合金作基体材料与陶瓷颗粒、短纤维组成颗粒（短纤维） /铝基复合材料。 如碳化硅/铝复合材料、碳纤维或氧化铝纤维/铝复合材料可 制作发动机活塞、缸套等零件。

  ① 结构复合材料：用于制造受力构件； ② 功能复合材料：具备各种特殊性能（如阻尼、 导电、导磁、摩擦、屏蔽等）。 • 同质复合材料（增强材料和基体材料属于同 种物质，如碳/碳复合材料） 异质复合材料（复合材料多属此类）。

  分散相 金 属 材 料 金属纤维 金属晶须 金属片材 纤维 无 机 非 金 属 材 料 陶 晶须 瓷 颗粒 玻 纤维 璃 颗粒 碳 纤维 碳纤维/金属基复合材料 碳纤维/陶瓷基复合材料 炭黑 金属/塑料 纤维/金属基复合材料 纤维/陶瓷基复合材料 连续相 金属材料 纤维/金属基复合材料 晶须/金属基复合材料 无机非金属材料 钢丝/水泥复合材料 晶须/陶瓷基复合材料

  1. 2. 3. 4. 5. 6. 复合材料概述 复合材料分类 复合材料的基体 复合材料的增强相 复合材料的复合原理 复合材料的成型工艺

  • 第一代：1940年到1960年，玻璃纤维增强塑料 • 第二代：1960年到1980年，先进复合材料 1965年英国科学家研制出碳纤维 1971年美国杜邦公司开发出开芙拉-49

  1975年先进复合材料“碳纤维增强、及开芙拉纤维增强 环氧树脂复合材料” 用于飞机、火箭的主承力件上。

  • 仿照骨骼的组织特点，人们制造了类似结构的风力发电机和 直升飞机的旋翼，外层是刚度、强度高的碳纤维复合材料， 中层是玻璃纤维增强复合材料、内层是硬泡沫塑料。

  • 工业集成电路需要高导热、低膨胀的金属基复合材料 作为散热元件和基板。 选用具有高导热率的银、铜、铝等金属为基体与高导 热性、低热膨胀的超高模量石墨纤维、金刚石纤维、 碳化硅颗粒复合成具有低热膨胀系数和高导热率、高 比强度、高比模量等性能的金属基复合材料，可能成 为解决高集成电子器件的关键材料。

  – 也称为增强体、增强剂、增强相等 – 显著增强材料的性能 – 多数情况下，分散相较基体硬，刚度和强度较基体大。 – 可以是纤维及其编织物，也可以是颗粒状或弥散的填料。

  • 掌握复合材料的特点； • 了解复合材料中基体和增强相的种类、 特点和要求； • 理解复合材料的复合原理，包括混合法 则、增韧机制和界面作用； • 了解复合材料的成型工艺。

  • 连续纤维增强金属基复合材料，纤维是主要承载物 体，纤维本身具有很高的强度和模量，而金属基体 的强度和模量远远低于纤维。 • 连续纤维增强金属基复合材料中基体的主要作用应 是以充分发挥增强纤维的性能为主，基体本身应与 纤维有良好的相容性和塑性，而并不要求基体本身 有很高的强度。

  • 第四代：1990年以后，主要发展多功能复合材料， 如智能复合材料和梯度功能材料等。

  玻璃钢和树脂基复合材料 非常成熟 广泛的应用 金属基复合材料 开发阶段 某些结构件的关键部位 陶瓷基复合材料及功能复合材料等 尚处于研究阶段 有不少科学技术问题有待解决

  – 竹、贝壳，树木和竹子： 纤维素和木质素的复合体 – 动物骨骼： 无机磷酸盐和蛋白质胶原复合而成

  – 半坡人－－草梗合泥筑墙，且延用至今 – 漆器－－麻纤维和土漆复合而成，至今已四千多年 – 敦煌壁画－－泥胎、宫殿建筑里园木表面的披麻覆漆

  • 仿照竹子从表皮到内层纤维由密排到疏松的特点，成功地制 备出具有明显组织梯度与性能梯度的新型钢基耐磨梯度复合 材料。 • 仿照鲍鱼壳的结构，西雅图华盛顿大学的研究人员利用由碳、 铝和硼混合成陶瓷细带制成了10微米厚的薄层，由此得到的 层状复合材料比其原材料坚固40％。

  • 2） 复合材料中各组元不但保持各自的固有特性，而 且可最大限度发挥各种材料组元的特性，并赋予单一 材料组元所不具备的优良特殊性能；

  • 3）复合材料具有可设计性。可以根据使用条件要求进 行设计和制造，以满足各种特殊用途，从而极大地提 高工程结构的效能。

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