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1、1一、复合材料(f h ci lio)的概念 国际标准化组织对复合材料的定义是：“由两种以上在物理和化学上不同的物质结合起来而得到的一种多相固体材料”。有些(yuxi)钢和陶瓷材料也可以看作是复合材料，但现代复合材料的概念主要是指经人工特意复合而成的材料，而不包括天然复合材料及钢和陶瓷材料这一类多相体系。第1页/共51页第一页，共52页。2复合材料可以由金属材料、高分子材料和陶瓷材料中任两种或几种制备而成。复合材料的性能比组成材料的性能优越得多，改善或克服了组成材料的弱点；能够按零件的结构和受力情况进行最佳设计，创造单一材料不具备的双重或多重功能。复合材料有着极其广泛的应用(yngyng)，作
2、为材料学科的一个专门学科只有几十年的时间。第2页/共51页第二页，共52页。3u汽车挡泥板：单独使用玻璃太脆，单独使用聚合物汽车挡泥板：单独使用玻璃太脆，单独使用聚合物材料则强度低而且刚度满足不了要求。复合成玻璃材料则强度低而且刚度满足不了要求。复合成玻璃纤维增强树脂得到了高强度、高韧性的新材料，而纤维增强树脂得到了高强度、高韧性的新材料，而且质量小。且质量小。u自动控温开关：由温度膨胀系数不同的黄铜片和铁自动控温开关：由温度膨胀系数不同的黄铜片和铁片复合成双金属片。温度变化片复合成双金属片。温度变化(binhu)时双金属时双金属片弯曲，接通或断开电触点。片弯曲，接通或断开电触点。复合材料(f
3、hcilio)应用举例第3页/共51页第三页，共52页。4二、复合材料(fhcilio)的组成复合材料是多相体系，通常分成两个基本(jbn)组成相：连续相：称为基体相，主要起粘接和固定作用(zuyng)。分 散 相 ： 称 为 增 强 相 ， 主 要 起 承 受 载 荷 作 用(zuyng)。此外，基体相和增强相之间的界面特性对复合材料的性能也有很大影响。第4页/共51页第四页，共52页。5三、复合材料三、复合材料(f h ci lio)(f h ci lio)的分类的分类第5页/共51页第五页，共52页。6纤维增强相是具有强结合键材料或硬质材料（陶瓷纤维增强相是具有强结合键材料或硬质材料（陶
4、瓷(toc)、玻璃等），内部含微裂纹，易断裂，因而脆性、玻璃等），内部含微裂纹，易断裂，因而脆性大。大。将其制成细纤维可降低裂纹长度和出现裂纹的几率，将其制成细纤维可降低裂纹长度和出现裂纹的几率，使脆性降低，极大地发挥增强相的强度。使脆性降低，极大地发挥增强相的强度。四、复合(fh)材料的复合(fh)原则（一）纤维增强(zngqing)复合材料复合原则1.纤维增强复合材料的强化机制第6页/共51页第六页，共52页。7高分子基复合材料中纤维增强高分子基复合材料中纤维增强(zngqing)相有效相有效阻止基体分子链的运动。阻止基体分子链的运动。金属基复合材料中纤维增强金属基复合材料中纤维增强(zn
5、gqing)相有效阻相有效阻止位错运动而强化基体。止位错运动而强化基体。钨纤维铜基复合材料中的钨纤维铜基复合材料中的裂纹在铜中扩展裂纹在铜中扩展(kuzhn)受阻受阻碳纤维环氧树脂碳纤维环氧树脂(hunynshzh)复合材料复合材料断裂时纤维断口电子扫描照片断裂时纤维断口电子扫描照片第7页/共51页第七页，共52页。8（1）纤维增强相是主要承载体，应有高的强度和弹）纤维增强相是主要承载体，应有高的强度和弹性模量，且高于基体材料。性模量，且高于基体材料。（2）基体相起粘接剂作用，应对纤维相有润湿性，）基体相起粘接剂作用，应对纤维相有润湿性，基体相应有一定塑性和韧性。基体相应有一定塑性和韧性。（3
6、）纤维增强相和基体相两者之间结合强度应适当：）纤维增强相和基体相两者之间结合强度应适当：结合力过小，受载时容易沿纤维和基体间产生结合力过小，受载时容易沿纤维和基体间产生裂纹；结合力过高，会使复合材料失去韧性而裂纹；结合力过高，会使复合材料失去韧性而发生发生(fshng)危险的脆性断裂。危险的脆性断裂。2.纤维(xinwi)增强复合材料的复合原则第8页/共51页第八页，共52页。9（4）基体与增强相热膨胀系数不能相差过大。）基体与增强相热膨胀系数不能相差过大。（5）纤维相必须有合理的含量、尺寸和分布）纤维相必须有合理的含量、尺寸和分布(fnb)。（6）两者间不能发生有害的化学反应。）两者间不能发
7、生有害的化学反应。第9页/共51页第九页，共52页。103.常用增强(zngqing)材料（纤维晶须）由熔融的玻璃经拉丝而成，可制成连续纤维和短纤维。由于其制取方便，价格便宜，是应用最多的增强纤维。具有不吸水、不燃烧、尺寸稳定、隔热、吸声、绝缘、能透过电磁波等特性，有良好的耐腐蚀性，除氢氟酸、浓碱、浓磷酸外，对其它(qt)溶剂有良好的化学稳定性。其缺点是脆性大，耐磨性差。（1）玻璃纤维(blixinwi)第10页/共51页第十页，共52页。11将有机纤维（如聚丙烯腈(jbnxjn)纤维、沥青纤维、棉纤维等）在惰性气氛中经高温碳化而制成的纤维。经石墨化处理的碳纤维又称为石墨纤维。（2）碳（石墨(
8、shm)）纤维第11页/共51页第十一页，共52页。12碳纤维(xinwi)的比强度和比模量高，在无氧条件下2500弹性模量也不降低。碳纤维(xinwi)的耐热性、耐寒性好，热膨胀系数小，热导率高，导电性好。（石墨纤维(xinwi)的耐热性、导电性比碳纤维(xinwi)高，而且还有自润滑性。）碳纤维(xinwi)化学稳定性高，能耐浓盐酸、硫酸、磷酸、苯、丙酮等介质浸蚀。其缺点是脆性大，易氧化，与基体结合力差。第12页/共51页第十二页，共52页。13（3）硼纤维：用三氯化硼和氢气(qnq)混合气在高温下将硼沉积到钨丝上制得的一种复合纤维。具有高强度、高弹性模量、高耐热性，在无氧条件(tioji
9、n)下、1000弹性模量也不降低，还具有良好的抗氧化性和耐腐蚀性。其缺点是直径较粗，伸长率低，生产工艺复杂，成本高。（4）芳纶纤维：最大特点是比强度(qingd)和比模量高，韧性好，具有优良的抗疲劳性、耐腐蚀性、绝缘性和加工性，且价格便宜。第13页/共51页第十三页，共52页。14（5）碳化硅纤维：以钨丝或碳纤维作纤芯，通过(tnggu)气相沉积法而制得；或用聚碳硅烷纺纱，烧结制得。（6）石棉(shmin)纤维：是天然多晶质无机矿物纤维，主要有温石棉(shmin)、青石棉(shmin)和铁石棉(shmin)，以温石棉(shmin)用量最大。突出(tch)优点是具有优良的高温强度，主要用于增强金
10、属和陶瓷。石棉具有耐酸、耐热、保温、不导电等特性。石棉应用的主要问题是粉尘大、对人体有害。第14页/共51页第十四页，共52页。15（7）氧化铝纤维：用有机物烧成法制成。它与金属基复合的材料可用常规金属加工方法制备。（8）晶须：直径为几个微米的单晶体，具有很高的强度。常用的有碳化硅、氧化铝、氮化硅等，但由于(yuy)价格昂贵，使用受到限制。（9）其它纤维增强材料：棉、麻等天然纤维和尼龙、涤纶等合成纤维及其织物都可作为增强材料，但性能较差，只能用于一般要求的复合材料。第15页/共51页第十五页，共52页。16颗粒复合材料，基体承受载荷时，颗粒的作用颗粒复合材料，基体承受载荷时，颗粒的作用(zuy
11、ng)是阻碍分子链或位错的运动。是阻碍分子链或位错的运动。增强的效果与颗粒的体积含量、分布、尺寸等密切相增强的效果与颗粒的体积含量、分布、尺寸等密切相关。关。（二）颗粒(kl)复合材料的复合原则1.颗粒(kl)复合材料的强化机制第16页/共51页第十六页，共52页。17（1）颗粒均匀弥散分布在基体中，阻碍分子链或位错的）颗粒均匀弥散分布在基体中，阻碍分子链或位错的运动。运动。（2）颗粒大小应适当：颗粒过大本身易断裂，同时会引）颗粒大小应适当：颗粒过大本身易断裂，同时会引起应力集中，材料起应力集中，材料(cilio)强度降低；颗粒过小，强度降低；颗粒过小，位错容易绕过，起不到强化的作用。通常，颗
12、粒直位错容易绕过，起不到强化的作用。通常，颗粒直径为几微米到几十微米。径为几微米到几十微米。（3）颗粒的体积分数应在）颗粒的体积分数应在20%以上，否则达不到最佳强以上，否则达不到最佳强化效果。化效果。（4）颗粒与基体之间应有一定的结合强度。）颗粒与基体之间应有一定的结合强度。2.颗粒复合(fh)材料的复合(fh)原则第17页/共51页第十七页，共52页。183.常用(chnyn)颗粒增强材料颗粒(kl)增强材料主要是各种陶瓷材料颗粒(kl)，如Al2O3、SiC、WC、TiC、Si3N4、B4C及石墨等。另外ZnO、CaCO3、Al2O3、石墨等粉末增强材料一般作为填料用于塑料和橡胶制品。炭
13、黑一般不列入颗粒(kl)增强材料之中。第18页/共51页第十八页，共52页。19比强度：材料的强度与其比强度：材料的强度与其(yq)密度之比。密度之比。比模量：材料的模量与其比模量：材料的模量与其(yq)密度之比。密度之比。五、复合材料(fhcilio)的性能特点1.复合材料(fhcilio)的力学性能材料的比强度或比模量越高，构件的自重就越小，材料的比强度或比模量越高，构件的自重就越小，或者体积会越小。或者体积会越小。通常，复合材料的复合结果是密度大大减小，通常，复合材料的复合结果是密度大大减小，高的比强度和比模量是复合材料的突出性能特点高的比强度和比模量是复合材料的突出性能特点。第19页/
14、共51页第十九页，共52页。20很好的抗疲劳性能很好的抗疲劳性能(xngnng)。2.抗疲劳性能(xngnng)和抗断裂性能(xngnng)l复合材料中纤维的缺陷少，抗疲劳能力复合材料中纤维的缺陷少，抗疲劳能力(nngl)高。高。l基体的塑性和韧性好，能够消除或减少应力集中，不基体的塑性和韧性好，能够消除或减少应力集中，不易产生微裂纹。易产生微裂纹。l塑性变形使微裂纹产生钝化而减缓其扩展。塑性变形使微裂纹产生钝化而减缓其扩展。例如：碳纤维增强树脂的疲劳强度为拉伸强度的例如：碳纤维增强树脂的疲劳强度为拉伸强度的7080%，一般金属材料却仅为，一般金属材料却仅为3050%。第20页/共51页第二十
15、页，共52页。21抗断裂抗断裂(dunli)能力好。能力好。基体中有大量细小纤维，较大载荷基体中有大量细小纤维，较大载荷(zih)下部分纤下部分纤维断裂时载荷维断裂时载荷(zih)由韧性好的基体重新分配到未断裂由韧性好的基体重新分配到未断裂纤维上，构件不会瞬间断裂。纤维上，构件不会瞬间断裂。第21页/共51页第二十一页，共52页。22优越优越(yuyu)的耐高温性能，高温下保持很高的强的耐高温性能，高温下保持很高的强度。度。3.复合材料的其它(qt)性能（1）高温(gown)性能l聚合物基复合材料使用温度聚合物基复合材料使用温度100350。l金属基复合材料使用温度金属基复合材料使用温度350
16、1100。lSiC纤维、纤维、Al2O3纤维陶瓷复合材料在纤维陶瓷复合材料在12001400范范围内保持很高的强度。围内保持很高的强度。l碳纤维复合材料在非氧化气氛下在碳纤维复合材料在非氧化气氛下在24002800长期长期使用。使用。第22页/共51页第二十二页，共52页。23良好的减摩、耐磨性：摩擦系数比高分子材料低；少良好的减摩、耐磨性：摩擦系数比高分子材料低；少量短切纤维大大提高耐磨性。量短切纤维大大提高耐磨性。较强的减振能力：比弹性模量高，自振频率也高，其较强的减振能力：比弹性模量高，自振频率也高，其构件不易共振；纤维与基体界面有吸收振动能量构件不易共振；纤维与基体界面有吸收振动能量(
17、nngling)的作用，振动会很快衰减。的作用，振动会很快衰减。（2）减摩、耐磨(naim)、减振性能第23页/共51页第二十三页，共52页。24l高韧性和抗热冲击性能（金属基复合材料）。高韧性和抗热冲击性能（金属基复合材料）。l优良电绝缘性，不受电磁优良电绝缘性，不受电磁(dinc)作用，不反射无线作用，不反射无线电波（玻璃纤维增强塑料）。电波（玻璃纤维增强塑料）。l耐辐射性、蠕变性能高以及特殊的光、电、磁等性能。耐辐射性、蠕变性能高以及特殊的光、电、磁等性能。（3）其它特殊(tsh)性能第24页/共51页第二十四页，共52页。2520世纪世纪40年代出现玻璃纤维增强年代出现玻璃纤维增强(z
18、ngqing)工程工程塑料（玻璃钢），制造机器零件。塑料（玻璃钢），制造机器零件。20世纪世纪60年代硼纤维和碳纤维增强年代硼纤维和碳纤维增强(zngqing)塑塑料改善了玻璃纤维模量低的缺点，大量应用航空航天料改善了玻璃纤维模量低的缺点，大量应用航空航天等领域。等领域。六、聚合物基复合材料(f h ci lio)1.聚合物基复合材料(fhcilio)的发展第25页/共51页第二十五页，共52页。2670年代初期的聚芳酰胺纤维增强聚合物基复合材料加年代初期的聚芳酰胺纤维增强聚合物基复合材料加快了复合材料发展。快了复合材料发展。80年代初期热塑性复合材料完善年代初期热塑性复合材料完善(wnshn
19、)了聚合物了聚合物基复合材料的工艺及理论，在航空航天、汽车、建筑等各基复合材料的工艺及理论，在航空航天、汽车、建筑等各领域得到全面应用。领域得到全面应用。第26页/共51页第二十六页，共52页。272.聚合物基复合材料(fhcilio)分类第27页/共51页第二十七页，共52页。28以热固性树脂为粘接剂的玻璃纤维增强材料，以热固性树脂为粘接剂的玻璃纤维增强材料，包括酚醛树脂玻璃钢、环氧树脂玻璃钢、聚酯树脂包括酚醛树脂玻璃钢、环氧树脂玻璃钢、聚酯树脂玻璃钢、有机玻璃钢、有机(yuj)硅树脂玻璃钢。硅树脂玻璃钢。热固性玻璃钢成形工艺简单、质量轻、比强度热固性玻璃钢成形工艺简单、质量轻、比强度高、耐
20、蚀性能好。高、耐蚀性能好。3.常用(chnyn)聚合物基复合材料的性能及应用（1）玻璃钢（A）热固性玻璃钢第28页/共51页第二十八页，共52页。29热固性玻璃钢缺点是：弹性模量低（热固性玻璃钢缺点是：弹性模量低（1/51/10结构结构钢）、耐热度低（钢）、耐热度低（250）、易老化。）、易老化。通过树脂改性改善性能。通过树脂改性改善性能。酚醛树脂和环氧树脂酚醛树脂和环氧树脂(hunynshzh)混溶的玻混溶的玻璃钢即有良好粘接性，又降低了脆性，保持了耐热性，璃钢即有良好粘接性，又降低了脆性，保持了耐热性，具有较高的强度。具有较高的强度。第29页/共51页第二十九页，共52页。30主要用于机器
21、护罩、车辆车身、绝缘抗磁仪表主要用于机器护罩、车辆车身、绝缘抗磁仪表(ybio)、耐蚀耐压容器和管道、各种形状复杂的机器、耐蚀耐压容器和管道、各种形状复杂的机器构件和车辆配件。构件和车辆配件。环氧树脂玻璃钢显微环氧树脂玻璃钢显微(xinwi)组织组织热固性玻璃钢应用(yngyng)酚醛树脂玻璃钢齿轮酚醛树脂玻璃钢齿轮第30页/共51页第三十页，共52页。31以热塑性树脂为粘接剂的玻璃纤维增强材料。以热塑性树脂为粘接剂的玻璃纤维增强材料。热塑性玻璃钢强度不如热固性玻璃钢，但成形热塑性玻璃钢强度不如热固性玻璃钢，但成形(chnxn)性好、生产率高，且比强度不低。性好、生产率高，且比强度不低。主要有
22、：尼龙主要有：尼龙66玻璃钢、玻璃钢、ABS玻璃钢、聚苯乙玻璃钢、聚苯乙烯玻璃钢、聚碳酸酯玻璃钢。烯玻璃钢、聚碳酸酯玻璃钢。（B）热塑性玻璃钢第31页/共51页第三十一页，共52页。32u尼龙尼龙66玻璃钢：刚度、强度、减摩性好，作轴承、轴承玻璃钢：刚度、强度、减摩性好，作轴承、轴承架、齿轮等精密架、齿轮等精密(jngm)件、电工件、汽车仪表、前后件、电工件、汽车仪表、前后灯等。灯等。uABS玻璃钢：化工装置、管道、容器等。玻璃钢：化工装置、管道、容器等。u聚苯乙烯玻璃钢：汽车内装饰、收音机机壳、空调叶片聚苯乙烯玻璃钢：汽车内装饰、收音机机壳、空调叶片等。等。u聚碳酸酯玻璃钢：耐磨件、绝缘仪表
23、等。聚碳酸酯玻璃钢：耐磨件、绝缘仪表等。热塑性玻璃钢应用(yngyng)第32页/共51页第三十二页，共52页。33碳纤维特点碳纤维特点(tdin)：（2）碳纤维树脂(shzh)复合材料n碳是六方结构晶体（石墨），共价键结合碳是六方结构晶体（石墨），共价键结合(jih)。n比玻璃纤维强度更高，弹性模量高几倍。比玻璃纤维强度更高，弹性模量高几倍。n高温、低温性能好，很高的化学稳定性、导电性；低的高温、低温性能好，很高的化学稳定性、导电性；低的摩擦系数。摩擦系数。n脆性大，与树脂的结合脆性大，与树脂的结合(jih)力不如玻璃纤维，表面力不如玻璃纤维，表面氧化处理可改善其与基体的结合氧化处理可改善其
24、与基体的结合(jih)力。力。第33页/共51页第三十三页，共52页。34 碳纤维树脂复合材料：碳纤维环氧树脂碳纤维树脂复合材料：碳纤维环氧树脂(hunynshzh)、碳纤维聚四氟乙烯、碳纤维酚醛树脂。、碳纤维聚四氟乙烯、碳纤维酚醛树脂。应用应用(yngyng)：制造制造(zhzo)宇宙飞船和航天器的外层材料。宇宙飞船和航天器的外层材料。人造卫星和火箭的机架、壳体。人造卫星和火箭的机架、壳体。精密机器的齿轮、轴承以及活塞、密封圈。精密机器的齿轮、轴承以及活塞、密封圈。化工容器和零件。化工容器和零件。第34页/共51页第三十四页，共52页。35硼纤维的比强度与玻璃纤维的相近硼纤维的比强度与玻璃纤
25、维的相近(xinjn)；比弹性模量比玻璃纤维的高比弹性模量比玻璃纤维的高5倍；耐热性更高。倍；耐热性更高。硼纤维树脂复合材料抗压强度和剪切强度都很高硼纤维树脂复合材料抗压强度和剪切强度都很高（优于铝合金、钛合金），且蠕变小。（优于铝合金、钛合金），且蠕变小。硬度和弹性模量高，疲劳强度很高。硬度和弹性模量高，疲劳强度很高。耐辐射及导热极好。耐辐射及导热极好。（3）硼纤维(xinwi)树脂复合材料应用应用(yngyng)：用于航空航天器、宇航器的翼面、：用于航空航天器、宇航器的翼面、仪表盘、转子、压气机叶片、螺旋桨的传动轴。仪表盘、转子、压气机叶片、螺旋桨的传动轴。第35页/共51页第三十五页，共
26、52页。36l颗粒增韧复合材料：颗粒增韧复合材料：Al2O3、TiC颗粒颗粒l晶须增韧复合材料：晶须增韧复合材料：SiC、Al2O3晶须晶须l纤维纤维(xinwi)增韧复合材料：增韧复合材料：SiC、硼硅玻璃纤维、硼硅玻璃纤维(xinwi)七、陶瓷(toc)基复合材料1.分类(fnli)第36页/共51页第三十六页，共52页。37性能：高强度、高模量、良好的韧性；低密度、耐高性能：高强度、高模量、良好的韧性；低密度、耐高温、耐磨、耐蚀。温、耐磨、耐蚀。应用：制造高速切削工具应用：制造高速切削工具(gngj)和内燃机部件；作和内燃机部件；作为高温材料和耐磨、耐蚀材料。为高温材料和耐磨、耐蚀材料。
27、2.陶瓷(toc)基复合材料特点及应用如大功率内燃机的增压如大功率内燃机的增压(zny)涡轮、航空航涡轮、航空航天器的热部件。天器的热部件。代替金属制造车辆发动机、石油化工容器、废代替金属制造车辆发动机、石油化工容器、废物垃圾焚烧处理设备等。物垃圾焚烧处理设备等。第37页/共51页第三十七页，共52页。38碳纤维及其制品（如碳毡）增强的碳基复合材料。碳纤维及其制品（如碳毡）增强的碳基复合材料。具有许多碳和石墨的特点，如密度小、导热性高、膨胀系具有许多碳和石墨的特点，如密度小、导热性高、膨胀系数低以及对热冲击不敏感。数低以及对热冲击不敏感。具有优越的机械性能：强度和冲击韧性比石墨高具有优越的机械
28、性能：强度和冲击韧性比石墨高510倍，倍，比强度非常比强度非常(fichng)高；随温度升高强度升高；断裂高；随温度升高强度升高；断裂韧性高、蠕变低。韧性高、蠕变低。化学稳定性高，耐磨性极好，是耐温最高的高温复合材料化学稳定性高，耐磨性极好，是耐温最高的高温复合材料（达（达2800）。）。八、碳基复合材料(f h ci lio)1.组成(zchn)及特点第38页/共51页第三十八页，共52页。39主要主要(zhyo)用于航空航天、军事和生物医学等用于航空航天、军事和生物医学等领域：领域：2.碳基复合材料(fhcilio)应用航空发动机燃烧室、导向器、密封片及挡声板、飞机刹航空发动机燃烧室、导向
29、器、密封片及挡声板、飞机刹车车(shch)盘。盘。导弹弹头、固体火箭发动机喷管。导弹弹头、固体火箭发动机喷管。赛车和摩托车刹车赛车和摩托车刹车(shch)系统。系统。人体骨骼替代材料。人体骨骼替代材料。第39页/共51页第三十九页，共52页。40以金属及其合金为基体，用一种以金属及其合金为基体，用一种(yzhn)或几种金或几种金属或非金属增强的复合材料。属或非金属增强的复合材料。与聚合物基复合材料相比，金属基复合材料具有强度与聚合物基复合材料相比，金属基复合材料具有强度高，弹性模量高，耐磨性好，冲击韧性好，耐热性、导热高，弹性模量高，耐磨性好，冲击韧性好，耐热性、导热性、导电性好，不易燃、不吸
30、潮，尺寸稳定，不老化等优性、导电性好，不易燃、不吸潮，尺寸稳定，不老化等优点。点。缺点是密度较大、成本较高，部分材料工艺复杂。缺点是密度较大、成本较高，部分材料工艺复杂。九、金属(jnsh)基复合材料第40页/共51页第四十页，共52页。41金属金属(jnsh)基复合材料分类基复合材料分类第41页/共51页第四十一页，共52页。42金属陶瓷是金属基体（通常为金属陶瓷是金属基体（通常为Ti、Ni、Co、Cr等及等及其合金）和陶瓷（通常为氧化物、碳化物、硼化物和氮化其合金）和陶瓷（通常为氧化物、碳化物、硼化物和氮化物等）组成物等）组成(zchn)的颗粒增强复合材料。的颗粒增强复合材料。1.颗粒增强
31、(zngqing)复合材料（金属陶瓷）（1）组成(zchn)第42页/共51页第四十二页，共52页。43氧化物金属陶瓷氧化物金属陶瓷(jnshtoc)（2）性能(xngnng)及应用多以多以Co或或Ni作为粘接金属，热稳定性和抗氧化能作为粘接金属，热稳定性和抗氧化能力较好，韧性高。力较好，韧性高。做高速切削做高速切削(qixio)工具材料，高温下工作的耐工具材料，高温下工作的耐磨件，如喷嘴、热拉丝模以及机械密封环等。磨件，如喷嘴、热拉丝模以及机械密封环等。第43页/共51页第四十三页，共52页。44碳化物金属陶瓷碳化物金属陶瓷(jnshtoc)应用最广泛的金属陶瓷。应用最广泛的金属陶瓷。通常以
32、通常以Co或或Ni作金属粘接剂。作金属粘接剂。根据金属含量根据金属含量(hnling)不同可作耐热结构材料或工不同可作耐热结构材料或工具材料。具材料。碳化物金属陶瓷作工具材料时，通常被称为硬质合金。碳化物金属陶瓷作工具材料时，通常被称为硬质合金。第44页/共51页第四十四页，共52页。45常见硬质合金的牌号、成分、性能常见硬质合金的牌号、成分、性能(xngnng)和和用途用途第45页/共51页第四十五页，共52页。46基体基体(jt)材料：铝合金、镁合金、钛合金、镍合金材料：铝合金、镁合金、钛合金、镍合金增强纤维：硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、高强增强纤维：硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、高
33、强度金属丝度金属丝2.纤维增强金属(jnsh)基复合材料硼纤维、陶瓷纤维、碳纤维等增强硼纤维、陶瓷纤维、碳纤维等增强(zngqing)相都是无机非金属材料，密度低、强度和模量高，相都是无机非金属材料，密度低、强度和模量高，耐高温性好。耐高温性好。这类复合材料有比强度高、比模量高和耐高温这类复合材料有比强度高、比模量高和耐高温等优点。等优点。第46页/共51页第四十六页，共52页。47纤维增强金属纤维增强金属(jnsh)基复合材料适合制造：基复合材料适合制造：l航天飞机航天飞机(hngtinfij)主舱骨架支柱、发动主舱骨架支柱、发动机叶片、尾翼、空间站结构材料。机叶片、尾翼、空间站结构材料。l
34、汽车构件、保险杠、活塞连杆。汽车构件、保险杠、活塞连杆。l自行车车架、体育运动器械。自行车车架、体育运动器械。第47页/共51页第四十七页，共52页。48基体材料：铝、镁和钛合金基体材料：铝、镁和钛合金增增强强相：碳化硅、碳化硼、氧化铝细粒或晶须。相：碳化硅、碳化硼、氧化铝细粒或晶须。典型典型(dinxng)材料：材料：SiC增强铝合金增强铝合金3.细粒和晶须增强(zngqing)金属基复合材料（1）组成(zchn)细粒和晶须增强金属基复合材料是目前应用最细粒和晶须增强金属基复合材料是目前应用最广泛的一类金属基复合材料。广泛的一类金属基复合材料。第48页/共51页第四十八页，共52页。49具有
35、具有(jyu)极高的比强度和比模量。极高的比强度和比模量。（2）特点(tdin)及应用l军工行业：如轻质装甲、导弹飞翼军工行业：如轻质装甲、导弹飞翼l航空工业：飞机航空工业：飞机(fij)部件部件l汽车工业：发动机活塞、制动件、喷油嘴件汽车工业：发动机活塞、制动件、喷油嘴件第49页/共51页第四十九页，共52页。50细粒和晶须增强铝基复合材料细粒和晶须增强铝基复合材料(fhcilio)特点及应用特点及应用材材料料应应用用特特点点25%（体积分数）（体积分数）SiC细粒细粒增强铝基复合材料增强铝基复合材料航空结构导槽、角材航空结构导槽、角材代替代替7075Al，密度更，密度更低，模量更高低，模量
36、更高17%（体积分数）（体积分数）SiC细粒细粒增强铝基复合材料增强铝基复合材料飞机、导弹用板材飞机、导弹用板材拉伸模量拉伸模量100 103MPa40%（体积分数）（体积分数）SiC晶须晶须或细粒增强铝基复合材料或细粒增强铝基复合材料三叉戟、导弹制导元件三叉戟、导弹制导元件代替铍，成本低，无代替铍，成本低，无毒毒Al2O3短纤维增强铝基复合短纤维增强铝基复合材料材料汽车发动机、抗磨环汽车发动机、抗磨环耐磨、成本低耐磨、成本低15%（体积分数）（体积分数）Ti细粒细粒增强铝基复合材料增强铝基复合材料汽车制动件、连杆、活塞汽车制动件、连杆、活塞模量高模量高第50页/共51页第五十页，共52页。51感谢您的欣赏(xnshng)第51页/共51页第五十一页，共52页。内容(nirng)总结1。汽车挡泥板：单独(dnd)使用玻璃太脆，单独(dnd)使用聚合物材料则强度低而且刚度满足不了要求。连续相：称为基体相，主要起粘接和固定作用。经石墨化处理的碳纤维又称为石墨纤维。碳纤维的比强度和比模量高，在无氧条件下2500弹性模量也不降低。2. 抗疲劳性能和抗断裂性能。碳纤维复合材料在非氧化气氛下在24002800长期使用。70年代初期的聚芳酰胺纤维增强聚合物基复合材料加快了复合材料发展。感谢您的欣赏第五十二页，共52页。
