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高一化学上册第四章复合材料知识点
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来源:足球体育直播    发布时间:2023-11-13 22:56:10

  轻金属基体(最重要的包含铝基和镁基),用于450℃左右;钛合金及钛铝金属间化合物作基体的复合材料,适用温度650℃左右,镍、钴基复合材料可在1200℃使用。5、常用热固性基体复合材料:环氧树脂,热固性聚酰亚胺树脂。

  玻璃是无机材料经高温熔融、冷却硬化而得到的一种非晶态固体;玻璃陶瓷是将特定组成的玻璃进行晶化热处理,在玻璃内部均匀析出大量微小晶体并进一步长大,形成致密的微晶相;玻璃相充填于晶界,得到的像陶瓷一样的多晶固体材料。

  复合材料基体与增强体接触构成的界面,是一层具有一定厚度(纳米以上)、结构随基体和增强体而异、与基体和增强体有明显差别的新相—界面相(界面层)。它是增强相和基体相连接的“纽带”,也是应力和别的信息传递的“桥梁”。

  界面作用产生的效应:①传递效应界面能传递力,即将外力传递给增强物,起到基体和增强物之间的桥梁作用;②阻断效应结合适当的界面有阻止裂纹扩展、中断材料破坏、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、耐冲击性等;⑤诱导效应增强物的表面结构使聚合物基体与之接触的结构,由于诱导作用而发生改变而产生一些现象,如强的弹性、低的膨胀性、耐冲击性等。

  1)类型:I类界面相对来说还是比较平整,只有分子层厚度,界面除了原组成物质外,基本不含其它物质;II类界面为犬牙交错的溶解扩散界面,基体的合金元素和杂质可能在界面上富集或贫化;III类界面则含有亚微级的界面反应产物层。

  2)颗粒增强:复合材料是由尺寸较大(直径大于1m)颗粒与基体复合而成,载荷主要由基体承担,但增强颗粒也承受载荷并约束基体的变形,颗粒阻止基错运动的能力越大,增强效果越好;颗粒尺寸越小,体积分数越高,颗粒对复合材料的增强效果越好。

  界面反应和反应程度(弱界面反应、中等程度界面反应、强界面反应)决定了界面的结构和性能,其主要行为有:①增强了金属基体与增强体界面的结合强度;②产生脆性的界面反应产物;③造成增强体损伤和改变基体成分。第三章复合材料的增强材料

  3、玻璃纤维的化学组成:二氧化硅、三氧化二硼、氧化钙、三氧化二铝等。4、玻璃纤维的物理性能:①外观和比重:表面十分光滑,密度2.16~4.30g/cm3;②表面积大③拉伸强度高,④耐磨性和耐折性差,⑤热性能:导热系数小、耐热性较高,⑥电性能:取决于化学组成、温度和湿度(无碱纤维的电绝缘性比有碱纤维优越,碱金属离子增加,电绝缘性能变差;温度上升,电阻率下降;湿度增加电阻率下降),⑦光学性能:玻璃

  1)化学气相沉积法:它的结构可大致分成四层由纤维中心向外依次为芯丝、富碳的碳化硅层、碳化硅层、外表面富硅涂层。制备的步骤:①反应气体向热芯丝表面迁移扩散,②反应气体被热芯丝表面吸附,③反应气体在热芯丝表面上裂解,④反应尾气的分解和向外扩散。

  13、芳纶纤维的性能:优异的拉伸强度和拉伸模量、优良的减震性、耐磨性、耐冲击性、抗疲劳性、尺寸稳定性、耐非物理性腐蚀、低膨胀、低导热、不燃不熔、电绝缘、透磁性、密度小。缺点:热线胀系数具有各向异性、耐光性差、耐老化能力差、溶解差、抗压强度差、吸湿性强。

  17、刚性颗粒增强体:指具有高强度、高模量、耐热、耐磨、耐高温的陶瓷和石墨等非金属颗粒,如碳化硅、氧化铝、氮化硅、碳化钛、碳化硼、石墨、细金刚石等。18、延性颗粒增强体:主要为金属颗粒,一般是加入到陶瓷、玻璃和微晶玻璃等脆性基体中,目的是增加基体材料的韧性。第四章聚合物基复合材料

  1、环氧树脂:是—种分子中含有两个或两个以上活性环氧基团的高分子化合物。粘附力强(树脂中含有极性的醚键和羟基酸、碱对固化反应起促进作用)、已固化的树脂有良好的压缩性能,良好的耐水、耐化学介质和耐烧蚀性能,良好的尺寸稳定性和耐久性。2、聚酰亚胺树脂PI:是一类耐高温树脂,它通常有热固性(不熔性)和热塑性两类。3、聚酯树脂与环氧、酚醛树脂相比:①工艺性良好,室温下固化,常压下成型,工艺装置简单;②聚酯树脂固化后综合性能好,力学性能不如酚醛树脂或环氧树脂;③固化过程中无挥发物逸出,制品的致密性好;④价格比环氧树脂低得多,只比酚醛树脂略贵一些;⑤不饱和聚酯树脂的缺点是固化时体积收缩率大、耐热性差等,大多数都用在一般民用工业和生活用

  制造工艺主要分五步:①增强纤维的预成型片材的制作;②将纤维的预成型片材铺设在模型中;③给模型加压,使铺设的纤维的预成型片材在模型内按产品形状预成型;④利用低压将树脂注入模型,使树脂均匀地渗透到纤维的预成型片材中;⑤在模型内加热固化。

  优点:①增强材料与基体金属粉末以任何比例混合;②对增强材料与基体互相湿润的要求不高,使颗粒或晶须均匀分布在金属基复合材料的基体中;③采用热等静压工艺时,正常情况下不会产生偏聚等缺陷;④可进行二次加工,得到所需形状的复合材料部件的毛坯。缺点:①工艺过程很复杂;②制备铝基复合材料时,防止铝粉爆炸。

  2、液态法:是指在金属基复合材料的制作的完整过程中,金属基体处于熔融状态下与固体增强物复合的方法。包括铸造法、熔铸复合法、熔融金属浸渗法、真空压力、浸渍法、喷射沉积法。与固态法相比,液态法的工艺及设备相对简便易行;

  压力铸造法:指在压力的作用下,将液态或半液态金属基复合材料(或金属)以一定速度充填压铸模型腔或增强材料预制体的空隙中,在压力下快速凝固成型而制备金属基复合材料,包括浇入、加压、固化和顶出。

  该方法的优点:①与无压烧结相比,能降低烧结温度,延长保湿时间,得到较细的晶粒;②获得高致密度,高性能的复合材料;③材料性能重复性好,使用可靠,控制热压模具的尺寸精度能够大大减少材料的加工余量;

  该方法的缺点:①只能制作形状简单的零件;②模具的消耗大,一次只能单件或者少件烧结,成本比较高;③由于热压力的方向性,材料性能有方向性,垂直于热压方向的强度往往比平行于热压方向的强度要大一些。

  2、聚合物浸渍混凝土:是一种用单体浸渍混凝土表层的空隙,并经处理而成一整体的有机—无机复合的新型材料;(聚合物功能:黏结和填充砼中空隙和裂缝;浸渍液功能:①对裂缝的黏结作用消除裂隙尖端的应力集中;②增加砼密实性;③形成一个连续网状结构;)