高一化學:上冊第四章復合材料知識點

2017-01-11 22:46:13 來源:精品學習網

   第一章概論

  1、復合材科的定義、組分功能和作用:

  定義:由兩種或兩種以上物理和化學性質不同的物質組合而成的一種多相固體材料。復合后的產物為固體時才稱為復合材料,為氣體或液體不能稱為復合材料。

  組分:其組分相對獨立,通常有一相連續相,稱為基體,另一相分散相,稱為增強相(增強體)。

  功能和作用:復合材料既可以保持原材料的特點,又能發揮組合后的新特征,可以根據需要進行設計,從而最合理地達到使用所要求的性能。

  2、復合材料的命名

  強調基體,以基體材料的名稱為主,如樹脂基復合材料,金屬基復合材料,陶瓷基復合材料等;

  強調增強體,以增強體材料的名稱為主,如玻璃纖維增強復合材料,碳纖維增強復合材料,陶瓷顆粒增強復合材料;

  基體材料與增強體材料名稱并用,如玻璃纖維增強環氧樹脂復合材料(玻璃鋼)。

    3、復合材料的分類方式

  按基體材料類型分:聚合物基復合材料,金屬基復合材料,無機非金屬基復合材料;按增強材料種類分:玻璃纖維復合材料,碳纖維復合材料,有機纖維復合材料,金屬纖維復合材料,陶瓷纖維復合材料;

  按增強材料形態分:連續纖維復合材料,短纖維復合材料,粒狀填料復合材料,編制復合材料;

  按用途分:結構復合材料,功能復合材料;

  4、常用的基體材料及各自的適用范圍

  輕金屬基體(主要包括鋁基和鎂基),用于450℃左右;鈦合金及鈦鋁金屬間化合物作基體的復合材料,適用溫度650℃左右,鎳、鈷基復合材料可在1200℃使用。5、常用熱固性基體復合材料:環氧樹脂,熱固性聚酰亞胺樹脂。

  常用熱塑性基體復合材料:聚醚醚酮,聚苯硫醚,聚醚砜,熱塑性聚酰亞胺。常用陶瓷基體復合材料:玻璃,氧化物陶瓷,非氧化物陶瓷,無機膠凝材料;6、玻璃和玻璃陶瓷的定義及不同

  玻璃是無機材料經高溫熔融、冷卻硬化而得到的一種非晶態固體;玻璃陶瓷是將特定組成的玻璃進行晶化熱處理,在玻璃內部均勻析出大量微小晶體并進一步長大,形成致密的微晶相;玻璃相充填于晶界,得到的像陶瓷一樣的多晶固體材料。

  7、氧化物陶瓷有哪些,屬于什么結構:氧化物陶瓷主要為單相多晶結構,主要有Al2O3,MgO,SiO2,ZrO2,莫來石等;

  8、非氧化物陶瓷有:碳化硅,氮化硅。

  9、什么是復合材料的界面,復合材料的界面效應以及作用如何實現

  復合材料基體與增強體接觸構成的界面,是一層具有一定厚度(納米以上)、結構隨基體和增強體而異、與基體和增強體有明顯差別的新相—界面相(界面層)。它是增強相和基體相連接的“紐帶”,也是應力和其他信息傳遞的“橋梁”。

  界面作用產生的效應:

    ①傳遞效應界面能傳遞力,即將外力傳遞給增強物,起到基體和增強物之間的橋梁作用;

    ②阻斷效應結合適當的界面有阻止裂紋擴展、中斷材料破壞、減緩應力集中的作用;

    ③不連續效應在界面上產生物理性能的不連續性和界面摩擦出現的現象,如抗電性、電感應性、磁性、耐熱性等;

    ④散射和吸收效應光波、聲波、熱彈性波、沖擊波等在界面產生散射和吸收,如透光性、隔熱性、耐沖擊性等;

    ⑤誘導效應增強物的表面結構使聚合物基體與之接觸的結構,由于誘導作用而發生改變而產生一些現象,如強的彈性、低的膨脹性、耐沖擊性等。

  10、金屬基復合材料的界面類型及各自特點

  1)類型:I類界面相對比較平整,只有分子層厚度,界面除了原組成物質外,基本不含其它物質;II類界面為犬牙交錯的溶解擴散界面,基體的合金元素和雜質可能在界面上富集或貧化;III類界面則含有亞微級的界面反應產物層。

  2)相容性特點:I類界面纖維與基體互不反應亦不溶解;II類界面纖維與基體互不反應但相互溶解;III類界面纖維與基體反應形成界面反應層。

  第二章復合材料的復合原理及界面

  1、彌散增強和顆粒增強的原理

  1)彌散增強:復合材料是由彌散顆粒與基體復合而成,荷載主要由基體承擔,彌散微粒阻礙基體的位錯運動,微粒阻礙基體位錯運動能力越大,增強效果愈大,微粒尺寸越小,體積分數越高,強化效果越好。

  2)顆粒增強:復合材料是由尺寸較大(直徑大于1m)顆粒與基體復合而成,載荷主要由基體承擔,但增強顆粒也承受載荷并約束基體的變形,顆粒阻止基體位錯運動的能力越大,增強效果越好;顆粒尺寸越小,體積分數越高,顆粒對復合材料的增強效果越好。

  2、什么是混合法則,其反映什么規律

  混合法則(復合材料力學性能同組分之間的關系):?c??fVf??mVm,Ec=EfVf+EmVm式中?為應力,E為彈性模量,V為體積百分比,c、m和f分別代表復合材料、基體和纖維;

  反映的規律:纖維基體對復合材料平均性能的貢獻正比于它們各自的體積分數。

    3、金屬基復合材料界面及改性方法有哪些

  金屬基復合材料界面結合方式:

    ①化學結合

    ②物理結合

    ③擴散結合

    ④機械結合。

    界面改性方法:

    ①纖維表面改性及涂層處理,

    ②金屬基體合金化,

    ③優化制備工藝方法和參數。

  4、界面反應對金屬基復合材料有什么影響

  界面反應和反應程度(弱界面反應、中等程度界面反應、強界面反應)決定了界面的結構和性能,其主要行為有:

    ①增強了金屬基體與增強體界面的結合強度;

    ②產生脆性的界面反應產物;

    ③造成增強體損傷和改變基體成分。

  (責任編輯:康彥林)

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