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1、第三章復合材料的增強體3.1增強體概念及分類概念：增強體是復合材料中能提高基體材料力學性能的組元物質，是復合材料的重要組成部分，起著提高基體的強度、韌性、模量、耐熱、耐磨等性能的作用。2增強體具備的特性：應能明顯提高某種所需特性的性能；具有良好的化學穩(wěn)定性；與基體有良好的潤濕性3分類：纖維類（連續(xù)長纖維和短纖維）顆粒類晶須類金屬絲片狀物4一、碳纖維是由碳元素組成的一種高性能增強纖維。最高強度可達7000MPa，彈性模量可達900GPa，密度約為1.8~2.1g/cm3，并具有低熱膨脹、高導熱、耐磨、耐高溫、耐腐蝕等性能。3.2無機非
2、金屬纖維碳纖維由高度取向的石墨片層組成，具有明顯的各向異性，沿纖維軸向性能高，沿橫向性能差。5碳纖維的制造：（1）氣相法：在惰性氣氛中小分子有機物（如烴或芳烴等）在高溫沉積而成纖維。該法適宜制取短纖維或晶須。（2）有機纖維碳化法：先將有機纖維經過穩(wěn)定化處理變成耐焰纖維，然后再在惰性氣氛中在高溫下進行煅燒碳化，使有機纖維失去部分碳和其他非碳原子，形成以碳為主要成分的纖維。此法可制備連續(xù)長纖維。6制造碳纖維的5個階段：拉絲牽引穩(wěn)定碳化石墨化7制造碳纖維的主要原材料：聚丙烯腈（PAN）纖維：黏膠碳纖維；瀝青碳纖維8二、硼纖維（B）硼纖維具
3、有較低的密度（2.4~2.6g/cm3）、較高的強度（3.45GPa）、很高的彈性模量（400）和熔點（2000℃以上）及較高的高溫強度。9硼纖維的制造：2BCl3+3H2→2B+6HCl采用化學氣相法在一根受熱的鎢絲或碳絲上沉積而成。10制造技術的改進：采用成本低廉、表面涂鎢（或碳）的石英玻璃纖維芯材替代鎢絲和碳絲；改進設備：采用輔助外部加熱裝置和射頻加熱裝置實現反應溫度的均勻分布；對硼纖維進行后處理：化學處理（消除表面缺陷）和表面涂層處理（增加硼纖維的輔助保護層，使其在高溫下不與基材反應）11三、碳化硅纖維（SiC）碳化硅纖維具
4、有優(yōu)異的力學性能（如直徑為10~15μm的纖維，拉伸強度為2500~3000MPa，彈性模量為180~200GPa，密度為2.55g/cm3）、耐熱氧化性能、耐化學腐蝕性能。12碳化硅纖維的應用：噴氣發(fā)動機渦輪葉片、飛機螺旋槳受力部件、大口徑軍用步槍槍筒套管、坦克履帶、火箭推進劑傳送系統、先進戰(zhàn)斗機的垂直安定面、火箭發(fā)動機外殼等。13四、氧化鋁纖維氧化鋁纖維具有優(yōu)異的機械強度和耐熱性能，抗拉伸強度大，彈性模量高，化學性質穩(wěn)定，耐高溫，多用于高溫結構材料，也可用做高溫絕緣濾波器材料。14氧化鋁短纖維制備：離心甩絲法：將熔融的氧化鋁陶瓷
5、熔體流落到高速旋轉的離心輥上，甩成細纖維。15氧化鋁長纖維制備：燒結法：以Al2O3細粉與Al(OH)3及少量Mg(OH)2混合成一定黏度的紡絲料進行干法紡絲，紡成的絲在1000℃以上高溫燒結成Al2O3纖維，為減少表面缺陷，常在纖維表面途覆一層0.1μm的SiO2涂層。16氧化鋁長纖維制備：先驅體法：將烷基鋁或烷氧基鋁與水進行水解縮合為聚鋁氧烷，再與有機聚合物混合制成漿液，用干法紡絲后，在空氣中逐步加熱，形成α-Al2O3纖維。17氧化鋁長纖維制備：熔融法：將Al2O3在坩堝中加熱熔化（約2400℃），熔融的氧化鋁通過噴絲板，以一
6、定的速率拉出，冷卻凝固形成直徑為50~500μm的氧化鋁連續(xù)纖維。18五、玻璃纖維玻璃纖維是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經高溫熔制、拉絲、絡紗、織布等工藝制成，單絲直徑為幾微米到幾十微米。19無堿玻璃纖維（E玻纖）：以鈣鋁硼硅酸鹽組成，纖維強度高，耐熱性和電性能優(yōu)良，抗大氣侵蝕，化學穩(wěn)定性較好（不耐酸）。堿性氧化物含量小于1%。中堿玻璃纖維：堿金屬氧化物含量在11.5%~12.5%之間。耐酸性好，強度不如E玻纖，價格便宜。有堿玻璃（A玻璃）纖維：含堿量高，強度低，對潮氣侵蝕敏感，很少用作增強材料。堿性氧化物含量大于12%。特種玻璃纖維2
7、0玻璃纖維的化學組成：化學組成主要為：二氧化硅、三氧化二硼、氧化鈣、三氧化二鋁等。玻璃纖維中加入氫化納、氫化鉀等堿性物質為助熔劑：通過破壞玻璃骨架，使結構疏松，從而降低玻璃的熔化溫度和粘度，使玻璃熔液中氣泡易排除。21玻璃纖維的物理性能：玻璃纖維拉伸強度高，防火，防霉，防蛀，耐高溫和電絕緣性能好。缺點是脆性大，易折斷，模量低，不耐磨，長期放置強度會稍有下降。22（1）外觀和比重：表面光滑，密度2.16~4.30g/cm3。（2）表面積大（3）拉伸強度高：1500~4000MPa原因：微裂紋理論：玻璃纖維高溫成型時減少了玻璃溶液的不均
8、勻性，使微裂紋產生機會減少。玻璃纖維斷面較小，隨著表面積減少，微裂紋存在概率也相應減少。影響因素：纖維直徑大?。ㄖ睆叫?，拉伸強度大），纖維長度（長度增加拉伸強度下降），化學組成（含堿量增加，強度下降），纖維存放時間，纖維成型方式等。2
