复合材料增强体

以保证增强体与基体有良好的复合和分布均匀.
• 3.1.2增强体的分类
3.1.2.1纤维类增强体
纤维类增强体有连续长纤维和短纤维。
短纤维连续长度一般为几十毫米，排列无方向性，一般采 用生产成本低，生产效率高的喷射方法制造。其性能一般 比长纤维低。
增强体纤维主要包括有机纤维和无机纤维。
无机纤维主要用碳纤维，氧化铝纤维，
• 3.1.2.3晶须增强体
• 晶须是在人体条件下制造出的细小单晶，一般呈棒状，其 直径为0.2~1μm，长度约为几十微米，由于其具有细小的 组织结构，缺陷少，具有很高的强度的模量。
• 晶须制造分选过程较复杂，成本颗粒高很多，可通过热压 烧结，常规烧结，粉末冶金，挤压铸造等方法来制造复合 材料。
3.2无机非金属纤维
碳纤维能耐一般的酸碱腐蚀。在高温下与金属有不同 程度的界面反应，严重损伤纤维，因此在用作金属基 复合材料的增强物时，应该采取有效的防治反应的措 施。联外碳纤维还有良好的耐低温性能，如在液氮温 度下也不脆化。
• ຫໍສະໝຸດ Baidu纤维性能
• 碳纤维是黑色有光泽，柔软的细丝。单纤维直径为5~10微 米，一般以数百根至一万根碳纤维组成束丝供使用。由于 原料和热处理工艺不同，碳纤维的品种很多。高强度型碳 纤维的密度约为1.8g/cm3，而高模量和超高模量碳纤维的 密度约为1.85~2.1g/cm3。碳纤维具有优异的力学性能和 物理化学性能。碳纤维具有优异的耐热性和耐腐蚀性能。 在惰性气氛下碳纤维热稳定性较好，在2000°C的高温下 仍能保持良好的力学性能；但在氧化气氛下超过450°C 时碳纤维将被氧化，时期力学性能明显下降。
3.2.1碳纤维
碳纤维是由碳元素组成的一种高性能增强纤维 并具有低热膨胀，高导热，耐磨，奶高温等优异性能，是 一种横有发展前景的高性能纤维。
碳纤维是一种以碳尾主要成分的纤维材料。他不同 于有机纤维或陶瓷纤维，不能用熔融法活溶液法直接放肆， 只能以有机物尾原料，采用间接法制造。制造方法可分为 气相法和有机纤维碳化法。气相法是在惰性气氛中小分子 有机物在高温沉积而形成纤维有机纤维碳化法是先将有机 纤维经过稳定化处理比恩成耐焰纤维，然后再在惰性气氛 中，在高温下进行煅烧碳化，是有机纤维失去部分碳和其 他非碳原子，形成以碳为主要成分的纤维。
• 1.聚丙烯腈（PAN）碳纤维
聚丙烯腈纤维是制造碳纤维最主要和最有发展 前途的原丝，其优点是碳纤
维碳纤维（人造丝）
黏胶纤维是一种纤维素纤维，最早有拿过来生产 脱黏纤维的原丝。黏胶纤维的力学性能比PAN碳纤维 低，但其耐烧性和隔热性较好，碱金属含量较低，适 于用来制造运载火箭的头部的耐烧性部件
3.沥青碳纤维 用沥青尾原料成品率高，工艺简单，成本低。 2.黏胶制造碳纤维，比用聚丙烯腈和粘胶纤维有更 丰富的原料来源，且属于综合利用，可以降低成本。 沥青是一种带有烷基支链的稠芳碳氢化合物的混合物， 其含碳量高，价格低
第3章 复合材料增强体
• 3.1 增强体的概念和分类 • 3.2 无机非金属纤维 • 3.3 金属丝（纤维） • 3.4 有机纤维（芳纶纤维） • 3.5 晶须及颗粒增强物
3.1增强体的概念与分类
• 3.1.1增强体的概念 • 增强体是复合材料中能提高基本材料力学的组元物质，是复合材料的
重要组成部分，他可以起着提高基本的强度和韧性及耐热耐磨等性能 的作用.随着复合材料的发展和新的增强体品种的不断出现，被用于复 合材料增强体的范围不断扩大，主要有高性能的纤维，晶须，金属丝， 片状物和颗粒等.连续长纤维具有很高的强度，模量，是先进复合材料 选用的主要增强物. • 作为复合材料增强体应具有以下基本特性. 1增强体应具有能明显提高基体的某种所需特性的性能. 2增强体应具有良好的化学稳定性. 3与机体有良好的润湿性，或通过表面处理后能与基体良好的润湿，
• 碳纤维能耐一般的酸碱腐蚀。在高温下与金属有不同程度 的界面反应，严重损伤纤维，因此在用作金属基复合材料 的增强物时，应该采取有效的防治反应的措施。联外碳纤 维还有良好的耐低温性能，如在液氮温度下也不脆化。
• 3.2.2硼纤维
• 硼纤维是一种新型的无机纤维。是一种 将硼通过高温花谢气象沉淀在钨丝或者碳 芯表面支撑的高性能增强纤维，具有很高 的比强度和比模量，也是制造金属基复合 材料最早采用的高性能纤维。 • 硼纤维与其他增强纤维相比，硼纤维具 有较低的密度、较高的强度、很高的弹性 模量和熔点以及较高的高温强度 • 硼纤维在航空工业、航天工业中有很多 的应用。如在军用飞机中使用硼纤维增强 钛合金的部件。另外硼纤维还可以作为种 子的减速剂，在原子能工业以及防中子弹 等方面也有潜在的应用前景
碳纤维性能
碳纤维是黑色有光泽，柔软的细丝。单纤维直径为 5~10微米，一般以数百根至一万根碳纤维组成束丝供 使用。由于原料和热处理工艺不同，碳纤维的品种很 多。高强度型碳纤维的密度约为1.8g/cm3，而高模量 和超高模量碳纤维的密度约为1.85~2.1g/cm3。碳纤维 具有优异的力学性能和物理化学性能。碳纤维具有优 异的耐热性和耐腐蚀性能。在惰性气氛下碳纤维热稳 定性较好，在2000°C的高温下仍能保持良好的力学 性能；但在氧化气氛下超过450°C时碳纤维将被氧化， 时期力学性能明显下降。
碳化硅纤维，硼纤维，氮化硼纤维，氮化硅
纤维等。
有机纤维分为刚性分子链和柔性分子链两种。
3.1.2.2颗粒类增强体
颗粒类增强体主要是一些具有高强度，高模量，耐热耐磨， 耐高温的陶瓷等无机非金属颗粒。由于颗粒增强体成本低， 支制成复合材料的各向同性，因此在复合材料中的应用发 展非常迅速，尤其是汽车工业中。
到目前为止，制作碳纤维的主要原材料有3中： 人造丝、聚丙烯腈纤维、沥青。用这些原料生 产的碳纤维各有其特点。制造高强度模量碳纤 维多选用去丙烯腈尾原料。
无论用何种原丝纤维来指导碳纤维，都要经过 5个阶段：拉丝，牵引，稳定，碳化和石墨化。
无论采用什么原材料制备碳纤维，都需要经过 5个阶段，原丝预氧化，碳化以及石墨化等， 所产生的最终纤维，期基本成分为碳。