新型高性能结构材料(一)
碳碳复合材料
二、碳/碳复合材料的应用
C/C复合材料作为刹车盘
二、碳／碳复合材料的应用
2. 先进飞行器 导弹、载人飞船、航天飞机等，在再入环境时飞行器头 部受到强激波，对头部产生很大的压力，其最苛刻部位 温度可达2760℃，所以必须选择能够承受再入环境苛刻 条件的材料。 设计合理的鼻锥外形和选材，能使实际流入飞行器的能 量仅为整个热量1%～10%左右。对导弹的端头帽也要 求防热材料，在再入环境中烧蚀量低，且烧蚀均匀对称, 同时希望它具有吸波能力、抗核爆辐射性能和全天候使 用的性能。 三维编织的C/ C复合材料，其石墨化后的热导性足以满 足弹头再入时由160℃气动加热至1700℃时的热冲击要 求，可以预防弹头鼻锥的热应力过大引起的整体破坏； 其低密度可提高导弹弹头射程，已在很多战略导弹弹头 上得到应用。除了导弹的再入鼻锥，C/C 复合材料还可 作热防护材料用于航天飞机。
碳／碳复合材料CVD工艺
在CVD过程中特殊问题--防止预成型体封口。 在工艺参量控制时应使反应气体和反应生成气 体的扩散速度大于沉积速度。
预成型体和基体碳
碳／碳复合材料制备的基本思路 先将碳增强材料预先制成预成型体，然后再以基体碳填充， 逐渐形成致密的C/C复合材料。 预成型体是一个多孔体系，含有大量孔隙，即使是在用成束 碳纤维编织的预成型体中，纤维束中的纤维之间仍含有大量 的孔隙。
二、碳／碳复合材料的应用
C/C在航天领域中的应用
二、碳/碳复合材料的应用
二、碳／碳复合材料的应用
3. 固体火箭发动机喷管上的应用 C/C 复合材料自上世纪70 年代首次作为固体火箭发动机 (SRM) 喉衬飞行成功以来，极大地推动了固体火箭发动 机喷管材料的发展。 采用 C/C 复合材料的喉衬、扩张段、延伸出口锥，具有 极低的烧蚀率和良好的烧蚀轮廓, 可提高喷管效率1 %～ 3%，即可大大提高固体火箭发动机的比冲。 喉衬部一般采用多维编织的高密度沥青基C/C复合材料, 增强体多为整体针刺碳毡、多向编织结构等，并在表面 涂覆SiC以提高抗氧化性和抗冲蚀能力。 美国在此方面的应用有：①“民兵2Ⅲ”导弹发动机第三 级的喷管喉衬材料； ②“北极星”A27 发动机喷管的收 敛段;③MX 导弹第三级发动机的可延伸出口锥(三维编织 薄壁 C/C 复合材料制品)。 俄罗斯用在潜地导弹发动机的喷管延伸锥(三维编织薄壁 C/C复合材料制品) 。
FRP在土木工程结构加固应用进展探究
FRP在土木工程结构加固应用进展探究近年来，纤维增强复合材料也就是FRP是一种新型高性能结构材料，在土木工程结构加固中得到广泛的应用, 我国在土木工程结构中对这一新型高性能材料做了研究工作，例如FRP材料技术、FRP加固设计技术、FRP加固施工技术等，研究表明，FRP在土木工程结构加固中的应用，显现的自身特点有高强、轻质、抗腐蚀温度作用下稳定性好等，工程优势有节省维修费用、施工便利、交通干扰较小、结构耐用持久等，利用这些特性和优势，在某些特定的条件下，FRP 材料可以代替具有传统的结构材料进行使用，这种材料受到土木工程界的重视与关注，在未来的结构加固领域，FRP材料的地位越来越重要。
本文介绍了土木工程结构中FRP材料的特点,分析了在土木工程结构中的应用与发展,以供工作参考。
标签：纤维复合材料（FRP）；土木工程；加固应用土木工程学科的发展要依赖于性能优异的新材料新技术的应用和发展。
FRP复合材料在土木工程结构加固工程中应用潜力很大。
FRP材料具有轻质高强、抗腐蚀性强、耐腐蚀耐久性能好、自重轻、施工方便、热膨胀系数与混凝土相近、抗疲劳、节省材料、施工方便、维护成本低等优点。
FRP材料的结构修复和形成新结构在土木工程中的研究与应用较多，结构修复包括维修、加固、更新等几个方面；形成新结构包括采用FRP材料形成新结构和FR材料与混凝土形成混合结构。
在21世纪的结构加固领域，采用FRP材料加固的应用范围越来越广，主要应用于加固混凝土、梁、板、柱、砌体结构、钢结构等。
土木工程中，各国政府对材料的安全性、耐久性、经济性是很重视的。
1 FRP在结构加固中的研究现状我国FRP材料的研究和应用与发达国家相比，技术水平还比较落后。
但是目前，我国应用FRP材料已完成多项工程，其发展前景还是很广，近些年来，我国有更多的研究单位加人到FRP材料的研发中来，因此，我国的FRP研发的技术领域得到快速发展。
它的发展也会带动市场材料的使用量，在土木工程领域中，FRP复合材料的应用在我国起步较晚，FRP材料队也土木工程建筑物来说，造价不能过高，FRP材料工程应用经验较少，造成FRP材料的应用比其他行业会滞后些,而工程师面对的FRP实践性问题也是关于这种材料加强结构的预期或先见效果，实践设计经验少，对FRP材料加固结构设计的标准和研究也很缺乏[1]。
碳碳复合材料
气相沉积法
－预成型体。 主要工艺参数：温度、压力、时间。 成本问题：重要的是如何尽可能缩短工艺各工序,降
低成本。
预成型体和基体碳
制备的基本思路 先将碳增强材料预先制成预成型体，然后再以基体碳填充，
逐渐形成致密的C/C复合材料。 预成型体是一个多孔体系，含有大量孔隙，即使是在用成束
碳纤维编织的预成型体中，纤维束中的纤维之间仍含有大量 的孔隙。
一、碳／碳复合材料概述
我国碳/碳复合材料的研究和开发主要集中在航天、 航空等高技术领域，较少涉足民用高性能、低成本碳 /碳复合材料的研究。
目前整体研究水平还停留在对材料宏观性能的追求上， 对材料组织结构和性能的可控性、可调性等基础研究 还相当薄弱，难以满足国民经济发展对高性能碳/碳 复合材料的需求。
预成型体和基体碳
树脂碳：为无定形(非 晶态)碳，在偏光显微 镜下为各向同性。
图7-l4为碳纤维／酚醛 树脂碳基复合材料的 偏光显微组织。
可以看出树脂碳在碳 化时收缩所形成的显 微开裂。
碳／碳复合材料CVD工艺
CVD反应过程 1）反应气体通过层流流动向沉积衬底的边界层扩散； 2）沉积衬底表面吸附反应气体； 3）反应气体产生反应并形成固态产物和气体产物； 4）气体产物分解吸附，并沿一边界层区域扩散； 5）产生的气体产物排出。
化学气相沉积法
在沉积法中也可用等离子弧法。这种方法已经用来制 取微细碳化物，如碳化钛、碳化钽、碳化铌等。等离 子弧法的基本过程是使氢通过等离子体发生器将氢加 热到平均30000C的高温， 再将金属氯化物蒸气和碳 氢化合物气体喷入炽热的 氢气流（火焰）中，则金 属氯化物随即被还原、碳 化，在反射墙上骤冷而得 到极细的碳化物。
高性能金属结构材料 —工具钢
材料学院
主要内容
1 碳素及低合金工具钢 2 高速工具钢 3 冷作模具钢 4 热作模具钢
重点及基本要求
掌握各类钢的典型牌号、成分特点、合金元素的作 用、热处理及应用。
重点是高速钢钢、高碳高铬模具钢、锤锻模用钢。 难点是高速钢的合金元素作用、热处理工艺制定的
依据和显微组织与性能特点。
淬火：高速钢的淬火是为了获得高合金的奥氏体，淬火后获得高合金 的马氏体，具有高的回火稳定性，在高温回火时析出弥散合金碳化物 产生次生硬化，使钢具有高的硬度和热硬性。
高速钢中的M6C、M23C6和MC比较稳定，必须在高温下才能将其溶解。 三者中M23C6稳定性最差，在900℃以上大量溶解，到1090 ℃溶解完 毕； M6C在1037℃以上开始溶解，对W18Cr4V钢，1250 ℃以上溶解 量逐渐减小；MC在1100℃以上逐渐溶解，溶解速度比M6C慢。
MS(220℃)以下为马氏体转变区间。淬 火 后 约 含 有 70 ％ 的 隐 晶 马 氏 体 ， 还 用 20～25％残留奥氏体。在冷却过程中中 温停留或缓冷，将发生奥氏体热稳定化， 使MS点下降，残留奥氏体增多。
W18Cr4V钢加热1300℃时过 冷奥氏体恒温转变曲线
淬火方式一般用油淬空冷，对细长 件和薄片刃具采用分级淬火，一般用 580～620℃一次分级或再在350～400 ℃做二次分级。
二、高速工具钢
工具钢－高速工具钢
➢ 高速工具钢适用于高速切削刃具，由于合金度高，可保证刃部 在650℃时硬度仍高于HRC50，从而具有优良的切削性和耐磨 性。高速钢可分为三类：钨系高速钢，钼系高速钢和钨钼系高 速钢。其中钨系的W18Cr4V和钨钼系的W6Mo5Cr4V2应用最普 遍，属于通用型高速钢，而高碳高钒、含钴高钒高钴和超硬高 速钢属于特殊高性能高速钢。
高性能结构材料发展趋势
高性能结构材料发展趋势随着现代材料科学的发展，高性能结构材料已经成为了现代工业的重要组成部分。
高性能结构材料的特点是具有良好的力学性能、物理性能和化学性能，能够在极端的工作环境下保持其稳定性能和可靠性。
未来，高性能结构材料将继续在航空航天、能源、交通运输、医疗、环境保护等领域发挥重要作用。
本文将介绍高性能结构材料的发展趋势，并讨论其在未来的发展方向。
1. 金属基高性能结构材料金属基高性能结构材料是目前最为成熟的高性能材料之一。
金属材料具有较好的延展性和塑性，是结构强度优秀的材料，由于大多数金属材料可进行可循环加工，因此在制造和维护上具有较高的经济性和实用性。
目前，随着新材料和新工艺的不断涌现与发展，金属基高性能结构材料的研究重点逐渐转移到了高性能特性的挖掘、工艺改进和材料性能提高等方向。
金属基高性能结构材料的主要发展方向是提高材料的强度、韧性、高温腐蚀性能和低温脆性等性能，同时降低材料成本和生产成本。
2. 复合材料复合材料是一种由两种或两种以上的材料组成的材料。
复合材料具有优异的特性，如高强度、高刚度、高耐热性、高化学惰性、方便机械加工等。
复合材料在许多领域广泛应用，如航空航天、汽车工业、建筑行业等等。
未来，随着材料科学的进一步发展，复合材料的研究将更加深入，主要发展方向是增强材料的强度、耐磨性、防腐性、耐高温性能以及实现材料轻量化，降低成本等。
3. 高分子材料高分子材料具有多样化、功能性、良好的可加工性和成型性，用途广泛、价格合理、重量轻等优点。
高分子材料技术发展快速，特别是有机高分子（如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等）和特种高分子（如聚酰胺、聚硫醚、聚酰亚胺等），得到广泛的应用。
研究和应用高分子材料对保护环境和开发高科技领域的功能材料具有积极意义。
未来，高分子材料在膜材料、生物医学材料、电介质材料等方面的应用前景广阔。
4. 纳米材料纳米颗粒、纳米管、纳米棒等纳米结构材料的制备技术和研究成果已经取得了重大突破。
纤维增强复合材料
纤维增强复合材料在工程结构中的应用一、FRP材料简介：纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer／plastic，简称FRP) 是由纤维材料与基体材料按一定定工艺复合形成的高性能新型材。
初期主要应用于航空、航天、国防等高科技领域，广泛应用于航天飞机、军舰、潜艇等军事装备上。
20世纪下半叶，随着FRP材料制造成本的降低，又因其轻质、高强、耐腐蚀等优点，成为土木工程的一种新型结构材料。
目前，在土木工程中应用的FRP材料主要有碳纤维增强复合材料(cFRP)、玻璃纤维增强复合材料(GFRP)和芳纶纤维增强复合材料(AFRP)三种。
近年来，PBO纤维和玄武岩纤维也开始应用于土建工程中，并取得了良好的效果。
目前，FRP材料在我国土木工程中应用最多的是用于结构加固补强。
FRP加固修复技术的研究和应用已在我国逐渐展开，且正在以高速度发展。
在新建工程结构中，FRP结构和FRP组合结构的应用也日益受到工程界的重视。
FRP材料在土木工程中的应用和研究已成为了一个新的热点。
二、FRP材料的优点：1、有很高的比强度，即通常所说的轻质高强，因此采用FRP材料可减轻结构自重。
在桥梁工程中，使用FRP结构或FRP组合结构作为上部结构可使桥梁的极限跨度大大增加。
理论上，用传统结构材料桥梁的极限跨度在5000 m以内，而上部结构使用FRP结构可达8000 m以上，有学者已经对主跨长达5000 m的FRP悬索桥进行了方案设计和结构分析E8]。
在建筑工程中，采用FRP材料的大跨空间结构体系的理论极限跨度要比传统材料结构大2～3倍，因此，FRP结构和FRP组合结构是获得超大跨度的重要途径。
在抗震结构中，FRP 材料的应用可以减轻结构自重，减小地震作用。
另外，FRP材料的应用也能使结构的耐疲劳性能显著提高。
2、有良好耐腐蚀性，FRP可以在酸、碱、氯盐和潮湿的环境中长期使用，这是传统结构材料难以比拟的。
在美国每年因钢材腐蚀造成的工程结构损失高达700亿美元，近1／6的桥梁因钢筋锈蚀而严重损坏；加拿大用于修复因老化损坏的工程结构的费用达490亿加元；我国目前因钢材锈蚀而造成的损失也在逐年增加。
FRP复合材料的研究与应用
FRP复合材料的研究与应用摘要:FRP复合材料（Fiber Reinforced Plastic，FRP）近年来在混凝土结构加固中得到广泛的应用，并作为一种新型高性能结构材料受到结构工程界的广泛关注，国内外有关研究和工程单位开展了大量的研究和实践应用。
本文主要涉及FRP材料的物理性能，分析其优点与不足，并介绍了FRP在结构中的应用与发展。
关键词：FRP,；木工程；组合结构Abstract: FRP composite ( Fiber Reinforced Plastic, FRP ) in recent years was widely used in the reinforcement of concrete structure, and as a new type of high performance structural material subjected to structural engineering circles, the domestic and foreign research and engineering units carried out extensive research and practice application. This paper mainly deals with the FRP of the physical properties of the material, analyzes its advantages and disadvantages, and introduces the structure of FRP in the application and development of.Key words: FRP, wood engineering; composite structure;引言人类从古时候就开始使用不同形式的复合材料，如粘土和稻草组成的土坯砖。
FRP在结构工程中的应用及发展
FRP在结构工程中的应用及发展FRP（纤维增强复合材料）近年来在混凝土结构加固中得到广泛的应用，并作为一种新型高性能结构材料受到结构工程界的广泛关注，国内外有关研究和工程单位开展了大量的研究和实践应用。
本文介绍了结构工程中常用的FRP材料性能和形式，分析了其优点与不足并介绍了FRP加固结构、FPR配筋和预应力筋混凝土结构、FRP结构与FRP组合结构以及FRP在桥梁结构、大跨空间结构和智能结构中的应用与发展以期促进我国土建结构工程中对这一新型高性能材料应用和研究工作的开展。
标签：纤维增强复合材料;混凝土;结构加固;组合结构;桥梁;大跨结构;智能结构1 概述纤维增强复合材料（fiber reinforced polymer/plastic 简称FRP）是由纤维材料与基体材料按一定比例混合并经过一定工艺复合形成的高性能新型材料。
这种材料从20世纪40年代问世以来在航空、航天、船舶、汽车、化工、医学和机械等领域得到广泛的应用。
近年来以其高强、轻质、耐腐蚀等优点，开始在土木与建筑工程结构中得到应用并受到工程界的广泛关注。
复合材料由增强材料和基体构成根据复合材料中增强材料的形状可分为颗粒复合材料、层合复合材料和纤维增强复合材料等。
FPR只是复合材料中的一种。
常用的FRP的基体为树脂、金属、碳素、陶瓷等纤维种类有玻璃纤维、硼纤维、碳纤维、芳纶纤维、陶瓷纤维、玄武岩纤维、聚烯烃纤维、PBO纤维以及金属纤维等。
目前工程结构中常用的FRP主要为碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维增强的树脂基体分别简称为GFRP、CFRP和AFRP。
FRP作为结构材料出现于1942年，美国军方用手糊的制作雷达天线罩。
，20世纪50-60年代才开始用于民用建筑中。
1961年英国的一座教堂的尖顶采用了GFRP，1968年，英国的工程师用GFRP板和铝质骨架在利比亚港口城市班加西设计并建造了一个穹顶，防止空气中氯盐对结构的侵蚀;同年，英国又建成了一座全GFRP折板结构的仓库;1970年，英国建成了一座GFRP连续梁的人行天桥跨径10m，宽5m。
新型金属结构材料的研究及其在工业中的应用
新型金属结构材料的研究及其在工业中的应用随着工业化的发展，新型材料的研究与应用也越来越受到重视。
其中，新型金属结构材料被广泛关注，因为它们具有优异的物理和化学性能，能够满足工业生产对高强度、高耐腐蚀性、高耐磨性等方面的需求。
本文将介绍新型金属结构材料的研究进展及其在工业中的应用。
1.新型金属结构材料的分类根据金属结构材料的组成、性质、用途等方面的不同，可将其分为多个类别。
其中，一些常见的类别如下：（1）高性能钢材：这种材料通常含有较高的碳、钼、钴、铬等元素，能够提供极高的强度和耐腐蚀性，在航空、汽车、石油化工等领域得到广泛应用。
（2）耐久铝合金：铝合金作为一种轻量化材料，具有优良的导热性和强度，在航空、航天、汽车、电子器件等领域有着广泛的应用。
（3）形状记忆合金：这类材料在一定温度下具有形状记忆功能，能够自我修复，主要应用在医疗、电气、汽车等领域。
（4）超硬材料：主要包括金刚石、氮化硼、碳化硅等，具有极高的硬度和耐磨性，在矿山、石油开采、机械制造等领域得到广泛应用。
2.新型金属结构材料的研究进展随着科技进步的推进，新型金属结构材料的研究也在不断深入。
下面列举一些相关的研究进展：（1）高熵合金的研究：高熵合金是指由五种以上等摩尔比的金属元素组成的合金，其研究旨在探索新型材料，以满足高强度、高耐腐蚀性等方面的需求。
近年来，高熵合金在航空航天、核工业等领域得到越来越广泛的应用。
（2）基于人工智能的材料设计：随着人工智能技术的发展，材料科学家正在积极探索基于机器学习和深度学习的材料设计方法。
这种方法能够从大规模的材料数据中挖掘出有用的信息，以帮助设计出更加优良的新型材料。
（3）3D打印技术的应用：3D打印技术是指通过层层堆叠材料，构建出复杂的三维结构，其应用极大地扩展了金属结构材料的设计和制造。
例如，在航空航天领域，研究人员使用3D打印技术制造出了轻量化的复合材料，大大提高了飞行器的性能。
3.新型金属结构材料的应用新型金属结构材料在工业生产中有着广泛的应用，下面介绍其中的一些领域：（1）航空航天：航空航天工业对材料的强度、耐腐蚀性、耐高温性能等要求非常高，因此新型金属结构材料在该领域得到了广泛应用。
abspc是什么材料
abspc是什么材料ABSPC是一种新型的高性能复合材料，它的全称是Advanced Ballistic Structural Polymer Composites，即高性能防弹结构聚合物复合材料。
ABSPC是由聚合物基体和增强材料组成的复合材料，具有优异的防弹性能和结构强度，被广泛应用于军事、航空航天、安防等领域。
首先，ABSPC的聚合物基体通常采用高分子聚合物材料，如聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚碳酸酯（PC）等。
这些高分子聚合物具有良好的可塑性和耐冲击性，能够有效吸收和分散外部冲击力，从而保护结构内部的重要部件不受损坏。
同时，聚合物基体还具有较低的密度和良好的加工性能，能够满足复合材料在轻量化和成型加工方面的要求。
其次，ABSPC的增强材料主要包括纤维增强材料和颗粒增强材料。
纤维增强材料通常采用高强度的无机纤维，如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等。
这些纤维具有极高的拉伸强度和模量，能够有效提高复合材料的抗拉强度和刚度，增强结构的整体性能。
颗粒增强材料则可以填充在聚合物基体中，增加复合材料的密度和硬度，提高其耐磨性和抗压性能。
ABSPC复合材料的制备工艺主要包括预浸料制备、层叠成型和热固化成型等步骤。
首先，将聚合物基体和增强材料按一定比例混合，形成预浸料。
然后，将预浸料层叠在一起，经过压制和加热处理，使其在模具内固化成型，形成最终的复合材料构件。
这种制备工艺能够有效控制复合材料的成型精度和性能稳定性，保证其具有良好的一致性和可靠性。
在军事领域，ABSPC复合材料被广泛应用于防弹头盔、防弹车辆、防弹板材等装备中。
其优异的防弹性能和轻量化特性，能够有效提高装备的防护水平，保护士兵和装备不受敌方火力的伤害。
在航空航天领域，ABSPC复合材料被应用于飞机机身、航天器外壳等结构件中，能够减轻结构重量，提高飞行器的综合性能。
在安防领域，ABSPC复合材料被用于制造防护墙、防爆门窗等建筑材料，能够提高建筑物的防护能力，保障人员和财产的安全。
新型建筑材料的特点和应用
新型建筑材料的特点和应用一：新型建筑材料的定义和特点1.1 定义新型建筑材料是指采用先进技术和独特配方制造，具有优越性能和功能的材料，用于建筑结构和装饰。
它们能满足环保、节能、耐久、安全等多方面的需求。
1.2 特点新型建筑材料具有以下特点：（1）环保：新型建筑材料采用可再生资源、非污染原材料或高回收利用率的材料制造，减少对环境的影响。
（2）节能：新型建筑材料具有良好的保温、隔热、防水、透气性能，降低能源消耗。
（3）耐久：新型建筑材料具有良好的抗风、抗震、抗腐蚀能力，能够延长建筑物的使用寿命。
（4）安全：新型建筑材料具有良好的阻燃、防火性能，提高建筑物的耐火等级和安全性。
二：新型建筑材料的种类和应用2.1 墙体材料（1）新型保温材料：聚苯板、岩棉板、玻璃棉板等，用于墙体保温隔热。
（2）新型装饰材料：岩板、纤维水泥板、金属复合板等，用于墙面装饰。
（3）新型隔音材料：隔音板、隔音膜、隔音砖等，用于墙体隔音。
2.2 屋面材料（1）新型屋面瓦：彩钢瓦、防火瓦、光伏瓦等，用于屋面覆盖。
（2）新型防水材料：高分子防水卷材、湿铺屋面防水材料等，用于屋面防水。
2.3 地面材料（1）新型地板材料：弹性体地板、复合地板、实木地板等，用于地面铺装。
（2）新型防腐材料：环氧地坪涂料、防腐木材等，用于地面防腐。
2.4 结构材料（1）新型钢材：高强度钢、防腐钢等，用于建筑结构。
（2）新型混凝土：高性能混凝土、自修复混凝土等，用于建筑构件。
三：本文档涉及附件本文档涉及的附件包括建筑材料相关的技术参数表、产品样本、检测报告等。
附件：[附件名称]四：本文所涉及的法律名词及注释（1）环保：指保护环境，避免对自然资源和生态系统的破坏，促进可持续发展的理念和措施。
（2）节能：指在保证正常使用功能的前提下，尽量减少能源的消耗，提高能源利用的效率。
（3）耐久：指材料或产品具有长期稳定的使用寿命，能够承受自然和人为因素的持续影响而不易损坏。
（4）安全：指材料或产品在正常使用过程中，不会对人身安全或财产安全造成威胁。
聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚醚砜、聚酰亚胺、聚芳酯
聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚醚砜、聚酰亚胺、聚芳酯聚苯硫醚(PPS)与聚醚醚酮(PEEK)，聚砜(PSF),聚酰亚胺(PI),聚芳酯(PAR)，液晶聚合物(LCP)一起被成为5大特种工程塑料。
聚苯硫醚英文简写为PPS，是一种新型高性能热塑性树脂，具有机械强度高、耐高温、耐化学药品性、难燃、热稳定性好、电性能优良等优点。
在电子、汽车、机械及化工领域均有广泛应用。
综述英文名称:Polyphenylenesulfide，简称PPS.中文名称:聚苯硫醚,是一种新型高性能热塑性树脂聚苯硫醚是一种结晶性的聚合物。
未经拉伸的纤维具有较大的无定形区，在125℃时发生结晶放热，玻璃化温度为93℃;熔点281℃。
拉伸纤维在拉伸过程中产生了部分结晶，(增加至30%)，如在130-230℃温度下对拉伸纤维进行热处理，可使结晶度增加到60-80%。
因此，拉伸后的纤维没有明显的玻璃化转变或结晶放热现象，其熔点为284℃。
随着拉伸热定形后结晶度的提高，纤维的密度也相应增大，由拉伸前的1.33g/cm3到拉伸后的1.34g/cm3，经热处理后则可达1.38g/cm3。
PPS是一种综合性能优异的特种工程塑料。
PPS具有优良的耐高温、耐腐蚀、耐辐射、阻燃、均衡的物理机械性能和极好的尺寸稳定性以及优良的电性能等特点，被广泛用作结构性高分子材料，通过填充、改性后广泛用作特种工程塑料。
同时，还可制成各种功能性的薄膜、涂层和复合材料,在电子电器、航空航天、汽车运输等领域获得成功应用。
近年来，国内企业积极研发，并初步形成了一定的生产能力，改变了以往完全依赖进口的状况。
但是，中国PPS技术还存在产品品种少、高功能产品少、产能急待扩大等问题，这些将是PPS下一步发展的重点。
特点pps具有机械强度高、耐高温、高阻燃、耐化学药品性能强等优点;具有硬而脆、结晶度高、难燃、热稳定性好、机械强度较高、电性能优良等优点。
PPS 是工程塑料中耐热性最好的品种之一，热变形温度一般大于260度、抗化学性仅次于聚四氟乙烯，流动性仅次于尼龙。
PPS
PPS英文名称: Polyphenylene sulfide，简称PPS.中文名称: 聚苯硫醚,是一种新型高性能热塑性树脂PPS是一种综合性能优异的特种工程塑料。
PPS具有优良的耐高温、耐腐蚀、耐辐射、阻燃、均衡的物理机械性能和极好的尺寸稳定性以及优良的电性能等特点，被广泛用作结构性高分子材料，通过填充、改性后广泛用作特种工程塑料。
同时，还可制成各种功能性的薄膜、涂层和复合材料,在电子电器、航空航天、汽车运输等领域获得成功应用。
近年来，国内企业积极研发，并初步形成了一定的生产能力，改变了以往完全依赖进口的状况。
但是，中国PPS技术还存在产品品种少、高功能产品少、产能急待扩大等问题，这些将是PPS下一步发展的重点。
特点:具有机械强度高、耐高温、高阻燃、耐化学药品性能强等优点;具有硬而脆、结晶度高、难燃、热稳定性好、机械强度较高、电性能优良等优点。
PPS是工程塑料中耐热性最好的品种之一，热变形温度一般大于260度、抗化学性仅次于聚四氟乙烯，流动性仅次于尼龙。
此外，它还具有成型收缩率小（约0.08%），吸水率低（约0.02%），防火性好、耐震动疲乏性好等优点。
比重：1.36克/立方厘米成型收缩率：0.7%成型温度：300-330℃PPS塑料的物料性能1、电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良,白色硬而脆，跌落于地上有金属响声,透光率仅次于有机玻璃,着色性耐水性,化学稳定性良好。
有优良的阻燃性，为不燃塑料。
2、强度一般，刚性很好,但质脆,易产生应力脆裂,不耐苯.汽油等有机溶剂.长期使用温度可达260度，在400度的空气或氮气中保持稳定。
通过加玻璃纤维或其它增强材料改性后，可以使冲击强度大为提高，耐热性和其它机械性能也有所提高，密度增加到1.6-1.9，成型收缩率较小到0.15-0.25％适于制作耐热件.绝缘件及化学仪器.光学仪器等零件.PPS塑料的成型性能1.无定形料,吸湿小,但宜干燥后成型。
2.流动性介于ABS和PC之间，凝固快，收缩小，易分解，选用较高的注射压力和注射速度。
★新材料之高性能结构材料(附股)
★新材料之高性能结构材料(附股)新兴产业发展规划相关文件已经基本完成，并即将上报国务院审批，受此消息刺激，以稀土永磁为代表的新材料板块、新能源板块表现抢眼。
目前我国战略性新兴产业规划纳入了新能源、节能环保、新能源汽车、新材料、生物、高端装备制造、信息七大产业，其中新材料是发展新兴产业的奠基石。
从需求看，包括大飞机、高铁、新能源汽车等重点工程，以及三网融合、物联网、节能环保等重要产业，都需要应用各种新材料，其市场需求正在不断扩大，新材料产品进出口额也逐年攀升。
政策方面，政府通过国家自然科学基金、973计划、863计划、火炬计划等7个专项计划来支持新材料产业的发展，材料领域的项目数和投资金额在各项科技计划中都占到15%～30%。
市场需求的日益扩大，加之政策的支持，新材料将在新兴产业中得到优先发展。
现代通信、计算机、信息网络技术、集成微机械智能系统、工业自动化和家电等以电子信息技术为基础的高技术产业迅速发展，推动了系列信息功能材料的研究、发展，以及广泛应用。
研制与开发具有高比强度、高比刚度、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等性能结构材料，是新一代高性能结构材料发展的主要方向。
材料细分领域庞大复杂，涉及约70家A股上市公司。
我们根据主要新材料的发展方向，将其分为金属新材料、新型无机非金属材料、高分子及复合材料三大类。
一、金属类材料金属新材料按功能和应用领域可划分为高性能金属结构材料和金属功能材料。
高性能金属结构材料指与传统结构材料相比具备更高的耐高温性、抗腐蚀性、高延展性等特性的新型金属材料，主要包括钛、镁、锆及其合金、钽铌、硬质材料等，以及高端特殊钢、铝新型材等。
金属功能材料指具有辅助实现光、电、磁或其他特殊功能的材料，包括磁性材料、金属能源材料、催化净化材料、信息材料、超导材料、功能陶瓷材料等。
在众多品种中，我们建议重点关注稀土永磁材料。
与其他材料相比，稀土具有优异的光、电、磁、催化等物理特性，近年来在新兴领域的应用急速增长，其中永磁材料是稀土应用领域最重要的组成部分，2009年永磁材料占稀土新材料消费总量的57%。
PBO纤维的结构和性能
纺074 0715012122PBO纤维的结构与性能刘荣荣（南通大学纺织服装学院江苏南通226019）摘要：PBO是一种新型的高性能合成纤维。
本文介绍了PBO纤维的合成方法，通过对其结构的分析，阐述了PBO纤维的物理化学性能特点，并列举了其在各个领域的应用。
关键词：PBO纤维；合成；结构；性能0 引言聚对苯撑苯并二恶唑PBO[Poly(p-phenylene-2,6-benzobisoxazole)]是一种直线型聚芳杂环液晶聚合物分子。
它最初是由美国空军材料实验室于20世纪70年代将其作为一种耐高温性能的材料进行开发的，但是一直受到合成工艺的限制，不能合成大分子量的PBO聚合物，Wolfe等。
在20世纪80年代初合成出具有芳杂环结构的液晶聚合物聚苯撑苯并二恶唑纤维，结构式如图1所示。
而美国DOW 化学公司与日本Toyobo公司联合将该聚合物开发成超高性能PBO纤维。
PBO 纤维具有比芳纶更高的比强度、比模量和耐高温等一系列优异性能，因而自一问世即被视为航空航天先进结构复合材料的新一代超级纤维[1]。
1PBO纤维的合成作为高性能有机纤维原料的聚合物必须满足以下4个条件：分子主链上的化学键必须足够刚硬程度；分子链要足够的大以保证形成长分子链；分子构象应是线型的或接近线型的；分子链交叉部分应很小。
1980年代中期，在Dow化学公司任职的Lysenko用主要单体4，6-二氨基-1，3间苯二酚（DADHB）合成出了PBO，这种方法充分利用了苯环上取代基的定位效应，有效的在硝化前后对2-位进行保护和去保护，提高了DADHB的纯度和收率，减少了副产物的生成，它是利用1，2，3-三氯代苯经硝化、取代、氢化三步法制得[2]，制备流程见图2。
1993年，Morgan和他的同事在水溶液中用间苯二酚和苯基重氮纳盐反应，再经氢化处理,生成DADHB，这也是现在生产这种单体的主要方法，见图3。
PBO是在含有适当P2O5 的多磷酸（PA）溶液中通过DADHB 和微粒化的对苯二甲酸（TA）或对苯二甲酰氯反应制得。
新材料产业集群分布
（一）、产业集群分布1、高性能结构材料主要产业集群（1）、包头高新区包头高新区初步形成以新型金属材料——稀土为特色的产业集群，拥有东方希望包头稀土铝业有限责任公司、内蒙古稀奥科镍氢动力电池有限公司、包头韵升强磁材料有限公司等60多家稀土企业，形成以稀土深加工、稀土新材料、稀土应用器件和稀土终端应用产品为主、相关配套产品为辅的产业链，产业集群规模约在150亿元。
该产业集群稀土金属储量占到中国的87.1%、世界的62%；但缺乏整体规划，尚处于无序发展，技术水平低造成深加工能力不足，附加值有待提升。
（2）、金昌新材料高技术产业基地依托金昌省级高新区，金昌新材料高技术产业基地初步形成了以新型金属材料——镍钴为特色的产业集群，拥有金川集团和新川化工公司等100多家材料企业，形成了镍、铜、钴及贵金属新材料精深加工、有色金属精细化工、化工新材料3大优势产业链，产业集群规模近100亿元。
该产业集群，建成全国最大的镍钴生产基地，在贵金属新材料精深加工、有色金属精细化工等方面有明显的技术与产业优势，靠近终端市场；但由于周边科研院所较少，自主创新能力有待提升。
（3）、宝鸡新材料国家高技术产业基地依托宝鸡国家高新区，宝鸡新材料国家高技术产业基地初步形成了以新型金属材料——钛为特色的产业集群，拥有宝钛集团、西北有色金属研究院、宝鸡力兴钛业有限公司、国核宝钛锆业股份公司、宝鸡欧亚化工设备制造厂等一批从事钛、钨、钼、钽、铌、锆、铪等稀有金属的各类企业400多家，构成了从钛矿采选、冶炼、压延加工到应用产品研制生产的产业链，产业集群规模超过150亿元。
该集群钛材料约占国内总量的85%、约占世界钛材总产量的11％，初步形成了由大企业主导、小企业跟进的完整的产业链；但深加工水平低限制附加值有提高，集群规模有待扩大。
（4）、柳州高新区柳州高新区初步形成了以新型金属材料——铟为特色的产业集群，拥有广西华锡集团股份有限公司、铟泰科技有限公司、广西德邦科技有限公司、柳州英格尔金属有限责任公司、柳州立银金属材料有限公司等精铟企业，依托产业技术联盟实现从研发设计、生产销售、下游应用的产业链，产业集群规模在100亿元。
高性能结构材料
高性能结构材料大冶特钢新型四级系泊链钢填补国内空白大冶特殊钢有限公司日前召开的生产经营会透露，这家公司开发生产的四级系泊链大规格钢材目前已生产出1500吨，它填补了国内在这一产品上的空白。
系泊链产品主要用于海洋石油开采浮式生产系统、半潜式钻井平台等海洋开发设施。
其中，四级系泊链是目前海洋用的最高级别系泊链，产品附加值较高、需求量较大。
此前被少数海洋业和远洋运输业发达的欧美国家所垄断，我国在近几年才有少数几家特钢企业开始试制开发。
大冶特钢开发的四级系泊链钢材拥有自主知识产权。
这种产品还可以在闪光焊接设备能力较差、没有氩气保护的状态下实施焊接，焊缝在零下20摄氏度的V型冲击功可以达到60J 以上，产品的各种性能指标都非常优良。
新型耐腐蚀铝合金材料问世由东北轻合金有限责任公司等单位研制的耐腐蚀铝合金材料，具有优良的耐蚀性和较高的强度，在国际上属于创新的合金。
它可为舰载机的研制选材提供技术储备，提高舰载机使用中的安全可靠性，还可替换大量现役飞机易腐蚀的LY12铝合金构件，延长飞机的使用寿命，具有很大的社会和经济效益。
我国的很多现役飞机遇到了严重的腐蚀问题。
对于我国要发展的第四代背景机和舰载机，耐蚀材料和防腐技术是重要的关键技术之一，我国发展的舰载机原型机所用的铝合金一般占飞机机体用材的60%以上，其中大量为耐蚀性较差的LY12合金。
用耐腐蚀铝合金替代易腐蚀的LY12部件，则可明显提高机体的抗蚀能力，研制这种既具有较高强度又有良好耐蚀性的铝合金材料具有广阔的市场前景。
河北研制出新型双金属材料一种广泛应用于交通运输工具、农业机械及工程机械制造的新型双金属材料及特型零件，最近在河北冀州市向阳金属复合材料厂研制成功，并通过了科技成果鉴定。
随着我国机械工业的发展，用于机械减摩、耐磨的双金属材料还大多依靠进口。
有着近20年从事金属复合材料研制和生产的河北冀州市向阳复合材料厂，经过两年多的反复研制，在国内率先推出往复连续式烧结双金属制造新工艺，使合金粉末与钢层润湿、浸合性能更趋完善；特别是采用国内首创摇摆碾压新技术后，提高了产品的粘接强度和工作效率，所生产的钢-铅、青铜双金属轴承材料及钢-铜铅合金轴瓦卷带材减摩材料，具有致密性强、硬度高、使用寿命长等显著特点，经国家钢铁质检中心测检，各项技术指标均达到国外同类产品标准，完全可以替代进口产品。
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Chapter6 Metallic Materials
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3. 减振能力的应用
合金在超塑性温度下具有使振动迅速衰减的性 质，因此可将超塑性合金直接制成零件以满足 不同温度下的减振需要。
一、人造金刚石和立方氮化硼的问世
瑞典ASEA公司的Liander和Lundblad在1953年成功地合 成了金刚石； 1957年物理化学家温托夫（R.H.Wentorf） 研制成功立方氮化硼。
请同学们猜一猜
合成钻石
超硬材料的发展历程如表12-1所示。
二、超硬材料的性能及应用
1. 天然单晶金刚石 天然金刚石是一种各向异性的单晶体。硬度达
图12-2 常规变形和超塑性变形的内部晶粒变化示意图 (a) 常规塑性变形 （b）超塑性变形
超塑性合金的应用
1. 高变形能力的应用
真空成型或气压成型
可以在密封模具内挤压或锻造，可以得到相当 高的加工精度，并能大幅度降低加工压力、减 少加工工序
尤其适于极薄板和极薄管的制造，也非常适用 于加工具有极微小凹凸表面的制品。
4. 其他
利用动态超塑性可将铸铁等难加工的材料进行 弯曲变形；
对于铸铁等焊接后易开裂的材料，在焊后于超 塑性温度保温，可消除内应力，防止开裂；
高温苛刻条件下使用的机械、结构件的设计、 生产及材料的研制。
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第 三 节： 高 温 合 金
6．立方氮化硼烧结体
立方氮化硼烧结体具有较高的硬度 (3000~5000HV)和耐磨性，并具有很高的热稳定性，在 800℃时的硬度还高于陶瓷和硬质合金的常温硬度 。
第二节：超 塑 性 合 金
一、超塑性的定义
变形所需应力却很小，变形均匀，拉伸时不 产生颈缩；无加工硬化，无弹性回复，变形后内部无 残余应力，无各向异性，这种现象即为超塑性。
图12-1 为Ni-Fe-Cr合金延伸率达1000%以上 而无颈缩的拉伸试样图。
超塑性合金 Superplastic alloy
1 超塑性合金现象
金属在某一小的应力状态下，可以延伸十倍甚 至是上百倍，既不出现缩颈，也不发生断裂， 呈现一种异常的延伸现象。
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图12-1 Ni-Fe-Cr合金延伸率达1000%以上而无颈缩的拉伸试样图
9000-10000 HV，是自然界中最硬的物质，最重要的用
途在于高速超精加工有色金属及其合金。
2. 人造单晶金刚石
人造单晶金刚石硬度略逊于天然金刚石， 其解理方向和尺寸变得可控和统一。
时间 1955 1957 1977
1995
超硬材料 人造单晶金刚石
立方氮化硼 人造聚晶金刚石，立方氮化硼烧
结体
公司 美国GE 美国GE
美国GE
方法 高温高压 高温高压
高温高压
人造单晶金刚石
用途 磨料 磨料 刀具
刀具
近年
人造单晶立方氮化硼
刀具
近年 近年 近年
类金刚石膜 金刚石薄膜 金刚石厚膜Βιβλιοθήκη 刀具CVD刀具
CVD
刀具
表12-1 超硬材料发展史
3．人造聚晶金刚石
人造聚晶金刚石是在高温高压下将金刚石 微粉加溶剂聚合而成的多晶体材料其硬度比天然金刚 石低（6000HV左右），但抗弯强度比天然金刚石高很 多主要用来制作刀具。
合金种类：
锌基合金：巨大的无颈缩延伸率；低蠕变强度， 冲压加工性能差
铝基合金：综合力学性能较差，室温脆性大 镍基合金 超塑性钢： 钛基合金
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金属材料在一般条件下没有超塑性。 要使其能够发生超塑性形变，必须具备以下三个条件：
①材料必须为具有细小等轴晶粒的两相 组织，晶粒直径必须小于10μｍ(超细晶粒)，且在超 塑性形变过程中晶粒不显著长大；
缺点是加工速度慢，效率低
Chapter6 Metallic Materials
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超塑成型
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2. 固相粘结能力的应用
晶粒的超细化，即晶界体积比的增加使得低压 下的固相结合易于进行。
超塑性合金与另一金属压合时，其微细晶粒可 以顺利地填充满微小凸起的空间，使两种材料 间的粘结能力大大提高。
4．化学气相沉积金刚石膜
金刚石膜是采用化学气相沉积(简称CVD)的方 法制备出来的一种多晶纯金刚石材料，他呈膜状附着 于基体表面，故又常称金刚石膜。
5．立方氮化硼
立方氮化硼微粉的显微硬度为8000~9000HV， 仅次于金刚石，但热硬度和热稳定性比金刚石高很多。 立方氮化硼在1300℃时仍能保持其硬度。
第十二章 : 新型高性能结构材料
前言 第一节 : 超 硬 材 料 第二节 : 超 塑 性 合 金
第三节 : 高 温 合 金 第四节 : 超 低 温 材 料
新型高性能结构材料
高性能结构材料是具有高比强度、高 比刚度、耐高温、耐腐蚀、耐磨损的材料，它包括新 型金属材料、高性能结构陶瓷材料和高分子材料等。
a 拉伸试验前；
b拉伸试验后
产生超塑性的条件
• 产生超细化晶粒；
• 适宜的温度和应变速率。
4.3.1 超塑性现象
晶粒的超细化、等轴化以及稳定化 可通过合金化，控制凝固过程、 热处理、形变热处理、粉末冶金、 机械加工等方法来实现。
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6.4.2 超塑性合金类别
结构类别：
细晶超塑性 相变超塑性
②超塑性形变要求一定的温度范围，一 般为熔点的0.5~0.65倍；
③超塑性形变时的应变速率很小，一般 需在0.01~0.0001/s 的范围内。
二、超塑性行为的产生
研究发现，在两种特定的条件下，会出 现合金的超塑性行为：如图12-2所示。
①相变超塑性 ②微细晶粒超塑性
三、超塑性合金的应用
超塑性合金最大的应用就是航空航天材料。
发展新型高性能结构材料将支撑交通运输、 能源动力、资源环境、电子信息、农业和建筑、航天 航空、国防军工以及国家重大工程等领域的可持续发 展，对国家支柱产业的发展和国家安全的保障起着关 键性的作用。
第 一 节： 超 硬 材 料
超硬材料通常是指莫氏硬度达到或接近 10的材料，主要指金刚石和立方氮化硼，适于用来制造 加工其他材料的工具 。此外，超硬材料在光学、电学、 热学方面还具有一些特殊性能，是一种重要的功能材料。