复合材料的增强材料【实用参考】
聚酯复合材料
聚酯复合材料
聚酯复合材料是一种由聚酯树脂与增强材料复合而成的新型材料，具有优异的力学性能、耐腐蚀性能和耐热性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑材料等领域。
本文将从材料特性、制备工艺和应用领域等方面介绍聚酯复合材料的相关知识。
首先，聚酯复合材料具有优异的力学性能，其强度和刚度远高于传统材料。
聚酯树脂作为基体材料，通过与玻璃纤维、碳纤维等增强材料的复合，使得复合材料具有较高的拉伸强度和弯曲强度，能够满足不同工程领域对材料强度的要求。
其次，聚酯复合材料具有良好的耐腐蚀性能。
聚酯树脂具有优异的耐化学腐蚀性能，能够在酸碱环境下保持稳定的性能，因此在化工设备、海洋工程等领域有着广泛的应用。
另外，聚酯复合材料还具有良好的耐热性能。
聚酯树脂在一定温度范围内能够保持较好的物理性能，因此在高温环境下依然能够保持稳定的力学性能，适用于高温工艺条件下的应用。
在制备工艺方面，聚酯复合材料通常采用手工层叠成型、压模成型、注射成型等工艺，通过树脂固化、增强材料与树脂的复合，最终形成具有特定形状和性能的复合制品。
在应用领域方面，聚酯复合材料被广泛应用于航空航天领域的飞机结构件、汽车制造领域的车身件、建筑材料领域的装饰板材等。
其优异的性能使得聚酯复合材料成为各行业中不可或缺的材料之一。
综上所述，聚酯复合材料具有优异的力学性能、耐腐蚀性能和耐热性能，制备工艺成熟，应用领域广泛。
随着材料科学技术的不断发展，聚酯复合材料将在更多领域展现出其巨大的应用潜力。
树脂基复合材料
树脂基复合材料随着科学技术的不断发展，材料科学领域也在不断取得突破性进展。
树脂基复合材料作为一种重要的功能材料，在航空航天、汽车制造、建筑等领域得到了广泛的应用。
它具有重量轻、强度高、耐腐蚀、设计自由度大等优点，因此备受青睐。
本文将就树脂基复合材料的概念、分类、制备方法、性能及应用进行介绍。
一、概念。
树脂基复合材料是由树脂作为基体，再加入填料、增强材料等组成的一种复合材料。
树脂通常选择环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂等，而填料和增强材料则有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。
树脂基复合材料具有优异的力学性能和耐腐蚀性能，广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑等领域。
二、分类。
树脂基复合材料可以根据树脂的种类、增强材料的种类、制备工艺等进行分类。
按照树脂的种类，可以分为环氧树脂基复合材料、酚醛树脂基复合材料、不饱和聚酯树脂基复合材料等。
按照增强材料的种类，可以分为玻璃纤维增强树脂基复合材料、碳纤维增强树脂基复合材料、芳纶纤维增强树脂基复合材料等。
根据制备工艺的不同，可以分为手工层叠法、预浸法、注射成型法等。
三、制备方法。
树脂基复合材料的制备方法多种多样，常见的包括手工层叠法、预浸法、注射成型法等。
手工层叠法是最早的制备方法，其工艺简单，成本低，但生产效率低，质量不稳定。
预浸法是将增强材料浸泡在树脂中，然后烘干成型，工艺复杂，但成型速度快，质量稳定。
注射成型法是将树脂和增强材料混合后通过模具注射成型，工艺复杂，但成型速度快，适用于大批量生产。
四、性能。
树脂基复合材料具有优异的力学性能和耐腐蚀性能。
其强度和刚度远高于金属材料，比重却只有金属的三分之一至四分之一。
同时，树脂基复合材料具有优异的耐腐蚀性能，不易受到化学物质的侵蚀。
此外，树脂基复合材料还具有设计自由度大、成型工艺灵活等优点。
五、应用。
树脂基复合材料在航空航天、汽车制造、建筑等领域得到了广泛的应用。
在航空航天领域，树脂基复合材料被用于制造飞机机身、飞机翼、航天器外壳等部件，以减轻重量、提高飞行性能。
复合材料
复合材料（高性能组合材料）复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。
各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。
复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。
金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。
非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。
增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。
复合材料是一种混合物。
在很多领域都发挥了很大的作用，代替了很多传统的材料。
复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。
按其结构特点又分为：①纤维增强复合材料。
将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成。
如纤维增强塑料、纤维增强金属等。
②夹层复合材料。
由性质不同的表面材料和芯材组合而成。
通常面材强度高、薄；芯材质轻、强度低，但具有一定刚度和厚度。
分为实心夹层和蜂窝夹层两种。
③细粒复合材料。
将硬质细粒均匀分布于基体中，如弥散强化合金、金属陶瓷等。
④混杂复合材料。
由两种或两种以上增强相材料混杂于一种基体相材料中构成。
与普通单增强相复合材料比，其冲击强度、疲劳强度和断裂韧性显著提高，并具有特殊的热膨胀性能。
分为层内混杂、层间混杂、夹芯混杂、层内/层间混杂和超混杂复合材料。
复合材料主要可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。
结构复合材料是作为承力结构使用的材料，基本上由能承受载荷的增强体组元与能连接增强体成为整体材料同时又起传递力作用的基体组元构成。
增强体包括各种玻璃、陶瓷、碳素、高聚物、金属以及天然纤维、织物、晶须、片材和颗粒等，基体则有高聚物(树脂)、金属、陶瓷、玻璃、碳和水泥等。
由不同的增强体和不同基体即可组成名目繁多的结构复合材料，并以所用的基体来命名，如高聚物(树脂)基复合材料等。
结构复合材料的特点是可根据材料在使用中受力的要求进行组元选材设计，更重要是还可进行复合结构设计，即增强体排布设计，能合理地满足需要并节约用材。
高分子材料的复合与功能化研究：多功能材料的设计与制备
高分子材料的复合与功能化研究：多功能材料的设计与制备摘要：本文主要探讨高分子材料的复合与功能化研究，以及多功能材料的设计与制备。
在高分子材料的复合研究部分，首先介绍了复合材料的定义和高分子复合材料的分类，然后探讨了复合材料的制备方法和性能改善。
在高分子材料的功能化研究部分，主要讨论了高分子材料的功能化方法、功能化材料的应用领域以及性能优化。
接下来，详细介绍了多功能材料的概念、设计原则、制备方法和性能评价及多功能材料的应用领域。
通过本文的研究，希望能够加深对高分子材料复合与功能化研究的理解，促进多功能材料的设计与制备，为高分子材料的应用提供新的思路和方法。
关键词：高分子材料；复合；功能化；多功能材料引言：高分子材料在现代工程和科学领域中发挥着不可替代的作用。
它们因其独特的物理和化学性质，被广泛用于塑料、纤维、电子、医疗、环境等多个领域。
然而，随着科技的不断发展，对高分子材料性能的要求也在不断提高，因此，高分子材料的复合与功能化研究成为当前材料科学领域的热点之一。
一、高分子材料的复合研究1. 复合材料的定义复合材料指的是由两种或两种以上具有不同性质的材料组合而成的材料，通过界面结合形成具有新的性能和特性的材料。
2. 高分子复合材料的分类：高分子复合材料可以根据组成材料的性质、形态和结构等不同方面进行分类。
（1）根据增强材料的形态：颗粒增强复合材料、纤维增强复合材料和层状增强复合材料等。
（2）根据基体材料的性质：热塑性复合材料、热固性复合材料和弹性体复合材料等。
（3）根据组成材料的种类：纤维复合材料、颗粒复合材料、层状复合材料和泡沫复合材料等。
3. 复合材料的制备方法（1）悬浮液法：将增强材料（如纤维、颗粒）和基体材料（如聚合物）分散在悬浮剂中，通过浸渍、浇注、浸涂等方法制备复合材料。
（2）熔融法：将增强材料和基体材料一起加热到熔融状态，然后通过挤出、注射、压塑等方法制备复合材料。
（3）化学反应法：通过化学反应使增强材料和基体材料发生化学结合，形成复合材料。
纤维增强陶瓷基复合材料的制备及其发展和应用
纤维增强陶瓷基复合材料的制备及其发展和应用摘要：作为结构材料，陶瓷具有耐高温能力强、抗氧化能力强、硬度大、耐化学腐蚀等优点，缺点是呈现脆性，不能承受剧烈的机械冲击和热冲击，因而严重影响了它的实际应用．为此，人们通过采用连续纤维增韧方法改进其特性，进而研发出连续纤维增强陶瓷基复合材料。
该种材料采用碳或陶瓷等纤维进行增强，使陶瓷基体在断裂过程中发生裂纹偏转，纤维断裂和纤维拔出等的同时，吸收能量，既增强了强度和韧性，又保持了良好的高温性能。
本文主要是综述了陶瓷基连续纤维增强复合材料的制备方法，并分析了各种工艺的优缺点。
在总结了现阶段连续纤维增强复合材料研究中存在的问题的基础上，提出了今后连续纤维增强复合材料的主要研究方向。
关键字：陶瓷基增强复合材料连续纤维制备方法目录1 引言 (2)1.1 前言 (2)1.2 陶瓷基复合材料的基本介绍和种类及其应用前景 (3)1.2.1陶瓷基复合材料的基本介绍 (3)1.2.2纤维增强陶瓷基复合材料的主要种类 (4)1.2.3 陶瓷基复合材料的应用前景 (5)1.3国内外的研究成果 (5)1.4 实验研究内容 (8)2 连续纤维增强陶瓷基复合材料的制备方法 (8)2.1料浆浸渍和热压烧结法 (8)2.2 直接氧化沉积法 (9)2.3溶胶-凝胶法 (10)2.4化学气相法 (10)2.5 先驱体转化法 (10)3结束语 (11)参考文献 (12)1 引言1.1 前言科学技术的发展对材料提出了越来越高的要求,陶瓷基复合材料由于在破坏过程中表现出非脆性断裂特性,具有高可靠性,在新能源、国防军工、航空航天、交通运输等领域具有广阔的应用前景。
陶瓷基复合材料(Ceramic matrix composite，CMC)是在陶瓷基体中引入第二相材料，使之增强、增韧的多相材料，又称为多相复合陶瓷 (Multiphase composite ceramic)或复相陶瓷(Diphase ceramic)。
复合材料的增强材料--碳纤维
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制作碳纤维的主要原材料有三种： ①人造丝(粘胶纤维)； ②聚丙烯腈(PNN) 纤维； ③沥青。
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用人造丝、聚丙烯腈纤维、沥青为 原料生产的碳纤维各有其不同特点。
其中，制造高强度、高模量碳纤维 多选聚丙烯腈为原料。
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硼纤维在空气中的拉伸强度随温度升高而
降低。
在200 ℃左右硼纤维性能基本不变；而在 315 ℃ 、1000小时硼纤维强度将损失70％；而
加热到650 ℃时硼纤维强度将完全丧失。
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硼纤维的弯曲强度比拉伸强度高，
其平均拉伸强度为310 MPa，拉伸模量 为420 GPa。
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硼纤维在常温下为惰性物质，但在高温下易 与金属反应。
因此，需在表面沉积SiC层，称之为Bosic纤维。
硼纤维主要用于聚合物基和金属基复合材料。
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硼纤维增强铝基复合材料用于航天飞机主舱体支柱
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硼纤维的优点
硼纤维具有很高的弹性模量和强度，但其 性能受沉积条件和纤维直径的影响。 硼纤维的密度为2.4 ~ 2.65 g / cm3，拉伸强 度为3.2 ~ 5.2 GPa，弹性模量为350 ~ 400 GPa。
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复合材料增强体的种类与性能
保护纤维免受各种损伤。
此外，对复合材料如横向性能、纵向拉伸、压缩性能、疲劳性能、断裂韧性等也有一定的 影响。
界面的基本概念和粘结理论
界面是复合材料的三要素之一。 对于纤维增强复合材料来说，没有一个良好结合的界面，纤维增强作用和基体应力转移过 程就无从谈起。 界面结构和性质上的复杂性以及界面本身表征的难度，有必要对界面的基本概念和界面内 的作用作些概述。
玻璃钢应用于体育用品
有机纤维 超高分子量聚乙烯纤维
芳纶纤维纤维)是芳香族聚酰胺类纤维的总称。最常用的为Kevlar-49。 ➢ 主要性能： • 高强度：3773MPa • 高模量：127～158GPa • 抗冲击性好：约为石墨纤维的6倍、硼纤维的3倍； • 低密度：1.44～1.45，只有铝的一半； • 热膨胀系数：纤维向-2×10-6/K，横向59×10-6/K。
(c)
许多高聚物表面，或经改性后的表面，或带有涂层剂的表面，都会存在许多游离或伸出的官能 团。这些官能团的正、负极性端会吸附在相应的阴离子或阳离子表面上，构成相互作用区，如 图(d)所示。
(d)
静电吸引作用较化学键要弱得多，但在良好接触的极性表面间，或能够形成较多的次价键作 用时，对界面强度的提高，就是不可忽视的一种作用形式。
Matrix materials
Polymer (Resin) matrix Metal matrix Ceramic matrix
纤维增强树脂基材料中基体的主要作用有：
将纤维粘合成整体并使纤维位置固定，在纤维之间传递载荷，并使载荷均衡；
决定复合材料的一些性能。如复合材料的高温使用性能(耐热性)、剪切性能、耐介质性能 (如耐水性、耐化学性)等；
关于纤维增强复合材料力学性能可设计性的分析
关于纤维增强复合材料力学性能可设计性的分析摘要：纤维增强复合材料是一种多相结构材料，主要由增强纤维和树脂基体材料组成。
其性能可设计性是指可按照设计要求进行选择不同的增强材料和树脂基体材料以及它们的含量和各种铺层形式，可组成具有不同性能的各种复合材料。
这给复合材料可设计性提供更大的自由度。
该文结合工程应用需要，主要对其力学性能可设计性进行了分析研究。
关键词：纤维增强复合材料力学性能可设计性分析Abstract: Fiber-reinforced composite,which was a muhiphasematerial,consisted of reinforced-fiber and resin. The properties of this composites can be designed by choosing different fiber, resign basis, their volume and lami-nate forms. This method provided more design freedom, and can make kinds of products with different properties. According to the need of engineering, the designability of composites mechanical properties were researched in this paper.Key Words: Fiber-reinforced composites Mechanical properties Designability Analysis１引言纤维增强复合材料是一种各向异性材料，它可以根据各种构件的载荷分布要求选择不同的纤维增强材料和树脂基体材料。
选择适合构件性能要求的铺层形式来满足强度、刚度和各种特殊要求，可为结构设计优化提供更大的自由度，这是传统的各向同性材料无法比拟的。
碳纳米管的应用研究
碳纳米管的应用研究蒋泓清;黄先亮;黄志兵【摘要】自从发现碳纳米管以来,因其特殊的结构、优异的性能及诱人的应用前景引起了人们广泛的关注.碳纳米管作为一种新型碳材料具有独特的纳米结构、密度低,预示着其具有不同寻常的电学、力学、热学和物理化学等特殊性能.本文主要讨论碳纳米管在作为场发射材料的场致发射平板显示器元件、复合材料增强体和储能材料中的应用.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2013(041)010【总页数】3页(P6-8)【关键词】碳纳米管;增强体;储能材料【作者】蒋泓清;黄先亮;黄志兵【作者单位】江西理工大学,江西赣州341000;江西理工大学,江西赣州341000;江西理工大学,江西赣州341000【正文语种】中文【中图分类】TB32120 世纪70 年代纳米颗粒材料问世，80 年代中期在实验室合成了纳米块体材料［1］，1991 年，日本NEC 科学家Iijima［2］在制取C60的阴极结疤中首次采用高分辨隧道电子显微镜发现一种外径为515 nm、内径213 nm、仅由两层同轴类石墨圆柱面叠合而成的碳结构。
进一步的分析表明，这种管完全由碳原子构成，并看成是由单层石墨六角网面以其上某一方向为轴，卷曲360°而形成的无缝中空管。
相邻管子之间的距离约为0.34 nm，与石墨中碳原子层与层之间的距离0.335 nm 相近，所以这种结构一般被称为碳纳米管，这是继C60 后发现的碳的又一同素异形体，是碳团簇领域的又一重大科研成果。
1 碳纳米管的常规应用领域碳纳米管因其独特的力学、电学及化学等特性，已成为全世界的研究热点，在场致发射、纳米复合增强材料、储能材料等众多领域取得了广泛应用。
随着碳纳米管合成技术的日益成熟，低成本大量合成碳纳米管已经成为可能，探索和研究碳纳米管的应用已成为当务之急，具有重大的实用价值。
1.1 场发射材料自1995 年Heer 等［3］研究碳纳米管场发射特性以来，便在学术界引起很大的轰动。
《无机复合材料及工艺》第二章——增强材料
3、碳纤维（Carbon fiber） (1)、引言
碳纤维属于高新技术产品，它不仅具有炭素材料的特性，如质量轻， 强度高，耐热，耐腐蚀，还具有金属材料的某些特性，具有良好的 导电和导热性，在各类复合材料（PMC、MMC、CMC和C/C）中得到广 泛应用。 碳纤维增强复合材料广泛应用于航空航天、军事、交通运输、机械 制造、电子工业、体育用品、建筑材料（修补）、生物材料、医疗 器具等各行各业。 碳纤维的大量和广泛应用与其价格的不断降低有关。随着碳纤维的 生产规模的扩大、其价格由原来的数千元/kg，降至数百元/kg。 碳纤维与玻璃纤维一样，可以进行编织成各种碳纤维布，或制成碳 纤维毡使用。
（4）玻璃纤维的特性和应用
特性：
典型性能： 密度：2.4～2.8 g/cm3 抗拉强度：3～4.6 GPa（为高强度钢的2～3倍） 弹性模量：70～110 GPa（与铝和钛合金模量相当） 比强度为：12.5～18.4×106 cm（为高强度钢的6～10倍） 比模量为：2.8～4.0×107 cm（略高于高强度钢） 不燃、不腐、耐热、高拉伸强度、小断裂延伸率、化学稳定性好、 电绝缘性能好；但不耐磨、脆而易折。 可加工成纱、布、带、毡等形状； 可作为有机高聚物基或无机非金属材料（如水泥）复合材料的增 强材料。
对结构复合材料而言，首先考虑的是增强材料的强度、模量和密度。 其与基体物理及化学相容性主要反映界面作用和影响。
二、纤 维（fiber）
直径细到几微米或几十微米，而长度比直径大许多倍的 材料。 其长径比（aspect ratio)一般大于1000。 作为增强材料使用时，纤维一般都具有高模量、高强度。 大多数是有机高分子纤维，也有无机纤维和金属纤维。 重点介绍：
(2)、碳纤维分类
复合材料组成
复合材料组成
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上复合而成的一种新型材料。
复合材料主要由两部分组成：
•增强材料（或称为粒料、纤维或片状材料），主要用于承受载荷，提供复合材料力学性能。
增强材料包括玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、天然纤维、合成纤维等，以及各种金属和非金属基体。
•基体材料（或称为粘结材料），主要用于保护固定增强材料，并改善复合材料部分性能。
基体材料可以分为金属基体和非金属基体，常用的金属基体材料有钛、铝、铜、镁及其合金；常用的非金属基体材料有树脂、碳、石墨、橡胶等。
这两部分材料在复合材料中发挥着不同的作用，通过精心的组合和设计，可以显著提高材料的综合性能，使其优于各单独的组分材料。
根据增强材料的形态，复合材料大致可以分为纤维增强复合材料、细粒增强复合材料和薄片增强复合材料三类。
其中，纤维增强复合材料由纤维状增强材料和基体材料组成，其纤维材料包括玻璃纤维、石棉纤维、天然纤维、合成纤维以及碳纤维、硼纤维、陶瓷纤维、晶须等。
常用的基体材料有塑料、橡胶、水泥、陶瓷、金属等。
复合材料因其比强度高、抗疲劳性和减振性好、耐高温、易成型及性能可按使用要求设计等特点，广泛应用于宇航、航空、国防、机电、建筑、化工、交通等各部门。
结构加固材料范文
结构加固材料范文结构加固材料是指用于增强和改善建筑物或其他结构的耐力和稳定性的材料。
这些材料可以通过加固现有结构来抵抗外部冲击、重力、风力等力量的作用，从而提高结构的安全性和可靠性。
下面将介绍一些常见的结构加固材料。
1.碳纤维：碳纤维加固材料是一种高强度、轻质和耐腐蚀的材料。
它可以通过包裹在钢筋周围或直接贴附在结构表面来增加结构的强度和刚度，从而提高其抗震和抗风能力，并减小结构的变形。
碳纤维加固材料还可以修补破损的混凝土、钢结构和木结构，并提供防火和防腐蚀的保护。
2.纤维增强材料：纤维增强材料是一类由纤维和树脂组成的复合材料。
常见的纤维材料包括玻璃纤维、碳纤维和聚丙烯纤维等。
这些材料具有高拉伸强度和耐腐蚀性能，可用于增强和修补混凝土、钢结构、木结构等。
纤维增强材料可以灵活应用于各种结构中，例如桥梁、楼宇、水池等。
3.钢板:钢板是一种常用的结构加固材料，用于修补和加固破损的混凝土、钢结构和木结构等。
钢板可通过焊接、螺栓连接或胶粘剂固定在结构表面，形成钢板与结构之间的双向作用，从而提高结构的承载能力和稳定性。
钢板加固广泛应用于桥梁、楼宇、船舶等结构中。
4.预应力混凝土：预应力混凝土是一种通过在混凝土构件内部施加预应力来提高其承载能力和耐久性的结构材料。
通常使用预应力钢筋或碳纤维等材料作为加固材料。
预应力混凝土结构可以抵抗重力、冲击力和地震等外部力量，提高结构的安全性和可靠性。
5.聚合物膜：聚合物膜是一种高韧性和耐腐蚀的材料，用于增加混凝土结构的强度和稳定性。
聚合物膜可通过覆盖在混凝土表面、包裹在钢筋周围或与混凝土共同使用来提供加固效果。
聚合物膜具有防水、防腐蚀和抗紫外线的特性，可延长结构的使用寿命。
总之，结构加固材料通过增加结构材料的强度、刚度和稳定性，提高结构的安全性和可靠性。
这些材料可以应用于各种结构，例如建筑物、桥梁、隧道等，有效防止结构的破坏和损坏，延长结构的使用寿命。
纤维增强树脂基复合材料国内外超声检测标准
纤维增强树脂基复合材料国内外超声检测标准王铮;何方成【摘要】对国内外纤维增强树脂基复合材料超声检测标准进行对比分析,有利于吸收国外标准的优点,弥补国内标准的不足,快速提高国内标准的规范性和先进性.分析的标准包括国内的国军标和航标,国外的ASTM(美国材料与试验协会)标准、美军标、波音标准和空客标准等,分析的内容包含标准适用范围、仪器设备质控要求、对比试块、检测参数和检测结果评定等几方面.通过对比分析可以看到:国内应加快相关的纤维增强树脂基复合材料超声检测标准的更新,积极引进先进检测技术,以适应先进设备的使用需求,同时提高标准的实用性;国内标准增加了对比试块制作、信号评定等方面的内容,从而提高了国内检测标准的先进性、准确性和实用性.【期刊名称】《无损检测》【年(卷),期】2018(040)011【总页数】5页(P59-63)【关键词】纤维增强树脂基复合材料;超声检测;标准分析【作者】王铮;何方成【作者单位】中国航发北京航空材料研究院,北京 100095;航空材料检测与评价北京市重点实验室,北京 100095;中国航发北京航空材料研究院,北京 100095;中国航空发动机集团材料检测与评价重点实验室,北京 100095【正文语种】中文【中图分类】TG115.28纤维增强树脂基复合材料除了应用在航空领域的机身、机翼、舱门等结构外，还应用在发动机上。
由于复合材料的大量需求，航空领域引入了多种制作工艺、多种材料组成形式及多种复杂结构的复合材料制件。
众多复材制件在生产和使用中难免出现缺陷并带来安全隐患，超声检测是纤维增强树脂基复合材料最可靠、常用的无损检测方法之一。
无损检测标准是检测实施的重要依据，可保证检测结果的准确性和可靠性，反映了一个国家或地区无损检测技术的发展水平。
通过对国内外复合材料超声检测及相关标准的对比分析，得出了国内外复合材料超声检测方法标准的异同，为我国复合材料超声检测标准的编制、修订及应用提供参考。
【技术干货】一文简要了解复合材料用增强纤维的压缩强度、韧性和刚度
【技术干货】一文简要了解复合材料用增强纤维的压缩强度、韧性和刚度本公众号的前期系列文章中先后介绍了《增强碳纤维的导热系数和热膨胀系数》（阅读原文）、《增强纤维的模量和拉伸强度》（阅读原文）。
本文将继续介绍用于复合材料增强纤维的压缩强度、韧性和刚度。
压缩强度（Compressive Strength）：又称抗压强度，它是一种材料在压缩过程中承受外部压力的能力。
极限强度由纤维断裂或永久变形时施加的最大载荷确定。
压缩度通常采用层压形式的环氧树脂基体。
下表简单列举了几种用于复合材料增强的纤维压缩强度数值，在压缩强度方面，Kevlar（芳纶纤维）比碳纤维、玻璃纤维弱得多。
而且重要的是Kevlar纤维在侧面撞击时更容易开裂，导致纤维压缩应变。
这并不是说不能使用Kevlar，而是应设计一种足以满足结构可能看到需求的铺层结构。
韧性（Toughness）：是材料在应力下抵抗开裂或吸收能量的能力。
虽然强度和韧性通常是相关的，但强度测量是纤维能承受的最高应力，而韧性是根据材料在变形前能承受的应力来测量的。
它也是从测试开始测量到失效点的应力-应变曲线下的区域。
通常，强度较弱的纤维仍会表现出“更坚韧”的特性。
韧性可以表征材料抗疲劳和耐磨性的趋势。
Kevlar是用于复合材料增强时最轻的增强材料，其韧性也超过了玻璃纤维和碳纤维。
因此，Kevlar纤维大量用于减振应用，并提供比碳纤维和玻璃纤维更好的抗冲击性。
这种韧性也有助于Kevlar在反复加载时更耐疲劳。
刚度/硬度（Rigidity / Hardness / Stiffness）：都是以材料在载荷下不变形的能力为特征。
它决定了某些零件在荷载作用下是否会拉伸或移动，如果在设计关键区域中，严格的公差可能是承重结构的一个问题。
如果需要零件在负载下保持严格的尺寸公差，碳纤维就是答案。
虽然碳纤维在三种纤维中具有最高的模量，但碳纤维复合材料即使在接近其极限强度时也会保持更严格的尺寸公差。
纤维增强复合材料PPT课件
2021
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• 工业集成电路需要高导热、低膨胀的金属基复合材料 作为散热元件和基板。
选用具有高导热率的银、铜、铝等金属为基体与高导 热性、低热膨胀的超高模量石墨纤维、金刚石纤维、 碳化硅颗粒复合成具有低热膨胀系数和高导热率、高 比强度、高比模量等性能的金属基复合材料，可能成 为解决高集成电子器件的关键材料。
无 机 非
陶 瓷
晶须
颗粒
晶须/金属基复合材料 弥散强化合金材料
晶须/陶瓷基复合材料
粒子填充塑料
金 玻 纤维
属 材
璃 颗粒
纤维/树脂基复合材料
料
纤维 碳纤维/金属基复合材料 碳纤维/陶瓷基复合材料 碳纤维/树脂基复合材料
碳
炭黑
颗粒/橡胶；颗粒/树脂基
有机 有机纤维
高分 子材
塑料
料 橡胶
金属/塑料
纤维/树脂基基体金属与增强物的相容性
金属基复合材料需要在高温下成型，制备 过程中，处于高温热力学非平衡状态下的纤维与 金属之间很容易发生化学反应，在界面形成反应 层。界面反应层大多是脆性的，当反应层达到一 定厚度后，材料受力时将会因界面层的断裂伸长 小而产生裂纹，并向周围纤维扩展，容易引起纤 维断裂，导致复合材料整体破坏。
– 基体主要是镍基、铁基耐热合金和金属间化合物。较成熟 的是镍基、铁基高温合金，金属间化合物基复合材料尚处 于研究阶段。
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9.3.1.3 功能用金属基复合材料的基体
• 要求材料和器件具有优良的综合物理性能，如同时具 有高力学性能、高导热、低热膨胀、高导电率、高抗 电弧烧蚀性、高摩擦系数和耐磨性等。
• 仿照鲍鱼壳的结构，西雅图华盛顿大学的研究人员利用由碳、 铝和硼混合成陶瓷细带制成了10微米厚的薄层，由此得到的 层状复合材料比其原材料坚固40％。
大学复合材料复习题
大学复合材料复习题复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成，这些材料在宏观上保持各自的物理和化学特性，但在微观上互相结合，形成具有独特性能的新材料。
以下是大学复合材料课程的复习题，供学生参考：一、选择题1. 复合材料通常由哪些基本部分组成？A. 基体材料B. 增强材料C. 表面涂层D. 所有选项2. 以下哪种不是复合材料的增强材料？A. 碳纤维B. 玻璃纤维C. 金属丝D. 橡胶3. 复合材料的界面结合力主要取决于什么？A. 增强材料的强度B. 基体材料的粘度C. 界面的化学和物理性质D. 复合材料的密度4. 复合材料的力学性能主要受哪些因素影响？A. 增强材料的类型和含量B. 基体材料的类型C. 界面结合力D. 所有选项5. 复合材料的制造工艺包括哪些？A. 手糊成型B. 压缩成型C. 树脂传递模塑D. 所有选项二、填空题6. 复合材料的______是指增强材料与基体材料之间的结合力。
7. 复合材料的______是指复合材料在受到外力作用时，不发生破坏的最大承载能力。
8. 复合材料的______是指在受到外力作用后，材料恢复原状的能力。
9. 复合材料的______是指材料在受到外力作用时，抵抗变形的能力。
10. 复合材料的______是指材料在受到外力作用时，抵抗断裂的能力。
三、简答题11. 简述复合材料的分类及其各自的应用领域。
12. 描述复合材料的界面结合力对复合材料性能的影响。
13. 解释复合材料的疲劳性能及其在工程应用中的重要性。
14. 讨论复合材料在航空航天领域的应用及其优势。
15. 分析复合材料在汽车工业中的应用及其对环境的潜在影响。
四、论述题16. 论述复合材料在现代建筑领域的应用及其与传统材料相比的优势和挑战。
17. 探讨复合材料在海洋工程中的应用，以及如何提高其耐腐蚀性能。
18. 分析复合材料在体育器材中的应用，并讨论其对运动员性能的影响。
19. 论述复合材料在生物医学领域的应用前景及其面临的技术挑战。
复合材料包括什么
复合材料包括什么复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的材料，通过相互作用形成新的具有特定性能的材料。
复合材料通常由增强材料和基体材料组成。
增强材料负责提供复合材料的强度和刚度，而基体材料则负责固定增强材料并传递载荷。
增强材料通常采用纤维或颗粒的形式，常见的增强材料有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。
这些纤维具有高强度、高模量和低密度的特点，能够显著提高复合材料的力学性能。
而基体材料则通常采用树脂、金属或陶瓷等材料，用来固定和保护增强材料。
复合材料的种类非常丰富，常见的有玻璃纤维增强树脂复合材料（GFRP）、碳纤维增强树脂复合材料（CFRP）、金属基复合材料等。
这些复合材料在航空航天、汽车制造、建筑工程、体育器材等领域都有广泛的应用。
复合材料具有许多优点，首先，它们具有优异的力学性能，比如高强度、高模量、低密度等，能够满足不同工程领域的需求。
其次，复合材料具有良好的耐腐蚀性能和耐磨损性能，能够在恶劣环境下长期使用。
此外，复合材料还具有设计自由度高、可塑性好、成型复杂等特点，能够满足工程设计的多样化需求。
然而，复合材料也存在一些缺点，首先，复合材料的成本较高，制造工艺复杂，需要专门的设备和工艺技术。
其次，复合材料的可靠性和损伤检测技术相对薄弱，需要进一步加强研究。
因此，在具体工程应用中需要综合考虑其优缺点，选择合适的材料。
综上所述，复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的材料，具有优异的力学性能、良好的耐腐蚀性能和设计自由度高的特点，广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑工程等领域。
随着科学技术的不断发展，复合材料必将在未来的工程应用中发挥越来越重要的作用。
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3.1 玻璃纤维及其制品 3.1.1玻璃纤维发展历史
• 20世纪30年代，美国欧文斯·科宁玻璃公司生产的 玻璃纤维问世。
• 1946年，在我国上海采用陶土质坩埚也生产出了成 束的玻璃纤维。
复合材料的增强材料
• 全世界的玻纤发展历程
1. 20世纪30年代末，最早的E玻璃纤维问世，并且出现了环氧树脂和 不饱和聚酯，为玻璃纤维电气层材料和玻璃纤维增强材料的发展奠 定了基础。
复合材料的增强材料
4. 无捻粗纱的短切纤维毡片所占比例增加，偶 联剂的品种不断增加 5. 重视纤维－树脂界面的研究，玻璃纤维的前 处理受到普遍重视
国内玻璃纤维特点：
较国外起步较晚，中碱玻璃纤维仍然占大多 数，正向粗纤维方向发展，池窑拉丝工艺正在推 广，新型偶联剂不断出现，改善了纤维－树脂界 面，重视纤维-树脂界面的研究。
瓷薄片叠压成型CMC。
复合材料强体： • 分单丝、束丝（数百至几万根单丝组成） • 长度>100m，一般直径在1～20μm，直径
越小强度越高。 ➢短纤维增强体： • 长度几十毫米，分单丝、和束丝短纤维增
强体。 • 短纤维增强复合材料的强度、刚度低于连
续纤维复合材料。
复合材料的增强材料
• 玻璃绳 • 玻璃布 • 绝缘材料 • 玻璃纤维复合材料 • 玻璃棉 • 纤维内窥镜 • 光导纤维
复合材料的增强材料
• 用于内窥镜的照明、冷光传导 单丝直径35微米,通光口径1---30 mm,保护层为不锈钢金 属软管+硅胶管
• 透光率高，柔软性复好合材料的增强材料
• 纤维光缆的结 构和单个的纤 维。注意光缆 的横切面至少 30％被低折射 指数的金属包 层和非传导性 填充材料所占 据。
复合材料的增强材料
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⑵C-玻璃 亦称中碱玻璃， 优点：耐化学性特别是耐酸性优于无碱玻璃, 缺点：电气性能差，机械强度低于无碱玻璃纤维10％~20 ％。 国外的中碱玻璃纤维含一定数量的B2O3 。 我国的中碱玻璃纤维则完全不含硼。 国外用途：中碱玻璃只是用于生产耐腐蚀的玻璃纤维产品， 如用于生产玻璃纤维表面毡等，也用于增强沥青屋面材料， 我国用途：中碱玻璃纤维占据玻璃纤维产量的一大半(60 ％)，广泛用于玻璃钢的增强以及过滤织物，包扎织物等的生产， 因其价格低于无碱玻璃纤维而有较强的竞争力 。
中碱玻璃纤维：碱金属氧化物含量为11.5％－12.5％； 特种玻璃纤维：如由纯镁铝硅三元组成的高强玻璃 纤维；镁铝硅系高强、高弹玻璃纤维；硅铝钙镁系 耐化学介质腐蚀玻璃纤维；含铅纤维；高硅氧纤维； 石英纤维等。 复合材料的增强材料
⑴E-玻璃
亦称无碱玻璃，系一种硼硅酸盐玻璃。 优点：有良好的电气绝缘性及机械性能， 用途：广泛用于生产电绝缘用玻璃纤维、也大 量用于生产玻璃钢用的玻璃纤维。 缺点：易被无机酸侵蚀，故不适于用在酸性环 境。
复合材料的增强材料
颗粒类增强体
➢作用：以很细的粉状（<50μm)加到基体中 起到提高强度、模量、增韧、耐磨、耐热 等作用。按材料组成分为
• 无机非金属颗粒：如碳化硅、氧化铝、碳 化钛、碳化硼、石墨、金刚石、碳酸钙；
• 聚合物颗粒：聚乙烯、氟树脂、聚丙烯、 聚酰胺颗粒；
• 金属颗粒：铁、铜、铝颗粒。
复合材料的增强材料
复合材料的增强材料应具备的基本特性
1. 能明显提高基体某种所需的性能，如比强度、 比模量、耐热性、耐磨性或低膨胀性等
2. 良好的化学稳定性； 3. 良好的浸润性；
复合材料的增强材料
增强体的分类
• 按纤维形状分类 • 按纤维组成分类
复合材料的增强材料
1）按纤维形状分类
• 纤维类增强体 • 颗粒类增强体 • 晶须类增强体 • 片状物增强体：主要为陶瓷薄片，用于陶
• 有机纤维：芳纶纤维（Kevlar纤维）、超高 分子聚乙烯纤维等；
• 金属丝：钨丝、铍丝、钢丝等。
复合材料的增强材料
• 玻璃是一种以脆闻名的物质。有趣的 是，玻璃一旦经加热，被拉制成比头 发还要细得多的玻璃纤维之后，它就 变得像合成纤维那样柔软，而坚韧的 程度甚至超过了同样粗细的不锈钢丝！
玻璃纤维有啥用处呢？
复合材料的增强材料
晶须类增强体
• 晶须：是人工制造出的细小单晶，一般呈 棒状，其直径为0.2～1μm，长度为几十微 米。
• 性质：由于细小组织结构、缺陷少，具有 很高的强度和模量。
• 类型：SiC、Al2O3、Si3N4等陶瓷晶须。
复合材料的增强材料
2) 按纤维组成分类
• 无机非金属纤维：碳纤维、玻璃纤维、硼 纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、氮化硅 纤维；
2. 1958—1959年，玻璃纤维池窑拉丝工艺获得成功，实现了玻璃纤 维技术的重要跨越，开始了玻纤的规模化、现代化生产。当时全世 界95%以上的纤维都采用池窑拉丝进行生产。
3. 20世纪70年代，世界性能源危机促进了玻纤的发展，世界产量近 1000万吨。
4. 20世纪末，玻璃纤维增强热固性材料、玻璃纤维增强热塑性材料、 玻璃纤维增强沥青防水材料和用于电绝缘级建筑等企业的玻璃纤维 制品已成为相对稳定的四大玻璃纤维支柱市场。
第三章 复合材料的增强材料
• 定义：复合材料中凡能提高基体材料力学性 能的物质。
• 纤维：在复合材料中起增强作用，是主要承 力组分。可使复合材料的强度、刚度以及耐 热性、韧性得到较大幅度提高，且可减小收 缩。
• 例如：PS塑料中加入玻璃纤维后 拉伸强度可从600MPa提高到1000MPa, 弹性模量可从3GPa提高到8GPa， 热变形温度可从85℃提高到105 ℃， 使-40 ℃下的冲击强度提高10倍。
5. 目前，玻璃纤维已有几千个品种，几万余不同产品在各个领域卓有 成效的发挥着作用。
复合材料的增强材料
玻璃纤维是复合材料中使用量最大的一种增强材料。 国外玻璃纤维特点：
1. 技术上先进，普遍采用池窑拉丝技术，发展多排 多孔拉丝工艺
2. 直径越来越粗，纤维直径为14~24μm，甚至达到 27μm
3. 大量生产无碱玻纤，无纺织玻璃纤维织物
复合材料的增强材料
3.1.2 玻璃纤维的分类
玻璃纤维的分类方法很多，一般可 从玻璃原料成分、单丝直径、纤维外 观及纤维特性等方面进行分类。
复合材料的增强材料
(1) 以玻璃原料成分分类
这种分类方法主要用于连续玻璃纤维的分类。 一般以不同的含碱量来区分：
无碱玻璃纤维(通称E玻璃)： 国内目前规定碱金属氧化物含量不大于0.5％，国外 一般为1％左右；