层状复合材料

碾碎的铝塑复合膜经雨水长期冲刷会进入土壤和地下水 中，会影响植物根系对养分的吸收，而贵金属离子则可 能直接造成污染。
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图4 镁合金表面自然氧化膜结构示意图
阳极氧化，就是以欲处 理的金属为阳极，以不 锈钢、铁、镍或者导电 性电解池本身为阴极， 在适当的电解质溶液中， 在控制工艺参数如电压、 电流密度类型和幅值以 及电解质溶液组成、浓 度、温度等的条件下进 行电解，从而在基体金 属表面获得兼具保护性、 装饰性及功能性膜层的 方法。
在航空、医药、商业、工业等领域有很好的用途。
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电阻箔复合材料主要用于人造卫星、雷达、导航、计算机 系统、汽车发动系统、摄像系统、高清晰度电视等电子产 品中。
可用于精密测量、数据转换航空航海惯导系统、计算机接 口电路及一些特殊要求的系统中制作精密电阻器直插式电 子元器件。
可将其压制在多层板中，取代部分电阻器件。 适应当今高科技电子产品对平面电阻的使用需求，应开发
➢ 试结合一种层状复合材料，分析层状复 合材料生产和使用中可能遇到的问题。
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Thank you!
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反过来，复合材料生产工艺的不断改进又促使复合理论 日趋完善。
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三阶段理论
该理论认为，任何在高温加压条件下进行的双金属复合 过程都包含三个阶段。
第一阶段是双金属间物理接触的形成阶段，在整个接触 面上相互接近到能够引起物理作用的距离或足以产生弱 化学作用的距离。
第二阶段是化学相互作用阶段，双金属接触表面激活并 形成化学键，实现双金属间的结合。
第三阶段是扩散阶段，各组元金属中的原子通过结合面 相互扩散，以增进结合强度，此阶段要根据扩散区及新 相的性质控制扩散过程。
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层状复合材料在使用过程中的一些问题也有待解决。 层状金属材料的连接问题，如铜/铝复合材料，如何有效连
接，同时不形成界面脆性相。 层状复合材料在经历热震动时，可能会因为膨胀系数的差别
原理—工艺—检测—回收
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课程学习与考核
特点：定性、半定量描述与争议。 方式：课堂学习与课后钻研相结合。
（涉及的面广，需要补充学习）
教学：课堂提问与课后作业。 考核：平时成绩30%+期末闭卷考试。
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第1章 绪论
层状复合材料定义 层状复合材料分类 层状复合材料基本特点 层状复合材料应用与发展简介
多功能、系列化的电阻箔复合材料。
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图 柔性电阻元件示意图
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通过在高分子材料中填充高导热、绝缘和低膨胀材料，制 备出高导热绝缘粘结材料。
根据电阻箔复合材料电阻温度系数自动补偿原理，由于粘 结材料的低膨胀特性，将降低平面电阻器用电阻箔复合材 料的电阻温度系数，提高其阻值精度。
而粘结材料的高导热性能，将能提高此平面电阻器用电阻 箔复合材料的使用功率密度。
对两种材料的复合，有些工艺涉及第三种物质，有些工艺则 完全不涉及。
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性能特点
性能好、寿命长、安全可靠，具有更高的强度、韧性和 更小的比重，或者具有优良的耐热性和耐腐蚀性。
获得不同材料的性能组合，高硬度耐磨材料和柔性材料 结合在一起，形成耐磨且具有柔性的材料。
具有表面保护特性，表面形成耐磨、耐腐蚀、抗老化、 防辐射等保护层。
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图2 双金属扎制示意图
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图3 爆炸复合法示意图
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1-2 层状复合材料分类
复合材料可以按照使用功能、增强相的几何形态或 基体材料的性质进行分类。
按照使用功能要求分为结构复合材料和功能复合材 料；按照基体材料的性质，复合材料分为金属基复 合材料和非金属基复合材料。
按照层状复合材料韧性程度可划分为柔性层状复合 材料和刚性层状复合材料。
层状复合材料
主讲人：陈 刚 江苏大学材料学院
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颗粒增强铝基复合材料
图1 颗粒增强铝基复合材料的显微组织和XRD分析结果
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复合轧辊
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铜包铝线
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树与年轮
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铝塑复合板
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本课程的主要内容
第1章 绪论 第2章 层合板 第3章 双金属复合材料 第4章 金属-陶瓷层状复合材料 第5章 金属-高分子层状复合材料
而出现分层现象。 复合材料回收利用过程中不同材料的分离问题，如铜/钢复
合，如何将铜、钢分别有效回收。
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生产过程中，边角料的利用问题！
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第1章 绪论
层状复合材料定义 层状复合材料分类 层状复合材料基本特点 层状复合材料应用与发展简介
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思考题
➢ 根据层状复合材料的定义，对一种层状 复合材料的结构进行描述？
柔性电阻膜可用于航空航天上电子仪表以及日用电器的加 热或保温，也可用于飞行服和潜水服的保温以及用于军事 伪装上假目标的示假等。
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层状复合材料，如双金属复合材料的复合机理极为复杂， 尽管长期以来人们为此做了大量的研究探索工作，但迄 今为止，许多机理仍未被人们所揭示和了解。
许多学者提出了不同的合机理，这些理论促进了复合材 料生产的发展。
管、铝塑复合板。
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1-3 层状复合材料基本特点
要求复合材料性能好、寿命长、安全可靠，具有更高的强度、韧 性和更小的比重，或者具有优良的耐热性和耐腐蚀性，而且价格 低。
1）性能互补：不同性能互补，如将高硬度材料与高韧性材料层状 复合后制成性能互补的复合板。
2）表层保护作用：用耐热、耐腐蚀、耐磨的材料作复合板的表层 起到保护作用。
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层状复合材料中的“层”，可以是单向无纬布、浸胶纤 维布，如玻璃纤维布、碳纤维布或棉布、合成纤维布、 石棉布等；
也可以是片状材料，如纸张、木材以及铝箔等； 也有人将双金属层合片、涂覆金属和夹层玻璃归于层状
复合材料。 层状复合材料在其层面方向可以提供优良的性能。
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通过几种物理性能相异材料的相互复合，获得良好性能并不 困难。
含铝塑料具有质量轻、耐磨性好、热稳定性佳、易加工成形等特 点，己深入到社会生活的方方面面，给人们带来不少便利，同时 也带来了诸多问题。
目前，各种各样的含铝废塑料沦为生活垃圾，废弃量愈来愈大。 在这些含铝废塑料中，有纯度高达99.9%的电解铝箔、纸板及各
种塑料。 在资源日益匾乏和环保意识愈来愈强的今天，如能有效回收利用
层状复合材料的回收利用难题也一定程度上限制了应用。
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柔性电阻膜是将电阻材料放置于两片如特氟纶、硅橡胶、 聚酰亚胺薄膜的绝缘层中间。
是一种超薄（0.2mm）、柔软（最小弯曲半径为1mm，可 充分密接在各种形状的被加热物上的任何部分使用）、绝 缘、不占空间的平面薄片元件。
可精确、高效率的加热，具有安全性高，坚固耐用寿命长 等特点。
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铝塑复合膜板是铝与塑料、牛皮纸纸板经热压或冷压复合而成， 机械性能好，很容易加工成型，形状可以做成板膜，也可以是 罐袋。
高档铝塑、铝纸复合材料已占据了包装和装饰行业相当大的市 场份额，且每年都在大幅递增。
铝塑、铝纸复合材料广泛用于食品、药品、烟草、装饰和化工 等行业的产品包装。
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广义上讲，在显微尺度上具有上述结构的材料也可以称 为层状复合材料，但由于涉及的种类太多，且宏观尺度 上不再具有层状结构，如分子插层复合材料，本课程不 包括这方面的内容。
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图526a）2Fra bibliotek0 ℃膨胀石墨
b）PE-LLD/ L TEG复合材料
聚乙烯/膨胀石墨插层型复合材料
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工艺特点
利用各种传统工艺，同时在传统工艺的基础上又形成新的工 艺。如，铜/钢的电镀方法，铜/铝的包覆焊-拉拔工艺等。
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氧化膜与基体金属结合力强、电绝缘性好、光学性能优良、 耐热冲击、耐磨损、耐腐蚀。
具有多孔结构，能够按照要求进行污染小、成本低的着色封 孔处理，可以为进一步涂覆的有机涂层，如油漆、涂料等提 供优良基底，能满足太空飞船、卫星等用镁合金对光学性能 等的特殊要求。
与油漆、搪瓷以及其它化学转化膜如铬酸盐转化膜、磷酸盐 转化膜等相比更经久耐用。
这些废弃物中的铝和塑料，不仅可以带来可观的经济效益，而且 还可以净化环境。
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含铝废塑料焚烧处理时，在热分解过程中，其中的塑料 会裂解，释放出大量的有害气体甚至二恶瑛等致癌物质。
填埋处置也会对环境造成危害，首先是侵占有限的耕地； 其次，塑料的降解系数小，需要很长的时间才能分解殆 尽，塑料易造成土壤板结，影响植物吸收养料和水分。
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1-1 层状复合材料定义
在现代材料学中，复合材料专指由两种或两种以上不同相 态的组分所组成的材料，是用经过选择的、含有一定数量 的两种或两种以上的组分（或称组元），通过人工复合， 组成多相、三维结合且各相之间有明显界面的、具有特殊 性能的材料。
层状复合材料 （Laminated Composite），是指复合材料中 的增强相分层铺叠，即按相互平行的层面配置增强相，各 层之间通过基体材料连接。
当使用寿命结束时，膜层易去除，有利于基体金属的循环利 用。
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结合使用功能分类
层合板，如三聚氰胺树脂层合板。 双金属复合材料，如铜/铝、钢/铜、铜/钼/铜等。 金属-陶瓷层状复合材料 ，如阳极氧化、微弧氧化陶
瓷保护层金属材料。 铝塑、铝纸复合材料，如铝塑包装材料、铝塑复合
3）利用材料物理性能的差异：如利用热膨胀系数不同的材料制作 热敏元件和利用导热和膨胀系数不同复合成的电子封装材料。
4）经济效益：稀贵金属与廉价金属复合以节约稀贵元素或贵金属。
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结构特点
双层、三层、多层结构，根据需要通过物理结合实现， 层与层之间界面清晰。
Kovar/Cu/Kovar电子封装材料是一种三层结构的层状复合 材料。它的芯是无氧铜，两面复合厚度相同的可伐合金 板。