《复合材料》PPT课件
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• 台湾碳纤维约有3000吨/年的产能。
体育休闲用品应用
山地车
工业应用
这是一个覆盖甚广，内容甚多，也是一个发展最快， 前景最好的应用领域。
1、基础设施领域（混凝土结构加固补强）
基础设施（Infrastructure）系指建筑领域的房屋 、桥梁、隧道、涵洞、地铁及其相关的混凝土工程，其修 复、更新、加固已构成复合材料目前极重要的应用领域。
材料的创新：新材料的出现为产品设计提供更广阔 的前提，满足产品设计的要求。
纳米材料: 纳米材料是由纳米级原子团组成的，由于其独
有的体积和表面效应，它从宏观上显示出许多奇妙 的特征。
制备纳米粒子的物理方法
1．球 磨
实施方法
2．振动 球磨
3．振动磨
4．搅拌磨
5．胶体磨
6．纳米气流粉碎 气流磨
球磨 (Milling)
前4项约占CF耗量的85%左右，其他只占1 5%左右。
体育休闲用品应用--钓鱼竿
体育休闲用品应用--网球拍
体育休闲用品应用--滑雪板
台湾复合材料产业 ：
• 台湾素有“复合材料体育用品王国”之称，当 局一直把复合材料产业作为24项支柱产业之一 予以支持发展。
• 规模大、产品新、市场观念强、重开发、注意 成果转化形成生产力，经费充足、人才档次高 。
层状陶瓷复合材料断 口形貌
三明治 复合
• 双金属、表面涂层等也是层状复合材料。 • 结构层状材料根据材质不同，分别用于飞机制造、运
输及包装等。
有TiN涂层的高尔夫球 头
层状复合
铝合金蜂窝夹层板
聚合物基纤维增强复合材料零件
高温构件碳纤维增强聚酰亚胺 复合材料制航空发动机
芳纶刹车片
复合材料在航空中的应 用
硬质合金组织(Co+WC)
硬质合金铣 刀
• 硬质合金主要有 钨钴(YG)和钨钴 钛(YT)两类。牌 号中，YG后的数 字为含Co量，YT 后的数字为碳化 钛含量。
• 硬质合金硬度极 高，且热硬性、 耐磨性好，一般 做成刀片，镶在 刀体上使用。
硬质合金模 具
硬质合金轴承刀 具
• 层状复合材 料是指在基 体中含有多 重层片状高 强高模量增 强物的复合 材料。这种 材料是各向 异性的(层内 两维同性)。 如碳化硼片 增强钛、胶 合板等。
• 陶瓷基粒子复合材料如氧化锆 增韧陶瓷等。
粒子增强SiC陶瓷基复合 材料
颗粒增强铝基泡沫复合材料
碳黑增强橡胶
• 金属基粒子复合材料 又称金属陶瓷，是由 钛、镍、钴、铬等金 属与碳化物、氮化物 、氧化物、硼化物等 组成的非均质材料。
• 碳化物金属陶瓷作为 工具材料已被广泛应 用，称作硬质合金。 硬质合金通常以Co、 Ni作为粘结剂，WC、 TiC等作为强化相。
热塑性复合材料再近20年中，增长速率持续较快，是 热固性的3倍。
JS系列自润滑复合材料与部件
三维纺织预成型技术和RTM技术是研制和开发高性能复合 材料结构件的关键技源自文库。RTM成型的复合材料头盔。
• 锂/复合材料聚合物电解质-热电池
• 聚合物基粒子复合材料如酚醛 树脂中掺入木粉的电木、碳酸 钙粒子改性热塑性塑料的钙塑 材料。
复合材料军用吉普车
玻璃纤维/ 碳纤维/ 增强树脂 美洲轻木 泡沫
超级跑车 车身大量应用碳纤维复合材料
体育休闲用品应用
这是一个开发较早，有稳定需求的应用领域。 1.高尔夫球拍：4000万只/年，约占总数的80% 以上，“已碳化了”。 2.其他各种球拍（网球拍、羽毛球拍等）：
500～600万只/年，几乎独占市场。 3.钓鱼杆：1200万只/年，约占总数的50%以上 。 4.自行车：12万辆/年。 5.其他：赛艇、赛车、弓箭、滑雪板、杆等等 。
② 碳纤维增强复合材料 由碳纤维与酚醛、环氧、聚酯、聚四氧乙烯 等树脂组成的复合材料 特点：密度更低，比强度和比模量更高 具有优良的疲劳性能、耐冲击性能、自润滑 性能和耐磨、耐蚀、耐热性能
飞机上用的复合材料
增韧石墨 石墨 混杂复合材料 玻璃纤维
大推力、高涵道比涡扇发动机大量运用了复 合材料或钛合金空心宽弦叶片、整体叶盘。
B-2隐形轰炸机 除主体结构是钛复合材料外，其它部分均由 碳纤维和石墨等复合材料构成，不易反射。
轻巧的碳/碳复合材料
全复合材料机身：轻型机的价格，中型机的宽敞 客舱，客舱内站立高度为1.65米。
目前商用飞机上复合材料仅占全机重量的50 %，而某些直升机早已达到90%
荷兰计划研发新型绿色环保飞机 外形将酷似飞碟,另一个设想就是使用复合材料，如纤维增强塑料。这种复 合材料强度可与金属媲美，而重量却比金属轻得多，因此可以节省燃油。
球磨机是目前广泛采用的纳米磨碎设备。 它是利用介质和物料之间的相互研磨和冲击 使物料粒子粉碎，经几百小时的球磨，可使 小于1μm的粒子达到20％。
球磨机
滚筒式球磨
花粉是纳米级的粒子
病毒也是纳米级的,３0-1 00nm.
胶体磨
纳米气流粉碎气流磨
采用气流粉碎处理的WC粉末更加分散，团聚的情况更小， 并且没有尺寸很大的颗粒存在，粉末整体性能较好
新型日光温室复合材料 温室骨架和纵拉杆全部采用复合材料制成
绿可木，生态木塑 复合材料，木塑复
合材料吸音板
复合材料（玻璃 钢）制品
采用高分子复合材料制作浮雕和雕塑
碳纤维/树脂复合 材料
碳/碳复合材料
生物医学制品和体育运动
复合材料被用来预防受伤， 矫正生理机能，和帮助病人 复原。
生物医学制品和以体育运动器 材为主的碳纤维复合材料制品
1、横向拉伸强度和层间剪切强度低。 2、断裂伸长率低，冲击韧性有时不好。 3、制造是产品性能不稳定，分散性大，质检困难
。 4、老化性能不好。 5、机械连接困难。 6、成本太高。
复合材料按基体材料分类
复合材料
树脂基
金属基
陶瓷基
热固性
热塑性
碳基
玻璃基
水泥基
复合材料的应用
1. 典型复合材料及应用 ① 玻璃钢 玻璃钢：用玻璃纤维增强的塑料 既可以酚醛树脂、环氧树脂等热固型树脂为 基体，又可以聚丙烯、ABS等热塑性树脂为基体 特点：密度低、比强度高 密度：1.3 ~ 2.0 g/cm³
美UH－60A型直升飞机
美国F/A-18歼击机
聚合物纳米复合材料
聚合 物
层状 粘土
传统 的 复合 材料
插入的 纳米复合 材料
片状剥离 的 纳米复合 材料
新型的纳米黏土
片层越小，分散得越好，则复合材料的性能越 好
复合材料的铺层优化设计
当前常用的模压料品种有 热固性复合材料，包括SMC、BMC 和TMC等；热塑性复合材料
• 结构应用：承拉索、护栏、扶手、梁、柱、杆、板、
代钢筋）。
桩、桁架、构架、格栅、筋条（
• 修复、加固、更新：层压板、包缠料（片材）。
建筑领域中的复合材料的应用
建筑领域中的复合材料的应用
建筑领域中的复合材料的应用
建筑领域中的复合材料的应用
生产充气船及其胶布制品，采用国际上先 进的A级RTP复合材料
纳米绘画艺术—— 纳米中国
这是中国科学院化学所的科技人员利用 纳米加工技术在石墨表面通过搬迁碳原子而绘制 出的世界上最小的中国地图。
碳纳米球（富勒稀）
The Nobel Prize i n Chemistry 1996 for discovery of fullerenes（C60).
碳原子组成的小单元看起来和 足球一样。碳原子的活性差， 导电，非常稳定。绝佳的材料 和电性能
复合材料在工业设计中的应用
复合材料的发展史与现状
• 一. 复合材料的定义：
•
复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合
而成的一种多相固体材料。
• 二.复合材料的特征：
•
1.材料结构的可设计性
•
2.结构整体性能好
•
3.抗疲劳性能好
•
4.破坏安全性好
•
5.成型工艺简单、灵活
•
复合材料性能不足之处
到此结束，谢谢观映
制作时间：2011、6、15
感谢下 载
体育休闲用品应用
山地车
工业应用
这是一个覆盖甚广，内容甚多，也是一个发展最快， 前景最好的应用领域。
1、基础设施领域（混凝土结构加固补强）
基础设施（Infrastructure）系指建筑领域的房屋 、桥梁、隧道、涵洞、地铁及其相关的混凝土工程，其修 复、更新、加固已构成复合材料目前极重要的应用领域。
材料的创新：新材料的出现为产品设计提供更广阔 的前提，满足产品设计的要求。
纳米材料: 纳米材料是由纳米级原子团组成的，由于其独
有的体积和表面效应，它从宏观上显示出许多奇妙 的特征。
制备纳米粒子的物理方法
1．球 磨
实施方法
2．振动 球磨
3．振动磨
4．搅拌磨
5．胶体磨
6．纳米气流粉碎 气流磨
球磨 (Milling)
前4项约占CF耗量的85%左右，其他只占1 5%左右。
体育休闲用品应用--钓鱼竿
体育休闲用品应用--网球拍
体育休闲用品应用--滑雪板
台湾复合材料产业 ：
• 台湾素有“复合材料体育用品王国”之称，当 局一直把复合材料产业作为24项支柱产业之一 予以支持发展。
• 规模大、产品新、市场观念强、重开发、注意 成果转化形成生产力，经费充足、人才档次高 。
层状陶瓷复合材料断 口形貌
三明治 复合
• 双金属、表面涂层等也是层状复合材料。 • 结构层状材料根据材质不同，分别用于飞机制造、运
输及包装等。
有TiN涂层的高尔夫球 头
层状复合
铝合金蜂窝夹层板
聚合物基纤维增强复合材料零件
高温构件碳纤维增强聚酰亚胺 复合材料制航空发动机
芳纶刹车片
复合材料在航空中的应 用
硬质合金组织(Co+WC)
硬质合金铣 刀
• 硬质合金主要有 钨钴(YG)和钨钴 钛(YT)两类。牌 号中，YG后的数 字为含Co量，YT 后的数字为碳化 钛含量。
• 硬质合金硬度极 高，且热硬性、 耐磨性好，一般 做成刀片，镶在 刀体上使用。
硬质合金模 具
硬质合金轴承刀 具
• 层状复合材 料是指在基 体中含有多 重层片状高 强高模量增 强物的复合 材料。这种 材料是各向 异性的(层内 两维同性)。 如碳化硼片 增强钛、胶 合板等。
• 陶瓷基粒子复合材料如氧化锆 增韧陶瓷等。
粒子增强SiC陶瓷基复合 材料
颗粒增强铝基泡沫复合材料
碳黑增强橡胶
• 金属基粒子复合材料 又称金属陶瓷，是由 钛、镍、钴、铬等金 属与碳化物、氮化物 、氧化物、硼化物等 组成的非均质材料。
• 碳化物金属陶瓷作为 工具材料已被广泛应 用，称作硬质合金。 硬质合金通常以Co、 Ni作为粘结剂，WC、 TiC等作为强化相。
热塑性复合材料再近20年中，增长速率持续较快，是 热固性的3倍。
JS系列自润滑复合材料与部件
三维纺织预成型技术和RTM技术是研制和开发高性能复合 材料结构件的关键技源自文库。RTM成型的复合材料头盔。
• 锂/复合材料聚合物电解质-热电池
• 聚合物基粒子复合材料如酚醛 树脂中掺入木粉的电木、碳酸 钙粒子改性热塑性塑料的钙塑 材料。
复合材料军用吉普车
玻璃纤维/ 碳纤维/ 增强树脂 美洲轻木 泡沫
超级跑车 车身大量应用碳纤维复合材料
体育休闲用品应用
这是一个开发较早，有稳定需求的应用领域。 1.高尔夫球拍：4000万只/年，约占总数的80% 以上，“已碳化了”。 2.其他各种球拍（网球拍、羽毛球拍等）：
500～600万只/年，几乎独占市场。 3.钓鱼杆：1200万只/年，约占总数的50%以上 。 4.自行车：12万辆/年。 5.其他：赛艇、赛车、弓箭、滑雪板、杆等等 。
② 碳纤维增强复合材料 由碳纤维与酚醛、环氧、聚酯、聚四氧乙烯 等树脂组成的复合材料 特点：密度更低，比强度和比模量更高 具有优良的疲劳性能、耐冲击性能、自润滑 性能和耐磨、耐蚀、耐热性能
飞机上用的复合材料
增韧石墨 石墨 混杂复合材料 玻璃纤维
大推力、高涵道比涡扇发动机大量运用了复 合材料或钛合金空心宽弦叶片、整体叶盘。
B-2隐形轰炸机 除主体结构是钛复合材料外，其它部分均由 碳纤维和石墨等复合材料构成，不易反射。
轻巧的碳/碳复合材料
全复合材料机身：轻型机的价格，中型机的宽敞 客舱，客舱内站立高度为1.65米。
目前商用飞机上复合材料仅占全机重量的50 %，而某些直升机早已达到90%
荷兰计划研发新型绿色环保飞机 外形将酷似飞碟,另一个设想就是使用复合材料，如纤维增强塑料。这种复 合材料强度可与金属媲美，而重量却比金属轻得多，因此可以节省燃油。
球磨机是目前广泛采用的纳米磨碎设备。 它是利用介质和物料之间的相互研磨和冲击 使物料粒子粉碎，经几百小时的球磨，可使 小于1μm的粒子达到20％。
球磨机
滚筒式球磨
花粉是纳米级的粒子
病毒也是纳米级的,３0-1 00nm.
胶体磨
纳米气流粉碎气流磨
采用气流粉碎处理的WC粉末更加分散，团聚的情况更小， 并且没有尺寸很大的颗粒存在，粉末整体性能较好
新型日光温室复合材料 温室骨架和纵拉杆全部采用复合材料制成
绿可木，生态木塑 复合材料，木塑复
合材料吸音板
复合材料（玻璃 钢）制品
采用高分子复合材料制作浮雕和雕塑
碳纤维/树脂复合 材料
碳/碳复合材料
生物医学制品和体育运动
复合材料被用来预防受伤， 矫正生理机能，和帮助病人 复原。
生物医学制品和以体育运动器 材为主的碳纤维复合材料制品
1、横向拉伸强度和层间剪切强度低。 2、断裂伸长率低，冲击韧性有时不好。 3、制造是产品性能不稳定，分散性大，质检困难
。 4、老化性能不好。 5、机械连接困难。 6、成本太高。
复合材料按基体材料分类
复合材料
树脂基
金属基
陶瓷基
热固性
热塑性
碳基
玻璃基
水泥基
复合材料的应用
1. 典型复合材料及应用 ① 玻璃钢 玻璃钢：用玻璃纤维增强的塑料 既可以酚醛树脂、环氧树脂等热固型树脂为 基体，又可以聚丙烯、ABS等热塑性树脂为基体 特点：密度低、比强度高 密度：1.3 ~ 2.0 g/cm³
美UH－60A型直升飞机
美国F/A-18歼击机
聚合物纳米复合材料
聚合 物
层状 粘土
传统 的 复合 材料
插入的 纳米复合 材料
片状剥离 的 纳米复合 材料
新型的纳米黏土
片层越小，分散得越好，则复合材料的性能越 好
复合材料的铺层优化设计
当前常用的模压料品种有 热固性复合材料，包括SMC、BMC 和TMC等；热塑性复合材料
• 结构应用：承拉索、护栏、扶手、梁、柱、杆、板、
代钢筋）。
桩、桁架、构架、格栅、筋条（
• 修复、加固、更新：层压板、包缠料（片材）。
建筑领域中的复合材料的应用
建筑领域中的复合材料的应用
建筑领域中的复合材料的应用
建筑领域中的复合材料的应用
生产充气船及其胶布制品，采用国际上先 进的A级RTP复合材料
纳米绘画艺术—— 纳米中国
这是中国科学院化学所的科技人员利用 纳米加工技术在石墨表面通过搬迁碳原子而绘制 出的世界上最小的中国地图。
碳纳米球（富勒稀）
The Nobel Prize i n Chemistry 1996 for discovery of fullerenes（C60).
碳原子组成的小单元看起来和 足球一样。碳原子的活性差， 导电，非常稳定。绝佳的材料 和电性能
复合材料在工业设计中的应用
复合材料的发展史与现状
• 一. 复合材料的定义：
•
复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合
而成的一种多相固体材料。
• 二.复合材料的特征：
•
1.材料结构的可设计性
•
2.结构整体性能好
•
3.抗疲劳性能好
•
4.破坏安全性好
•
5.成型工艺简单、灵活
•
复合材料性能不足之处
到此结束，谢谢观映
制作时间：2011、6、15
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