第三章复合材料的增强材料PPT课件

3.1.1 陶瓷纤维的发展过程
1940 1950 1960
1970
玻璃纤维强化不饱和环氧树脂 预测晶须强化复合材料 钛酸钾晶须（Du Pont） 硼纤维的开发（AFML） 人造丝系碳纤维的开发（UCC） PAN系碳纤维的开发 硼纤维强化塑料 高弹性、高强度碳纤维的开发（Watt） 沥青系碳纤维的开发（Ohtani） 碳纤维强化塑料、硼纤维强化铝等复合材料开发的推广 CVD-SiC纤维的开发（Galasso） 用稻壳合成SiC晶须 PC-SiC纤维的开发（Yajima） Al2O3纤维的开发 Fiber-FP (Du Pont)
Twill、缎纹Satin等
➢带：Tape 宽度较窄，长度长
3.1 长纤维
• 作为复合材料强化体的纤维，从材质上讲可以是金属，氧 化物、碳化物、氮化物、硼化物等陶瓷，从形态上可以是 长纤维（连续纤维）、短纤维、晶须。现在的长纤维的直 径可以从7μm到140μm。由于制备技术的开发与进步，几 乎所有的无机化合物都可以制成纤维。陶瓷材料纤维化， 特别是制成连续纤维，有利于充分发挥其特性。随着复合 材料的发展，也不断开发出具有新的特征的纤维。
Nextel (3M)
Altex (Sumitomo Chemistry)
3.1.1 陶瓷纤维的发展过程（续）
1980 1990
Si-Ti-C-O纤维的开发（Ube Kogyo） 下一代复合材料的研究开发 Si-C-N纤维的开发（HPZ，Dow corning） PC-SiC纤维的工业化（Japan Carbon Company） 碳纤维的高强度化（<5.6GPa） Si-N-O系纤维的合成（Okamura） Si- Ti-C-O纤维的工业化（Ube Kogyo） 高纯度Si3N4纤维的开发（Tonan Company） BN系纤维的开发(Kimura) AlN系纤维的开发(Du Pont) SiCN纤维的制造（Rhone-Poulenc） 超耐环境先进复合材料的开发 Al2O3纤维的开发（Almax） 高性能Si系陶瓷纤维的开发（Japan Carbon，Ube Kogyo） 高性能Si-C纤维的开发（Dow corning） 复合材料在改革的气体发动机中的应用
• 玻璃纤维的最大特征是拉伸强度高，一根连续纤维的拉伸强度，E玻 璃可达3400MPa，而S玻璃可达4800MPa。
• 玻璃长纤维的70%以上用于强化树脂，其余的多用于电绝缘，工业机 器等。
玻璃纤维
玻璃纤维
玻璃纤维
3.1.3 高熔点金属纤维
➢ 种类：Ta、Mo、W、Nb、Ni与不锈钢纤维等 ➢ 制备方法：拔丝 ➢ 特点：直径可以自由地选择。通常10～600μm。 ➢ 优点：
安定
化
硫 酸 脱 氢 ， 桥 接 反 应 ， 嘧 啶 聚 合 物
cattle moo-cow moggy calf ox beef beefsteak cowhide milk
纤维束的名称
➢纤维束：Bundle ➢不整齐的纤维束：Tow ➢长纤维的纤维束：Strand ➢长纤维的纤维束的单位：End ➢切为一定长度的长纤维束：Chopped strand
丝的名称与称呼
3.1.2 玻璃纤维
将玻璃加热至熔融状 态，使其从漏嘴流出，再 进行高速拔丝的方法。而 且一般是使用多个漏嘴， 同时纺丝。用这种方法既 可制备连续纤维，也可以 制备短纤维。
玻璃纤维的制造工艺例
玻璃纤维
玻璃纤维
• 玻璃纤维的物理、化学性能几乎由其化学组成所决定。现在所使用的 主要有无碱玻璃、耐药品的C玻璃、含碱的A玻璃、高拉伸强度的S玻 璃以及特殊用途的玻璃等。由于玻璃纤维的直径很小，单位质量所具 有的表面积是普通玻璃的1000倍。所以对于普通玻璃来说不会成为问 题的耐风化性、耐药品性，表面电阻等，对于玻璃纤维来说都必须充 分注意。例如玻璃纤维表面可能与空气中的水分反应，产生风化，使 强度等下降。连续纤维的直径为3，4，5，6，7，9，10，13，16， 24μm等。短纤维的直径多为5～20μm。
1） 以人造丝作为原材料
该方法最早是1959年开发的。该类纤维主要 是在美国生产，用于碳-碳复合材料。但是 由于其碳化收得率较低（约25%），且性能 与其它碳纤维相比较低，现在已逐渐被PAN 原料的碳纤维所取代。
碳纤维（以PAN为原料） polyacrylonitrile 聚丙烯腈
原丝 制造
改 性 的 丙 烯 纤 维
第三章 复合材料的增强材料
按材料在结构复合物中的作用，可分 为基体材料和增强相材料，其中基体材料 按材质又包括聚合物（有机材料）、金属 材料、陶瓷材料等；而增强材料按形态可 分成纤维、晶须、颗粒增强材料等几类。 本章主要对纤维与晶须的制备方法及其在 复合材料中的作用进行介绍。
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
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三 请在这里输入您的主要叙述内容
纤维的名称
纤维（总称）：Fiber ✓ 连续纤维（长纤维） ：Continuous Filament or
Filament ✓ 短纤维（不连续纤维） ：Stable or
Discontinuous filament ✓ 一根纤维：Mono Filament ✓ 多根纤维：Multi Filament ✓ 晶须：Whisker
✓ 断裂之前可以有百分之几的延伸率
✓ 复合后断裂能量大幅提高
✓ 具有导电性
✓ 可以获得一些新的性能
百度文库➢ 缺点与主要问题
✓ 密度较大
✓ 纤维高温下的氧化
✓ 再结晶等引起纤维的脆性
✓ 热膨胀系数存在有差异产生热膨胀与收缩的不匹配
3.1.4 碳纤维
碳纤维可以用以下原材料制得：人造丝、 石油（或煤的蒸溜残碴）以及PAN等。其特 性也因原材料而有所差别。
• 丝：Yarn • 单丝：Single yarn • 两根以上长纤维并丝：Roving • 索（细丝并拧成粗丝）：Cord or Rope • 梳条（排列整齐的纤维）：Sliver
布的名称与称呼
➢不织布：Mat 短纤维或长纤维无定向配置，辊
压而成
➢不织布（毡）：Felt ➢布 ：Cloth 由经纬编织而成，有平纹Plain、斜纹