纤维增强复合材料上海德项.ppt

* * * * * * 雾化金属液滴与颗粒共沉积示意图 * Chapter 9 Composites 9.6.3 陶瓷基复合材料的制备工艺 1．纤维增强陶瓷基复合材料的制备 1）泥浆烧铸法 这种方法是在陶瓷泥浆中把纤维分散，然后浇铸在石膏模型中。这种方法比较古老，不受制品形状的限制，但对提高产品性能的效果不显著，成本低，工艺简单，适合于短纤维增强陶瓷基复合材料的制作。 * Chapter 9 Composites 2） 热压烧结法 将长纤维切短（＜3mm），然后分散并与基体粉未混合，再进行热压烧结。这种短纤维增强体在与基体粉末混合时取向是无序的，但在冷压成型及热压烧结过程中，短纤维在基体压实与致密化过程中沿压力方向转动，导致在最终制得的复合材料中短纤维沿加压面择优取向，这也就产生了材料性能上一定程度的各向异性。 这种方法制备的陶瓷基复合材料的纤维与基体之间的结合较好，是目前采用较多的方法。 * Chapter 9 Composites 3） 浸渍法 适用于长纤维。 首先把纤维编织成所需形状，然后用陶瓷泥浆浸渍，干燥后进行焙烧。 优点: 纤维取向可自由调节，即前面所述的单向排布及多向排布等。 缺点: 不能制造大尺寸制品，而且所得制品的致密度较低。 * Chapter 9 Composites 例子： ① 碳纤维增强氧化镁 以氧化镁为基体，碳纤堆为增强体（体积含量为10%左右），在1200℃进行热压成型获得复合材料，它的抗破坏能力比纯氧化镁高出10倍以上。 由于碳纤维与氧化镁的热膨胀系数相差－个数量级，所以这种复合材料具有较多裂纹，实用价值不大。 * Chapter 9 Composites ② 石墨纤维增强LiO·Al2O3·nSiO2 用石墨纤维作增强体，以氧化锂、氧化铝和石英组成的复盐为基体。 把复盐先制成泥浆，然后使其附着在石墨纤维毡上，把这种毡片无规则地积层，并在1375~ 1425℃热压5分钟，压力为7MPa。 所得复合材料与基体材料相比更耐力学冲击和耐热冲击。 * Chapter 9 Composites ③ 碳纤维增强无定型二氧化硅 基体为无定型二氧化硅，增强体为碳纤维，碳纤维的含量约50%左右。这种复合材料沿纤维方向的弯曲模量可达150GPa，而且在800℃时仍能保持在100GPa，在室温和800℃时的弯曲强度却达到了300MPa。 在冷水和1200℃之间进行热冲击实验，基体没有产生裂纹。实验后测定的强度与实验前完相同。冲击功为1.1J/cm2。 * Chapter 9 Composites 2．晶须与颗粒增韧陶瓷基复合材料的制备 晶须与颗料的尺寸均很小，用它们进行增韧的陶瓷基复合材料的制造工艺是基本相同的。 制备工艺比长纤维复合材料简便得多，也不需像长纤维复合材料那样的纤维缠绕或编织用的复杂专用设备。只需将晶须或颗粒分散后并与基体粉末混合均匀，再用热压烧结的方法即可制得高性能的复合材料。 * Chapter 9 Composites 工艺过程： 1）配料 把几种原料粉末混合配成坯料的方法可分为干法和温法两种。 新型陶瓷领域混合处理加工的微米级、亚微米级粉末方法由于效率和可靠性等原因大多采用湿法。 湿法主要以水作溶剂，但在氮化硅、碳化硅等非氧化物系原料混合时，为防止原料的氧化则使用有机溶剂。混合装置一般采用专用球磨机。 * Chapter 9 Composites 2）成型 混好后的料浆在成型时有三种不同的情况： ① 经一次干燥制成粉末坯料后供给成型工序； ② 把结合剂添加于料浆中，不干燥坯料，保持浆状供给成型工序； ③ 用压滤机将料浆状的粉脱水后成坯料供给成型工序。 * Chapter 9 Composites 3) 烧结 从生坯中除去粘合剂后的陶瓷素坯烧固成致密制品的过程叫烧结。 烧结窑炉的类型 间歇式：放入窑炉内生坯的硬化、烧结、冷却及制品取出等工序是间歇进行的 连续式。 * Chapter 9 Composites 4) 精加工 烧结后的许多制品还需进行精加工。 提高烧成品的尺寸精度 主要用金刚石砂轮进行磨削加工 提高烧成品的表面平滑性 用磨料进行研磨加工。 * Chapter 9 Composites * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 碳纤维片材（复合材料） 用于建筑物补强加固 * Chapter 9 Composites Pyrolysis（热解） of polyacrylonitrile (聚丙烯腈，PAN) to form carbon fibers Chapter 9 Composites * (2)CFRP 碳纤维增强聚合物基复合材料（CFRP） CFRP在民用飞机中的应用 CFRP在空间站大型结构 以及太阳能电