高一化學(xué)：上冊(cè)第四章復(fù)合材料知識(shí)點(diǎn)

 　　第一章概論

　　1、復(fù)合材科的定義、組分功能和作用：

　　定義：由兩種或兩種以上物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)組合而成的一種多相固體材料。復(fù)合后的產(chǎn)物為固體時(shí)才稱為復(fù)合材料，為氣體或液體不能稱為復(fù)合材料。

　　組分：其組分相對(duì)獨(dú)立，通常有一相連續(xù)相，稱為基體，另一相分散相，稱為增強(qiáng)相(增強(qiáng)體)。

　　功能和作用：復(fù)合材料既可以保持原材料的特點(diǎn)，又能發(fā)揮組合后的新特征，可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而最合理地達(dá)到使用所要求的性能。

　　2、復(fù)合材料的命名

　　強(qiáng)調(diào)基體，以基體材料的名稱為主，如樹(shù)脂基復(fù)合材料，金屬基復(fù)合材料，陶瓷基復(fù)合材料等;

　　強(qiáng)調(diào)增強(qiáng)體，以增強(qiáng)體材料的名稱為主，如玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，陶瓷顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料;

　　基體材料與增強(qiáng)體材料名稱并用，如玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料(玻璃鋼)。

    3、復(fù)合材料的分類方式

　　按基體材料類型分：聚合物基復(fù)合材料，金屬基復(fù)合材料，無(wú)機(jī)非金屬基復(fù)合材料;按增強(qiáng)材料種類分：玻璃纖維復(fù)合材料，碳纖維復(fù)合材料，有機(jī)纖維復(fù)合材料，金屬纖維復(fù)合材料，陶瓷纖維復(fù)合材料;

　　按增強(qiáng)材料形態(tài)分：連續(xù)纖維復(fù)合材料，短纖維復(fù)合材料，粒狀填料復(fù)合材料，編制復(fù)合材料;

　　按用途分：結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，功能復(fù)合材料;

　　4、常用的基體材料及各自的適用范圍

　　輕金屬基體(主要包括鋁基和鎂基)，用于450℃左右;鈦合金及鈦鋁金屬間化合物作基體的復(fù)合材料，適用溫度650℃左右，鎳、鈷基復(fù)合材料可在1200℃使用。5、常用熱固性基體復(fù)合材料：環(huán)氧樹(shù)脂，熱固性聚酰亞胺樹(shù)脂。

　　常用熱塑性基體復(fù)合材料：聚醚醚酮，聚苯硫醚，聚醚砜，熱塑性聚酰亞胺。常用陶瓷基體復(fù)合材料：玻璃，氧化物陶瓷，非氧化物陶瓷，無(wú)機(jī)膠凝材料;6、玻璃和玻璃陶瓷的定義及不同

　　玻璃是無(wú)機(jī)材料經(jīng)高溫熔融、冷卻硬化而得到的一種非晶態(tài)固體;玻璃陶瓷是將特定組成的玻璃進(jìn)行晶化熱處理，在玻璃內(nèi)部均勻析出大量微小晶體并進(jìn)一步長(zhǎng)大，形成致密的微晶相;玻璃相充填于晶界，得到的像陶瓷一樣的多晶固體材料。

　　7、氧化物陶瓷有哪些，屬于什么結(jié)構(gòu)：氧化物陶瓷主要為單相多晶結(jié)構(gòu)，主要有Al2O3，MgO，SiO2，ZrO2，莫來(lái)石等;

　　8、非氧化物陶瓷有：碳化硅，氮化硅。

　　9、什么是復(fù)合材料的界面，復(fù)合材料的界面效應(yīng)以及作用如何實(shí)現(xiàn)

　　復(fù)合材料基體與增強(qiáng)體接觸構(gòu)成的界面，是一層具有一定厚度(納米以上)、結(jié)構(gòu)隨基體和增強(qiáng)體而異、與基體和增強(qiáng)體有明顯差別的新相—界面相(界面層)。它是增強(qiáng)相和基體相連接的“紐帶”，也是應(yīng)力和其他信息傳遞的“橋梁”。

　　界面作用產(chǎn)生的效應(yīng)：

    ①傳遞效應(yīng)界面能傳遞力，即將外力傳遞給增強(qiáng)物，起到基體和增強(qiáng)物之間的橋梁作用;

    ②阻斷效應(yīng)結(jié)合適當(dāng)?shù)慕缑嬗凶柚沽鸭y擴(kuò)展、中斷材料破壞、減緩應(yīng)力集中的作用;

    ③不連續(xù)效應(yīng)在界面上產(chǎn)生物理性能的不連續(xù)性和界面摩擦出現(xiàn)的現(xiàn)象，如抗電性、電感應(yīng)性、磁性、耐熱性等;

    ④散射和吸收效應(yīng)光波、聲波、熱彈性波、沖擊波等在界面產(chǎn)生散射和吸收，如透光性、隔熱性、耐沖擊性等;

    ⑤誘導(dǎo)效應(yīng)增強(qiáng)物的表面結(jié)構(gòu)使聚合物基體與之接觸的結(jié)構(gòu)，由于誘導(dǎo)作用而發(fā)生改變而產(chǎn)生一些現(xiàn)象，如強(qiáng)的彈性、低的膨脹性、耐沖擊性等。

　　10、金屬基復(fù)合材料的界面類型及各自特點(diǎn)

　　1)類型：I類界面相對(duì)比較平整，只有分子層厚度，界面除了原組成物質(zhì)外，基本不含其它物質(zhì);II類界面為犬牙交錯(cuò)的溶解擴(kuò)散界面，基體的合金元素和雜質(zhì)可能在界面上富集或貧化;III類界面則含有亞微級(jí)的界面反應(yīng)產(chǎn)物層。

　　2)相容性特點(diǎn)：I類界面纖維與基體互不反應(yīng)亦不溶解;II類界面纖維與基體互不反應(yīng)但相互溶解;III類界面纖維與基體反應(yīng)形成界面反應(yīng)層。

　　第二章復(fù)合材料的復(fù)合原理及界面

　　1、彌散增強(qiáng)和顆粒增強(qiáng)的原理

　　1)彌散增強(qiáng)：復(fù)合材料是由彌散顆粒與基體復(fù)合而成，荷載主要由基體承擔(dān)，彌散微粒阻礙基體的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，微粒阻礙基體位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)能力越大，增強(qiáng)效果愈大，微粒尺寸越小，體積分?jǐn)?shù)越高，強(qiáng)化效果越好。

　　2)顆粒增強(qiáng)：復(fù)合材料是由尺寸較大(直徑大于1m)顆粒與基體復(fù)合而成，載荷主要由基體承擔(dān)，但增強(qiáng)顆粒也承受載荷并約束基體的變形，顆粒阻止基體位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的能力越大，增強(qiáng)效果越好;顆粒尺寸越小，體積分?jǐn)?shù)越高，顆粒對(duì)復(fù)合材料的增強(qiáng)效果越好。

　　2、什么是混合法則，其反映什么規(guī)律

　　混合法則(復(fù)合材料力學(xué)性能同組分之間的關(guān)系)：?c??fVf??mVm，Ec=EfVf+EmVm式中?為應(yīng)力，E為彈性模量，V為體積百分比，c、m和f分別代表復(fù)合材料、基體和纖維;

　　反映的規(guī)律：纖維基體對(duì)復(fù)合材料平均性能的貢獻(xiàn)正比于它們各自的體積分?jǐn)?shù)。

    3、金屬基復(fù)合材料界面及改性方法有哪些

　　金屬基復(fù)合材料界面結(jié)合方式：

    ①化學(xué)結(jié)合

    ②物理結(jié)合

    ③擴(kuò)散結(jié)合

    ④機(jī)械結(jié)合。

    界面改性方法：

    ①纖維表面改性及涂層處理，

    ②金屬基體合金化，

    ③優(yōu)化制備工藝方法和參數(shù)。

　　4、界面反應(yīng)對(duì)金屬基復(fù)合材料有什么影響

　　界面反應(yīng)和反應(yīng)程度(弱界面反應(yīng)、中等程度界面反應(yīng)、強(qiáng)界面反應(yīng))決定了界面的結(jié)構(gòu)和性能，其主要行為有：

    ①增強(qiáng)了金屬基體與增強(qiáng)體界面的結(jié)合強(qiáng)度;

    ②產(chǎn)生脆性的界面反應(yīng)產(chǎn)物;

    ③造成增強(qiáng)體損傷和改變基體成分。

　　(責(zé)任編輯：康彥林)

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