研究材料

使用性能組成結(jié)構(gòu)合成與加工研究材料1改善材料性能途徑：

有機纖維，高分子鏈引入第三組分進行共聚、共混；

合成新型的材料；

研制纖維混雜增強的復合材料；

對纖維進行表面處理。改善材料性能途徑：2一、混雜纖維復合材料概述兩種或兩種以上的連續(xù)纖維增強同一種樹脂基體的復合材料稱之為混雜復合材料。樹脂基體有環(huán)氧樹脂、雙馬樹脂和熱塑性樹脂等；增強纖維有玻璃纖維、碳纖維和凱夫拉纖維等的組合。一、混雜纖維復合材料概述兩種或兩種以上的連續(xù)纖維增強同一種樹3界面力學性能復合材料混雜方式混雜纖維復合材料特點混雜纖維復合材料發(fā)展方向界面4混雜復合材料的界面混雜復合材料的界面從概念上說與復合材料的界面含義是一樣的，但在混雜復合材料中由于有兩種以上的纖維，又有不同的混雜形式。因此，在復合材料中所造成的界面將有幾種不同的類型.混雜復合材料的界面5改善界面表面處理：1.表面活化2.表面包覆包覆無機物包覆有機物改善界面表面處理：包覆無機物包覆有機物6混雜復合材料的力學性能混雜纖維復合材料的彈性模量和拉伸強度與單一纖維情況一樣，也可用混合定律處理，但要復雜一些。混雜纖維復合材料的力學行為不僅與組分性質(zhì)、含量有關(guān)，而且與混雜方式也有關(guān)系。界面混雜復合材料的力學性能界面7如圖所示，當混雜復合材料應(yīng)變達到低伸長纖維的斷裂應(yīng)變時，低伸長纖維首先斷裂，即一級拉伸破壞強度。低伸長纖維斷裂后，試樣是否能繼續(xù)承載取決于高伸長纖維的含量。當其含量超過臨界含量時，載荷由高伸長纖維承擔直到整個材料破壞。這時的斷裂強度稱之為二級拉伸破壞強度。如圖所示，當混雜復合材料應(yīng)8縱向彈性模量：混雜復合材料的縱向拉伸彈性模量介于兩種單一纖維復合材料之間。以兩種纖維混雜為例1.當基體對彈性模量有貢獻混雜方式，其起始彈性模量為：

EL=Ef1Vf1+Ef2Vf2+EmVm2.當混雜復合材料應(yīng)變達到低伸長纖維的斷裂應(yīng)變時，低伸長纖維首先斷裂，即一級拉伸破壞時：

EL=Ef2Vf2+EmVm3.假設(shè)基體對復合材料的彈性模量貢獻可以忽略：

EL=（Ef1Vf1+Ef2Vf2）（1-Vm

）縱向彈性模量：92、橫向彈性模量ET：1/ET=Vf/EfT+Vm/EmT1/ET=Vf

2/（EfT1Vf1+EfT

2Vf2）+Vm/EmTEfT為纖維的橫向彈性模量，Vf為總的纖維體積比。2、橫向彈性模量ET：10混雜復合材料的混雜方式1、單向混雜纖維復合材料單向混雜纖維復合材料是通過預(yù)浸料沿一個方向的鋪層來實現(xiàn)的，但其鋪層方式可以是不同的，有層內(nèi)混雜、層間混雜、夾芯混雜和短纖維混雜等四種方式。界面混雜復合材料的混雜方式1、單向混雜纖維復合材料界面11混雜增強復合材料課件122、單向預(yù)浸料角度鋪層混雜2、單向預(yù)浸料角度鋪層混雜133、混雜織物混雜3、混雜織物混雜144、三向編織物混雜三向編織混雜復合材料是一種三維方向上使用不同類型或不同性能的纖維編織復合材料。主要是根據(jù)使用上的要求，工藝上的可實現(xiàn)性來決定的。4、三向編織物混雜155、復合夾層結(jié)構(gòu)混雜復合夾層結(jié)構(gòu)包括單一纖維復合材料的面板與不同形式的夾芯復合；混雜復合材料的面板與不同形式的夾芯復合；或者根據(jù)需要采用不同的內(nèi)外混雜面板與不同的夾芯復合。5、復合夾層結(jié)構(gòu)16混雜復合材料特點：1）結(jié)構(gòu)設(shè)計與材料設(shè)計的統(tǒng)一性?；祀s纖維復合材料可以根據(jù)結(jié)構(gòu)使用性能要求，通過不同類型纖維、不同纖維的相對含量、不同的混雜方式進行設(shè)計，以滿足對復合材料結(jié)構(gòu)和功能兼?zhèn)涞囊?。界面混雜復合材料特點：1）結(jié)構(gòu)設(shè)計與材料設(shè)計的統(tǒng)一性。界面172）擴大構(gòu)件設(shè)計自由度與工藝實現(xiàn)的可能性?；祀s復合材料構(gòu)件的設(shè)計自由度較單一纖維復合材料要大。由于混雜復合材料構(gòu)件工藝實現(xiàn)的可能性超過單一纖維復合材料，相應(yīng)又進一步擴大了構(gòu)件的設(shè)計自由度。如玻璃纖維復合材料飛機機翼的翼尖部位剛度不夠，可在翼尖部位適當使用碳纖維，制成混雜復合材料構(gòu)件來增加剛度。而這種混雜復合材料構(gòu)件的設(shè)計在工藝上是不難實現(xiàn)的。2）擴大構(gòu)件設(shè)計自由度與工藝實現(xiàn)的可能性。183）提高與改善復合材料的某些性能。通過不同類型纖維、不同纖維的相對含量、不同的混雜方式進行設(shè)計可得到不同的混雜纖維復合材料，以提高或改善復合材料的某些性能。3）提高與改善復合材料的某些性能。191.在碳纖維復合材料中用15%玻璃纖維和碳纖維混雜，其沖擊強度較單一碳纖維復合材料提高2~3倍。2.玻璃纖維復合材料的模量較低。如引入50%的碳纖維作為表層，其模量可達到碳纖維復合材料的90%。1.在碳纖維復合材料中用15%玻璃纖維和碳纖維混雜，其沖擊強203.碳纖維、Kevlar纖維等沿纖維軸向具有負的熱膨脹系數(shù)，如與具有正的熱膨脹系數(shù)纖維混雜可以得到預(yù)定熱膨脹系數(shù)的材料，甚至可得到零熱膨脹系數(shù)的材料。這對飛機、衛(wèi)星等用高精密構(gòu)件是非常重要的。3.碳纖維、Kevlar纖維等沿纖維軸向具有負的熱膨脹系數(shù)214）降低制品成本。在性能允許的情況下，用價格低的纖維取代部分高價纖維制成混雜復合材料構(gòu)件可以降低制品成本。另一方面，使用適量高價但高性能的纖維制成混雜復合材料構(gòu)件，獲得材料的高性能/價格比，同樣獲得大的經(jīng)濟效益。4）降低制品成本。22如直升飛機的金屬旋翼槳葉改用混雜復合材料，就材料本身可能增加了成本。但結(jié)構(gòu)改變后，零件數(shù)由原400種減少到100余種，重量減輕40%，同時簡化了生產(chǎn)工藝、縮短了制備周期使用壽命由金屬的幾百小時提高到上萬小時，取得了明顯的經(jīng)濟效益。如直升飛機的金屬旋翼槳葉改用混雜復合材料，就材料本身可能