1、18. 其他高性能增强材料其他高性能增强材料8.1 超高分子量聚乙烯纤维超高分子量聚乙烯纤维8.2 硼纤维硼纤维8.3 SiC纤维纤维8.4 氧化铝氧化铝8.5 颗粒增强颗粒增强2分子量分子量100万以上，万以上，-(CH2-CH2)n-密度：密度：0.9360.964g/cm3热变形温度热变形温度 85，熔点，熔点130136。具有优异的综合性能，它的具有优异的综合性能，它的耐磨损、耐磨损、耐低温、耐腐蚀、自润滑、抗粘附、耐低温、耐腐蚀、自润滑、抗粘附、抗冲击性能抗冲击性能等均列塑料之首等均列塑料之首,被称为被称为“神奇的塑料神奇的塑料” 。 超高分子量聚乙烯超高分子量聚乙烯3u常规的聚乙烯
2、纤维，其结构内的大分子多为折叠式常规的聚乙烯纤维，其结构内的大分子多为折叠式结构。结构。u假设：在纺丝加工过程中，如果能使折叠的大分子假设：在纺丝加工过程中，如果能使折叠的大分子伸直伸直，并，并结晶化结晶化、取向化取向化，就有可能使聚乙烯纤维的，就有可能使聚乙烯纤维的强度和模量强度和模量提高。提高。 折叠41）20世纪世纪30年代提出超强聚乙烯基础理论。年代提出超强聚乙烯基础理论。2）20世纪世纪70年代初，英国年代初，英国Leeds大学大学I.M.Ward教授采用熔教授采用熔融纺丝法得到了融纺丝法得到了中强聚乙烯纤维，中强聚乙烯纤维，转让给美国转让给美国Celanese公司及意大利的公司及意
3、大利的Snia公司，这两个公司分别推出公司，这两个公司分别推出Certran（梭穿）和（梭穿）和Tenfor（推福）商品名的（推福）商品名的超高分子超高分子量的聚乙烯纤维量的聚乙烯纤维3）1979年荷兰年荷兰DSM公司发明了公司发明了凝胶纺丝凝胶纺丝法并申请专利；法并申请专利；同期日本三井石油化学公司开发了同期日本三井石油化学公司开发了增塑纺丝法增塑纺丝法。开始。开始了了高强聚乙烯纤维的生产。高强聚乙烯纤维的生产。4）1990年开始商业化生产。年开始商业化生产。5）1998年宁波大成化纤集团公司、中国石化总公司与中年宁波大成化纤集团公司、中国石化总公司与中国纺织大学材料学院联合研制成超高强高模
4、聚乙烯纤国纺织大学材料学院联合研制成超高强高模聚乙烯纤维。维。5国外超高分子量聚乙烯性能国外超高分子量聚乙烯性能生产公司牌号密度g/cm3拉伸强度MPa弹性模量GPa断裂伸长%荷兰DSM美国AlliedgnalDyneema SK60 SK65 SK75 SK76Spectra 900 1000 20000.970.970.970.970.970.970.9727003000340036002400291030008998107116791011163.53.63.83.83.63.32.96聚乙烯纤维作为聚乙烯纤维作为目前目前一一种有机纤维，它具有种有机纤维，它具有以下四个特点：以下四个特点
5、：、成本较低。、成本较低。7超高强超高强PEPE纤维加工方法纤维加工方法p为了制备高强度的聚乙烯纤维，最重要的是减少为了制备高强度的聚乙烯纤维，最重要的是减少分子末分子末端、分子之间、分子本身的缠结和折叠端、分子之间、分子本身的缠结和折叠，使大分子处于伸，使大分子处于伸直的单相结晶状态。直的单相结晶状态。p从另外一方面说，为了增加纤维的强度，应采用较高分从另外一方面说，为了增加纤维的强度，应采用较高分子量的聚乙烯，而分子量的增加，大分子的缠结和纠缠程子量的聚乙烯，而分子量的增加，大分子的缠结和纠缠程度也会增大，因此在纺丝过程中熔体粘度很高，采用度也会增大，因此在纺丝过程中熔体粘度很高，采用常规
6、常规熔融纺丝技术很难纺丝熔融纺丝技术很难纺丝成形。成形。p利用利用超拉伸技术超拉伸技术可以使可以使折叠的聚乙烯大分子伸直折叠的聚乙烯大分子伸直，并具，并具有结晶化结构，使纤维性能得到根本的改善。有结晶化结构，使纤维性能得到根本的改善。8超高强超高强PEPE纤维加工方法纤维加工方法o 常用方法常用方法:n 纤维状结晶生长法：纤维状结晶生长法： 将将UHMW-PE二甲苯溶液二甲苯溶液加入两个套着圆筒的加入两个套着圆筒的间隙中，在结晶温度下慢慢旋转内筒，一边将结晶间隙中，在结晶温度下慢慢旋转内筒，一边将结晶种子从侧面细管中加入，当它与内筒接触时，便生种子从侧面细管中加入，当它与内筒接触时，便生成聚合
7、物结晶，并以结晶生长相同的速度拉出纤维。成聚合物结晶，并以结晶生长相同的速度拉出纤维。n 粗单晶拉伸法：粗单晶拉伸法： 将将UHMW-PE稀溶液（稀溶液（0.05-0.2%）等温结晶，）等温结晶，进行进行100倍以上超拉伸（倍以上超拉伸（110-130拉伸拉伸320倍）倍）9超高强超高强PEPE纤维加工方法纤维加工方法o 常用方法常用方法:n 凝胶纤维超拉伸法：凝胶纤维超拉伸法： 荷兰矿业公司将荷兰矿业公司将UHMW-PE溶于加入氢化萘的溶于加入氢化萘的石蜡中，形成纤维后在石蜡中，形成纤维后在90-150 经经30倍以上拉伸倍以上拉伸n 英国利兹大学拉伸法：英国利兹大学拉伸法： 用普通的聚乙烯
8、熔体纺丝，然后拉伸用普通的聚乙烯熔体纺丝，然后拉伸极高模量极高模量的聚乙烯纤维的聚乙烯纤维10超高强超高强PEPE纤维加工方法纤维加工方法 是比较常用的是比较常用的高强聚乙烯纤维高强聚乙烯纤维的制备方法。的制备方法。u 以高达以高达100万以上的拉伸链万以上的拉伸链PE为原料，溶于矿为原料，溶于矿物油类的溶剂中，采用凝胶纺丝法得到纤维，物油类的溶剂中，采用凝胶纺丝法得到纤维，再进行超长拉伸。再进行超长拉伸。u 超拉伸过程使纤维的取向度和结晶度大大增加，超拉伸过程使纤维的取向度和结晶度大大增加，从而改善了纤维的力学性能。从而改善了纤维的力学性能。p冻胶纺丝超拉伸法：冻胶纺丝超拉伸法：11 UHM
9、PE半稀溶液半稀溶液喷丝孔喷丝后冷却喷丝孔喷丝后冷却 冻胶原丝冻胶原丝萃取、干燥萃取、干燥30倍以上的热拉伸倍以上的热拉伸纺丝过程：（冻胶纺丝纺丝过程：（冻胶纺丝-超拉伸法）超拉伸法）o （1） 把超高分子量的聚合体溶解成把超高分子量的聚合体溶解成半稀溶液半稀溶液，使它经过纺丝，使它经过纺丝及凝固浴的冷凝，形成含有大量溶剂的凝胶丝条。及凝固浴的冷凝，形成含有大量溶剂的凝胶丝条。o （2） 凝胶丝条经过凝胶丝条经过超倍热超倍热拉伸，同时去除溶剂。拉伸之后，拉伸，同时去除溶剂。拉伸之后，残留在纤维中的残留在纤维中的溶剂可以溶剂可以用用萃取的方法萃取的方法去除，也可以在超倍去除，也可以在超倍拉伸之前
10、萃取。拉伸之前萃取。12工艺流程工艺流程123 561-溶解斧 2-计量泵 3-喷丝头 4-冷却-萃取浴 5-拉伸机构 6-筒子413工艺流程工艺流程o 凝胶丝条的两种结构：凝胶丝条的两种结构： 骨架是骨架是30-40%浓溶液；浓溶液； 微孔中充满微孔中充满PE浓度为浓度为0.4-0.5%的稀溶液的稀溶液p拉伸倍数：拉伸倍数：最低最低20倍倍 拉伸倍数为拉伸倍数为15时，其强度时，其强度0.8GPa; 拉伸倍数从拉伸倍数从15增加到增加到70，纤维强度增加，纤维强度增加5倍倍14 高强度原因：高强度原因：u在冻胶原丝中，几乎所有的溶剂被包含其中，在冻胶原丝中，几乎所有的溶剂被包含其中，因此因此
11、UHMW-PE大分子链的解缠状态被很好地大分子链的解缠状态被很好地保持下来；保持下来；u而且溶液温度的下降，导致冻胶体中超高分子而且溶液温度的下降，导致冻胶体中超高分子量聚乙烯（量聚乙烯（UHMW-PE）折叠链片晶的形成。）折叠链片晶的形成。u通过通过超倍热拉伸冻胶原丝超倍热拉伸冻胶原丝可使可使大分子链充分取大分子链充分取向和高度结晶向和高度结晶，进而使呈折叠链的大分子转变为，进而使呈折叠链的大分子转变为伸直链伸直链，从而制得高强度、高模量纤维。，从而制得高强度、高模量纤维。 15纤维的大分子取向图纤维的大分子取向图超高超高PE普通聚乙烯普通聚乙烯取向度：取向度： 95%； 较低较低;结晶度结
12、晶度: 85%; 14） o 汽油汽油 o 甲苯甲苯 o 不受影响不受影响 影响较小影响较小 严重影响严重影响2425超高分子量聚乙烯纤维的用途超高分子量聚乙烯纤维的用途1. 防护产品：防护产品：(1)防弹背心：防弹背心：(2)防割手套、击剑套服；防割手套、击剑套服；2. 绳索和网；绳索和网；3. 轻型复合装甲；轻型复合装甲；4. 军用头盔。军用头盔。26各类头盔性能比较各类头盔性能比较头头 盔盔 类类 型型质量质量(g)V50值值(m/s)能量吸收能量吸收(J/Kg/)纯纯PE纤维纤维85058026纯纯PE纤维纤维/钢钢128062521US PASQT 芳芳纶纶130062019US 试
13、验芳纶试验芳纶 HT102061025UK纯尼龙纯尼龙90035010传统钢盔传统钢盔+衬垫衬垫1470430827对对9mm子弹的防护子弹的防护 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2面密度面密度(Kg/m2)芳纶芳纶450430410390370350 派拉姆弹速度派拉姆弹速度(m/s) PE纤维纤维28断裂强度和绳子质量断裂强度和绳子质量强度（强度（t）绳索（绳索（Kg/100m）PE纤维芳纶钢29 硼纤维硼纤维o 用作先进复合材料的增强材料用作先进复合材料的增强材料u 1911年坦克塞柯（年坦克塞柯（TEXACO）实验公司用）实验公司用气相沉积气
14、相沉积法制法制得高强度、高模量、低密度的得高强度、高模量、低密度的硼纤维硼纤维；u 1959年用年用硼的卤化物硼的卤化物还原法得到还原法得到高强度无定形高强度无定形的硼的硼纤维；纤维；u 1960年美国空军材料实验室将年美国空军材料实验室将硼纤维应用于飞机结硼纤维应用于飞机结构件构件上。上。30 硼纤维硼纤维8.2.1 硼纤维制造方法：硼纤维制造方法： 化学气相沉积法（化学气相沉积法（Chemical Vapor Depositions, CVD）u硼熔点硼熔点2050、脆硬，不能用熔融拉丝法制备。、脆硬，不能用熔融拉丝法制备。u通过气相沉积法将还原的硼（通过气相沉积法将还原的硼（B）蒸气沉积
15、到其他）蒸气沉积到其他纤维上可制得纤维上可制得B-W、B-C、B-Al含芯纤维含芯纤维31 硼纤维硼纤维u将所需将所需金属或非金属的化合物盐金属或非金属的化合物盐（主要为（主要为挥发性卤挥发性卤化物化物）气化，与）气化，与H2等气体一起加热，并使其与基体接等气体一起加热，并使其与基体接触。由于热分解或还原反应，就可以使金属或化合物触。由于热分解或还原反应，就可以使金属或化合物在基体上析出。在基体上析出。u两种方法：两种方法： 硼的氢化物（硼的氢化物（B2H6，B5H12）热分解；）热分解； 硼的卤化物（三氯化硼）还原；硼的卤化物（三氯化硼）还原；8.2.1 硼纤维制造方法：硼纤维制造方法： 化
16、学气相沉积法（化学气相沉积法（Chemical Vapor Depositions, CVD）32o 热分解法热分解法得到硼纤维：得到硼纤维： 芯线为玻璃纤维或铝丝，硼纤维使用温度低芯线为玻璃纤维或铝丝，硼纤维使用温度低（316-816），硼纤维强度低，密度低。），硼纤维强度低，密度低。o 硼卤化物还原法硼卤化物还原法得到硼纤维：得到硼纤维： 芯线为钨丝或碳纤维，硼纤维使用温度高，强芯线为钨丝或碳纤维，硼纤维使用温度高，强度高。度高。 硼纤维硼纤维33（1）卤化法制备硼纤维工艺卤化法制备硼纤维工艺（a）卤化物制备钨芯）卤化物制备钨芯BF W丝（直径丝（直径12.5um） 清洗室（清洗室（H2，
17、1200） 沉积室沉积室 2BCl3+3H2 2B+6HCl) 涂覆室（保护层，涂覆室（保护层，B4C3，厚，厚24um） 钨芯钨芯BF（直径约（直径约100um）1350工艺流程工艺流程34 沉积效果评价沉积效果评价u BCl3钨丝上沉积率：钨丝上沉积率：2u 沉积速率：两磅沉积速率：两磅/周周总结：生产成本高，沉积效率低总结：生产成本高，沉积效率低35（b）卤化物制备碳芯）卤化物制备碳芯BF 碳纤维丝（直径碳纤维丝（直径33um） 裂解石墨室（裂解石墨室（H2CH4） 沉积室（沉积室（2BCl3+3H2 2B+6HCl) ） 涂覆室（保护层，涂覆室（保护层，B4C3，厚，厚24um） 碳芯
18、碳芯BF1350工艺流程工艺流程36 沉积效果评价沉积效果评价u BCl3碳纤维上沉积率：碳纤维上沉积率：40u 生产成本较生产成本较W芯芯BF有所降低有所降低37硼纤维H2+BCl3H2+HClH2反应区预热区芯线卷线轴硼纤维的制备硼纤维的制备卤化物还原卤化物还原u 将将BCl3与作为载体的与作为载体的H2一起加热，并使其在钨丝或者碳丝上流过，发一起加热，并使其在钨丝或者碳丝上流过，发生下述反应。生下述反应。2BCl3+3H22B+6HCl u 则可在细丝上析出硼，以适当的速度拉卷细丝，则可以得到硼纤维。则可在细丝上析出硼，以适当的速度拉卷细丝，则可以得到硼纤维。 38（2 2）有机金属法制
19、备硼纤维工艺）有机金属法制备硼纤维工艺 工艺流程工艺流程Al芯芯BF 硼的有机金属化合物硼的有机金属化合物（三乙基硼，硼烷系化合物等）（三乙基硼，硼烷系化合物等）高温分解高温分解 （600，底丝（铝等），底丝（铝等）39制备效果品价（制备效果品价（与卤化法比较与卤化法比较）1）以铝丝代替）以铝丝代替CF和和W丝丝2）沉积温度低于）沉积温度低于600（远小于（远小于1350）3）制备的铝芯）制备的铝芯-BF使用温度和性能降低使用温度和性能降低 总结：成本低但制备的总结：成本低但制备的BF质量下降质量下降 。40（3） BF力学特点力学特点硼纤维主要用于聚合物基和铝基复合材料硼纤维主要用于聚合物基
20、和铝基复合材料41硼纤维的性能和用途：硼纤维的性能和用途：u 高的比强度和比模量高的比强度和比模量 用于军用飞机、航天飞机及体育器材上，用于军用飞机、航天飞机及体育器材上，但价格昂贵但价格昂贵。u 热性能热性能：熔点熔点2000，可作耐高温材料。，可作耐高温材料。u 化学性能化学性能：化学稳定性好。化学稳定性好。 常温下，硼是比较惰性材料常温下，硼是比较惰性材料 在高温下，容易和大多数金属反应。在制造金属基复材时，在高温下，容易和大多数金属反应。在制造金属基复材时，表面需要沉积涂层表面需要沉积涂层。42制备工艺：化学气相沉积（制备工艺：化学气相沉积（卤化法卤化法） 2BCl 3 + 3H 2
21、2B + 6HCl 中心是碳纤维或钨纤维中心是碳纤维或钨纤维43球 拍44o 1960年由美国空军材料试验室研制成功年由美国空军材料试验室研制成功o 1966年生产得到连续纤维年生产得到连续纤维采用化学气相沉采用化学气相沉积法积法o 1975年，日本东北大学一教授开发了直接从聚年，日本东北大学一教授开发了直接从聚合物纺丝制成碳化硅纤维合物纺丝制成碳化硅纤维烧结法烧结法o 1982年，国防科技大学制得年，国防科技大学制得SiC纤维纤维碳化硅纤维碳化硅纤维（SiC）p制备方法：制备方法：u化学气相沉积法化学气相沉积法u先驱体法制备先驱体法制备SiC纤维（烧结法）纤维（烧结法）45 烷基硅烷烷基硅烷
22、 （氯甲基硅烷）（氯甲基硅烷） 氢气氢气 高温分解高温分解 （ W W或或C C丝）丝） W W芯芯- -碳化硅纤维碳化硅纤维 或或C C芯碳化硅纤维芯碳化硅纤维8.3.1 化学气相沉积法制备化学气相沉积法制备SiC纤维纤维碳化硅纤维碳化硅纤维CH3 SiCl3 + H2 SiC + HCl 将基体丝连续通过玻璃将基体丝连续通过玻璃管状反应器，并在加热管状反应器，并在加热到到1200 1300 C的的同时通入适量的氯硅烷同时通入适量的氯硅烷与氢气的混合反应气体与氢气的混合反应气体,反应气体在热丝上发生反应气体在热丝上发生热解反应生成热解反应生成SiC。46聚碳硅烷聚碳硅烷纺丝纺丝聚碳硅烷纤维聚
23、碳硅烷纤维N2下高温处理下高温处理NicalonNicalon（尼卡隆）（尼卡隆）8.3.2 先驱体法制备先驱体法制备SiC纤维纤维1975 年由日本矢岛教授首先研制成功。年由日本矢岛教授首先研制成功。 有有Nicalon（尼卡隆）（尼卡隆） 和和Tyranno（奇拉隆）两（奇拉隆）两种商品。纤维呈束状，每束种商品。纤维呈束状，每束500根左右，每根纤维根左右，每根纤维10m左右。左右。 478.3.2 先驱体法制备先驱体法制备SiC纤维纤维聚碳硅烷聚碳硅烷纺丝纺丝聚碳硅烷纤维聚碳硅烷纤维N21300 C碳化碳化SiC纤维纤维(烧结法，有机聚合物转化法烧结法，有机聚合物转化法)不熔化聚碳硅烷纤
24、维不熔化聚碳硅烷纤维不熔化处理不熔化处理200 C预氧化预氧化488.3.3 SiC纤维的典型性能纤维的典型性能常用于金属基和陶瓷基复合材料常用于金属基和陶瓷基复合材料1）高强度、高模量）高强度、高模量2）耐高温、耐腐蚀）耐高温、耐腐蚀3）与金属相容性好（）与金属相容性好（SiC/Ti 航空）航空） 1. 拉伸强度大，弹性模量高拉伸强度大，弹性模量高 2. 耐热性好，氧化气氛中也能使用，可作耐热材料耐热性好，氧化气氛中也能使用，可作耐热材料 3. 耐药品性优异，可作耐腐蚀材料耐药品性优异，可作耐腐蚀材料 4. 与金属的反应性好，浸渍性良好，可增强铝金属基体，也与金属的反应性好，浸渍性良好，可增
25、强铝金属基体，也可作陶瓷、树脂增强材料可作陶瓷、树脂增强材料 5. 密度小，具有半导体性密度小，具有半导体性uNicalon的性能和用途的性能和用途49各种各种SiC纤维的性能比较纤维的性能比较纤维纤维密度密度（g/cm3）弹性模量弹性模量（GPa）拉伸强度拉伸强度 （MPa）比模量比模量( GPa/g/cm3)比强度比强度（MPa/g/cm3）NicalonCVD-W芯芯CVD-C芯芯Tyranno晶须晶须2.602.603.43.02.43.225025040040028070025002500360036002400 2000096.296.2117.6133.3116.7218.896
26、1.5961.51058.81200.01000.06250.050陶瓷纤维和布陶瓷纤维和布51陶瓷增强复合材料陶瓷增强复合材料52 8.4 氧化铝纤维氧化铝纤维o 陶瓷纤维的一种，陶瓷纤维的一种，20世纪世纪70年代开始发展，年代开始发展，多晶体纤维多晶体纤维o 主要组分：主要组分：u Al2O3为主要成分，还有为主要成分，还有SiO2、B2O3u Al2O3含量大于含量大于70%氧化铝纤维氧化铝纤维u Al2O3含量小于含量小于70%硅酸铝纤维硅酸铝纤维538.4.1 氧化铝纤维制造方法氧化铝纤维制造方法1. 杜邦法（淤浆法）：杜邦法（淤浆法）：-氧化铝纤维氧化铝纤维o 杜邦公司杜邦公司采
27、用泥浆法生产，商品名生产，商品名Alumina，Al2O3含量含量99.5%。o 将微细的 - Al2O3颗粒与粘接剂等制成一定黏度的浆料(称为泥浆或淤浆)；将泥浆进行纺丝。 再经焙烧后，得到氧化铝纤维。-氧化铝粉末氧化铝粉末(0.5m)+Al(OH)3+MgCl2混合液混合液干法纺丝干法纺丝烧结处理烧结处理1300通过通过含含硅硅气体气体150054o 美国3M公司生产，商品名Nextel 312o 组分：62%Al2O3、14%B2O3、24%SiO28.4.1 氧化铝纤维制造方法氧化铝纤维制造方法 2. 溶胶溶胶-凝胶凝胶(sol-gel)法法：-氧化铝纤维氧化铝纤维Al2O3+硅溶胶硅
28、溶胶+硼酸硼酸纺丝纺丝预烧结预烧结900 高温烧结高温烧结1000 以上以上凝胶55o 日本住友化学公司制备，商品名Altexo 化学组分： 85%Al2O3、15%SiO28.4.1 氧化铝纤维制造方法氧化铝纤维制造方法 3. 预聚合法（预聚合法（住友法）住友法）： -氧化铝纤维氧化铝纤维 聚铝硅烷聚铝硅烷加等量水，经水解、聚合水解、聚合得到聚合度为聚合度为100的聚铝氧烷的聚铝氧烷； 将聚铝氧烷溶于有机溶剂中聚铝氧烷溶于有机溶剂中，再加入提高耐热性的硅酸酯等辅助剂，制成制成黏稠液，经浓缩、脱气，得到先驱体先驱体纺丝液纺丝液； 采用干法纺丝干法纺丝，得到聚铝氧烷先驱丝(AlR3)。 将先驱丝
29、在600加热，使其侧基团分解逸出使其侧基团分解逸出，再在9501000进行焙烧，即得到连续束丝氧化铝纤维。568.4.2 氧化铝纤维的性能比较氧化铝纤维的性能比较生 产公 司密度g/cm3纤维直径m强 度cN/dtex模 量cN/dtex熔 点 最高使用温度杜邦法Alumina3.9515-253.5-5.2962.0204511003M法Nextel2.50116.960020401300卜内门Saffil3.4033.0294.120401600住友法Altex3.2098.125020401300578.4.3 氧化铝纤维的用途氧化铝纤维的用途o 耐热性好，电绝缘性好，表面活性好，可与树
30、耐热性好，电绝缘性好，表面活性好，可与树脂和金属复合脂和金属复合o 可以做耐火、隔热、防火、摩擦制动、高温过可以做耐火、隔热、防火、摩擦制动、高温过滤、劳动保护等产品滤、劳动保护等产品58拉伸应变，拉伸应变，%拉伸应力拉伸应力, GPa各种纤维的应力各种纤维的应力-应变曲线应变曲线59比强度，比强度，MPa / ( g / cm 3 )60碳纤维具有较强的比强度、比模量和性能价格比碳纤维具有较强的比强度、比模量和性能价格比纤维的性能价格比列表纤维的性能价格比列表61 用以改善复合材料用以改善复合材料力学性能力学性能、提高、提高断裂性断裂性、耐磨耐磨性性和和硬度硬度、增进、增进耐腐蚀性耐腐蚀性能
31、能的颗粒状材料，称为的颗粒状材料，称为。(1)，可根据不同的性能要求选用不同，可根据不同的性能要求选用不同的颗粒增强体。的颗粒增强体。(2)颗粒增强体颗粒增强体，易于批量生产。，易于批量生产。62u颗粒增强体的颗粒增强体的为为3.510um，最细的为纳米级，最细的为纳米级(1100nm)，最粗的颗粒粒径大于，最粗的颗粒粒径大于30um。u 按照按照，颗粒增强体可以分为，颗粒增强体可以分为和和两种。两种。u 在复合材料中，颗粒增强体的在复合材料中，颗粒增强体的通常约为通常约为1520%，特殊的也可达特殊的也可达5%75%。u目前使用的目前使用的有有CaCO3, SiO2 滑石粉、滑石粉、SiC、
32、TiC、B4C、WC、Al2O3、MoS2、Si3N4、TiB2、BN、C(石墨石墨)。63p颗粒在颗粒在基体中基体中还可以还可以，目的是，目的是降低成本降低成本，提高提高导电性导电性、屏蔽性屏蔽性或或耐磨性耐磨性。641. 刚性颗粒增强体刚性颗粒增强体 也叫也叫陶瓷颗粒增强体陶瓷颗粒增强体 主要是指具有主要是指具有高强度高强度、高模量高模量、耐热耐热、耐磨耐磨、耐高温耐高温的陶瓷和石墨等的陶瓷和石墨等非金属非金属颗粒。颗粒。 如：碳化硅、氧化铝、氮化硅、碳化钛、碳如：碳化硅、氧化铝、氮化硅、碳化钛、碳化硼、石墨、细金刚石等。化硼、石墨、细金刚石等。p颗粒增强体以很细的粉状（一般在颗粒增强体以
33、很细的粉状（一般在10um以下）加以下）加入到金属基和陶瓷基中起提高耐磨、耐热、强度、入到金属基和陶瓷基中起提高耐磨、耐热、强度、模量和韧性的作用。模量和韧性的作用。65加入加入体积为体积为30、粒径为、粒径为0.3um的的Al2O3颗粒，材料颗粒，材料在在300 时时的拉伸强度仍可达的拉伸强度仍可达220MPa，并且所加入的并且所加入的，复合材料的，复合材料的。加入体积为加入体积为20的的TiC颗粒，可使其颗粒，可使其韧性提高韧性提高5。u例：例：66 主要为主要为。p一般是加入到一般是加入到陶瓷、玻璃和微晶玻璃陶瓷、玻璃和微晶玻璃等脆性基体等脆性基体中，目的是中，目的是，如，如A12O3中加入中加入Al，WC中加入中加入Co等。等。使材料的韧性显著提高，但使材料的韧性显著提高，但会有所下降。会有所下降。67常用颗粒增强体的性能常用颗粒增强体的性能68作业：o 为了最大程度的利用碳纤维的增强作用，请为了最大程度的利用碳纤维的增强作用，请利用所学知识，设计出合理的方案将碳纤维利用所学知识，设计出合理的方案将碳纤维作为增强剂增强聚乙烯基体作为增强剂增强聚乙烯基体
