1、第三节复合材料第三节复合材料 金属材料有哪些物理性质的通性？提示有金属光泽、不透明性，导电、导热性，延展性。合金材料有哪些突出优点？你能从中得到哪些启发？提示熔点低，密度介于成分金属间，机械强度高，金属间的组合能够改变原有性能，其他材料间的组合是否也能得到相同效果。新型无机非金属材料有哪些突出特点？提示耐高温不易变质及一些新的特殊功能。123 1了解复合材料的概念。2了解复合材料的基本组成、优点。3认识常见的复合材料及其用途。概念 将_的材料经_而制成的材料。组成 复合材料笃学笃学一一认识复合材料认识复合材料1.2两种或两种以上性质不同两种或两种以上性质不同特殊加工特殊加工基体：起基体：起_作
2、用作用_：起：起_作用作用增强体增强体黏结黏结骨架骨架优点优点既保持了既保持了_的特点，又使各组分之间的特点，又使各组分之间_，形成了形成了_原材料的特性。原材料的特性。3原有材料原有材料协同作用协同作用优于优于 4分类 生产、生活中常用的复合材料(1)玻璃钢笃学二笃学二形形色色的复合材料形形色色的复合材料1.组成组成:基体：基体：_增强体：增强体：_合成树脂合成树脂玻璃纤维玻璃纤维性能：具有强度高、密度小、韧性好、耐腐蚀、耐磨、耐性能：具有强度高、密度小、韧性好、耐腐蚀、耐磨、耐 撞、绝缘、产品美观、制造方便等优良特性撞、绝缘、产品美观、制造方便等优良特性应用：可广泛用于制作小型娱乐设施、管
3、道、化工设施、应用：可广泛用于制作小型娱乐设施、管道、化工设施、小型建筑等小型建筑等(2)碳纤维复合材料组成：组成：基体：基体：_增强体：增强体：_合成树脂合成树脂碳纤维碳纤维性能：韧性性能：韧性_，强度，强度_，质量，质量_应用：纺织机械和化工机械的制造，人体组织中韧带的制应用：纺织机械和化工机械的制造，人体组织中韧带的制 作，制造高尔夫球杆、网球拍等体育用品作，制造高尔夫球杆、网球拍等体育用品好好高高轻轻 2.航空、航天领域中的复合材料(1)机翼、机身、导弹壳体和尾翼中的复合材料机翼、机身、导弹壳体和尾翼中的复合材料(2)机身隔热复合材料机身隔热复合材料 元素及其化合物的组成和性质与复合材
4、料性能的关系如何？提示元素及其化合物的组成和性质与复合材料性能密切相关，如以陶瓷为基体的复合材料就保持了陶瓷耐高温的性质。【慎思慎思1】复合材料有哪些优点？复合材料有哪些优点？提示提示复合材料既能保持原来材料的长处，又能弥补单一复合材料既能保持原来材料的长处，又能弥补单一材料的不足，具有高强度、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优材料的不足，具有高强度、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优良性能。良性能。【慎思慎思2】判断正误(1)复合材料一定由两种或两种以上的材料制成 ()(2)复合材料既保持了原材料的优点，又优于原材料()(3)在复合材料中，基体起骨架作用 ()(4)在复合材料中，增强体起骨架作用 ()(5)
5、将不同性质的材料经简单混合便成复合材料 ()(6)合金属于复合材料 ()(7)复合材料中的两部分作用相同 ()提示(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)【慎思慎思3】学习心得：生产、生活中各式各样的材料是组成现代文明的重要物质，很多材料根据组成、结构、性质用途有不同的分类，现将常见的分类情况总结如下：要点一要点一 复合材料的分类复合材料的分类 材 料 下列叙述合理的是 ()。A构成普通钢和不锈钢的主要元素都是铁，因此它们的 化学性质完全相同 B金属材料都是导体，非金属材料都是绝缘体 C复合材料性能优良，但没有固定的熔、沸点 D光导纤维非常细，导光能力非常强，能同时传输大量 信息，光导纤维是
6、由硅晶体制成的【例例1】解析不锈钢中掺杂了铬、锰等金属，其化学性质比钢更加稳定，A项错误；金属材料具有良好的导电性，是导体，部分非金属材料也具有导电性，如石墨，B项错误；复合材料为混合物，没有固定的熔、沸点，C项正确；光导纤维在通讯、能量传输、信息处理、遥测遥控等方面有重要的应用，但光导纤维是由SiO2制成的，D项错误。答案C 常见复合材料材料材料名称名称基体基体增强体增强体主要性能主要性能主要用途主要用途玻璃钢玻璃钢合成合成树脂树脂玻璃纤维玻璃纤维强度高，密度强度高，密度小，耐化学腐小，耐化学腐蚀，绝缘性和机蚀，绝缘性和机械加工性能好械加工性能好娱乐设施、运娱乐设施、运输罐、电话输罐、电话亭
7、、餐桌椅等亭、餐桌椅等碳纤维碳纤维增强复增强复合材料合材料合成合成树脂树脂碳纤维碳纤维韧性好，强度韧性好，强度高，质轻高，质轻高尔夫球杆、高尔夫球杆、球拍、钓鱼球拍、钓鱼竿、赛车等竿、赛车等材料材料名称名称基体基体增强体增强体主要性能主要性能主要用途主要用途航空复航空复合材料合材料金属金属最广泛的是碳纤最广泛的是碳纤维，还有硼纤维，还有硼纤维、碳化硅纤维维、碳化硅纤维和氧化铝纤维等和氧化铝纤维等耐高温，强耐高温，强度高，导电度高，导电性好，不吸性好，不吸湿和不易老湿和不易老化化飞机、火箭的飞机、火箭的机翼和机身，机翼和机身，导弹的壳体、导弹的壳体、尾翼尾翼航天复航天复合材料合材料陶瓷陶瓷多为碳
8、纤维、碳多为碳纤维、碳化硅纤维或氧化化硅纤维或氧化硅纤维硅纤维耐高温、韧耐高温、韧性强性强航天飞机机身航天飞机机身 下列各材料中属于复合材料的是 ()。A不锈钢 B钢化玻璃 C光导纤维 D航天器外层的隔热陶瓷瓦解析不锈钢是含镍、铬的合金，钢化玻璃是由普通玻璃经过热处理而形成的，光导纤维的主要成分是SiO2，这些都不是复合材料；隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的，增强体多为碳纤维、碳化硅纤维或氧化硅纤维，基体的主要成分有Al2O3陶瓷、SiO2陶瓷、Si3N4陶瓷等，属于复合材料。答案D【体验体验1】我国及美国、日本等国家都已研制出一种陶瓷柴油机，这种柴油机的发动机部件的受热面是用一种耐高温且不
9、易传热的材料来制造的，这种材料是 ()。A氧化铝陶瓷 B氮化硅陶瓷 C光导纤维 D玻璃钢【体验体验2】解析氧化铝陶瓷是一种耐高温结构材料，经常用来做高级耐火材料，导热性好。光导纤维是一种玻璃纤维，主要用于通讯、医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明等许多方面。玻璃钢是一种复合材料，强度高而密度小，经常用于游乐车、水上游艇、餐桌椅等产品的生产。而氮化硅陶瓷是一种超硬物质，本身具有润滑性且耐磨损，耐高温且不易传热，不仅可以提高柴油机质量、节省燃料，而且能提高热效率，可用于制造发动机部件的受热面。答案B 无机非金属材料、金属材料、复合材料是组成不同的三种类型的材料，各自具有其独特的性能。要点二要点
10、二|无机非金属材料、金属材料、复合材料无机非金属材料、金属材料、复合材料 的比较的比较无机非金属无机非金属材料材料金属材料金属材料复合材料复合材料形形成成传统无机非传统无机非金属材料是金属材料是以含硅物质以含硅物质为原料高温为原料高温烧制而成的烧制而成的纯金属材料可由金纯金属材料可由金属单质经过形状改变属单质经过形状改变或表面处理而成；或表面处理而成；合金由两种或两种合金由两种或两种以上的金属以上的金属(或金属或金属和非金属和非金属)熔合而成熔合而成将两种或两种将两种或两种以上性质不同以上性质不同的材料经特殊的材料经特殊加工而制成的加工而制成的材料，由基体材料，由基体和增强体组成和增强体组成无
11、机非金属材料无机非金属材料金属材料金属材料复合材料复合材料性性能能传统无机非金传统无机非金属材料大多具有属材料大多具有稳定性强、硬度稳定性强、硬度高、熔点高、难高、熔点高、难溶于水、绝缘性溶于水、绝缘性好、耐腐蚀等特好、耐腐蚀等特点，但质脆、抗点，但质脆、抗冲击性差；冲击性差；新型无机非金新型无机非金属材料能承受高属材料能承受高温，强度高，具温，强度高，具有电学特性、光有电学特性、光学特性、生物功学特性、生物功能等特性能等特性纯金属具有良好纯金属具有良好的可塑性、较好的的可塑性、较好的导电性和导热性，导电性和导热性，抗腐蚀性能差；抗腐蚀性能差；合金具有良好的合金具有良好的物理、化学或机械物理、
12、化学或机械性能，在许多方面性能，在许多方面优于各成分金属，优于各成分金属，如硬度大、熔点低如硬度大、熔点低等，改变原料的配等，改变原料的配比以及改变生成合比以及改变生成合金的条件等，可以金的条件等，可以制得具有不同性能制得具有不同性能的合金的合金既保持了原材料既保持了原材料的特点，又使各的特点，又使各组分之间协同作组分之间协同作用，形成了优于用，形成了优于原材料的特性。原材料的特性。根据原材料的不根据原材料的不同会表现不同的同会表现不同的性能性能无机非金属材料无机非金属材料金属材料金属材料复合材料复合材料实实例例传统无机非金属传统无机非金属材料主要有玻璃、材料主要有玻璃、水泥、陶瓷等；水泥、陶
13、瓷等；新型无机非金属新型无机非金属材料包括光导纤材料包括光导纤维、高温结构陶维、高温结构陶瓷、生物陶瓷、压瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等电陶瓷等金、银、金、银、铜、钛等；铜、钛等；铝合金、钢铝合金、钢铁、不锈钢等铁、不锈钢等玻璃钢、碳纤维玻璃钢、碳纤维增强复合材料、增强复合材料、纤维增强陶瓷等纤维增强陶瓷等 下列关于材料的叙述中，不正确的是 ()。A传统的无机物材料虽有不少优点，但质脆、抗冲击性差 B有机合成材料耐腐蚀、耐高温、抗老化，广泛应用于社会 生活的各方面 C钢的硬度大、强度大，但耐腐蚀性差 D纤维增强陶瓷是一类新型的有发展前景的材料，目前最 主要的应用领域是航空、航天工业【例例2】解析传统
14、无机物材料质脆、抗冲击性差，A项正确；有机合成材料耐腐蚀、不耐高温、易老化，故B项错误；钢是常见金属材料，硬度大、强度大、易被腐蚀，C项正确；以陶瓷做基体、纤维做增强体的复合材料质轻、耐高温、耐腐蚀、强度高，广泛应用于航空、航天工业，D项正确。答案B 单一材料的优缺点材料材料 实实 例例优点优点缺点缺点金属金属材料材料钢铁钢铁钢铁硬度大，强度钢铁硬度大，强度较高，耐热性较较高，耐热性较强；钢的韧性较好强；钢的韧性较好钢铁耐腐蚀性钢铁耐腐蚀性差；生铁较脆，差；生铁较脆，机械加工性能差机械加工性能差无机非无机非金属材金属材料料普通普通玻璃玻璃硬度大，透明性硬度大，透明性好，表面光滑，耐好，表面光滑
15、，耐腐蚀性强，耐热性腐蚀性强，耐热性强强很脆，机械加工很脆，机械加工性能差性能差有机合有机合成材料成材料塑料塑料韧性强，可塑性韧性强，可塑性好，耐腐蚀性强好，耐腐蚀性强易燃烧，耐热性易燃烧，耐热性差、易老化差、易老化 某复合材料是以人工碳纤维为增强体、金属钛为基体复合而成的。估计这种材料具有的性质或用途是()。耐高温不耐热导电、导热不导电、不导热可用于飞机机翼可用于导弹的壳体 A B C D解析以碳纤维为增强体、金属钛为基体的复合材料应兼有增强体和基体的优点。碳纤维熔点高、硬度大，金属钛熔点高、导电、导热，二者的密度都较小。因此，该碳纤维增强复合材料具有耐高温、导电、导热、密度小的特点，可用于
16、制造飞机机翼和导弹壳体。答案A【体验体验3】普通玻璃、普通钢和玻璃钢是三种不同的材料，它们在性能方面差别很大，请完成下表：【体验体验4】普通玻璃普通玻璃普通钢普通钢玻璃钢玻璃钢组成元素组成元素或物质或物质材料类别材料类别用途用途 答案普通玻璃普通玻璃普通钢普通钢玻璃钢玻璃钢组成元素组成元素或物质或物质Na2SiO3、CaSiO3、SiO2等等Fe、C玻璃纤维玻璃纤维合成树脂合成树脂材料类别材料类别传统无机传统无机非金属材料非金属材料金属材料金属材料 复合材料复合材料用途用途做建筑材料，做建筑材料，制化学仪器制化学仪器做建筑材做建筑材料，料，制钢轨、制钢轨、钢丝等钢丝等制游乐制游乐车、运输车、运
17、输罐、餐桌罐、餐桌椅等椅等 问题提出 氮化铝(AlN)是一种新型无机材料，广泛应用于集成电路生产领域。某氮化铝样品中可能含有碳杂质。如何检验杂质成分及测定氮化铝的质量分数？猜想使氮化铝样品和NaOH溶液反应AlNNaOH3H2O=NaAl(OH)4NH3，根据反应中所生成氨气的体积来测定样品中氮化铝的质量分数，并根据实验现象来确定杂质成分。实验探究二十一实验探究二十一 新型无机非金属材料氮化铝新型无机非金属材料氮化铝 质量分数测定质量分数测定【探究过程探究过程】实验探究如下图所示装置，实验有关操作为：检验装置的气密性；检验装置的气密性；往圆底烧瓶中放入往圆底烧瓶中放入AlN样品样品w g，并向广口瓶中加入水和，并向广口瓶中加入水和植物油；植物油；用分液漏斗往圆底烧瓶中加入一定体积的过量的浓用分液漏斗往圆底烧瓶中加入一定体积的过量的浓NaOH溶液；溶液；读取收集到的水的体积。读取收集到的水的体积。结论(1)若收集到水的体积为a L(转化为标准状况)，则AlN的质量分数为_。(2)实验结束，若烧瓶中还有固体，则样品中含有的杂质为碳。
