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1、轻型结构材料轻型结构材料10应化（应化（1）班魏美秀、陈小霞、许文华）班魏美秀、陈小霞、许文华2012-11-21Your site hereLOGO分类分类1铝锂合金2纤维材料Your site hereLOGO一、铝锂合金一、铝锂合金v铝锂合金发展史：v1.1825年丹麦的奥斯特以无水三氯化铝与钾汞齐作用，在蒸发去汞后得到金属铝。v2.1854年德维尔用金属钠还原氯化钠和氧化铝的熔盐，也能制得金属铝。v3.1886年美国霍尔和法国埃鲁分别发明的电解氧化铝和冰晶石熔盐的制铝法。v4.1983年在巴黎国际航空博览会上，世界上两家最大的铝合金生产企业英国阿尔康铝业公司和美国阿尔考铝业公司，同时宣
2、布研制成功新的革命性材料铝锂合金。专家们认为，铝锂合金是从1943年发明铝锌系高强合金以来，铝合金研究和开发的又一个里程碑。Your site hereLOGO铝锂合金的特点铝锂合金的特点密度低比强度比刚度高耐热性和抗应力低温性能好具有良好的耐腐蚀性能具有非常好的超塑性Your site hereLOGOn铝锂合金优点v锂是世界上最轻的金属元素。把锂作为合金元素加到金属铝中，就形成了铝锂合金。加入锂之后，可以降低合金的比重，增加刚度，同时仍然保持较高的强度、较好的抗腐蚀性和抗疲劳性以及适宜的延展性。v因为这些特性，这种新型合金受到了航空、航天以及航海业的广泛关注。正是由于这种合金的许多优点，吸
3、引着许多科学家对它进行研究，铝锂合金的开发事业犹如雨后春笋般迅速发展起来了。新材料是航空航天技术的重要基础，航空新材料是航空航天技术的重要基础，航空航天技术的发展又不断对材料科学提出新的问航天技术的发展又不断对材料科学提出新的问题和要求。铝锂合金是近十几年来航空金属材题和要求。铝锂合金是近十几年来航空金属材料中发展最为迅速的一个领域。料中发展最为迅速的一个领域。铝锂合金是航空技术一种新材料铝锂合金是航空技术一种新材料Your site hereLOGO铝锂合金的航空应用铝锂合金的航空应用vAl-Li合金已经在军用飞机、民用客机和直升飞机上使用或试用，主要用于机身框架、襟翼翼肋，垂直安定面、整流
4、罩、进气道唇口、舱门、燃油箱等等。早在20世纪50年代，美国就开发了x2020铝锂合金后来用来取代7075用于RA-SC预警机。美国一公司将C-155铝锂合金用于波音777和空中客车A330/340飞机的垂尾和平尾，该合金比普通铝合金有更好的抗疲劳性能和高的强度。v其中A330/340飞机每架使用Al-Li合金650kg，可使飞机减重达4250kg，可以提高有效载荷及降低燃料消耗。麦道公司的C-17运输机使用了铝锂合金板材和挤压型材制造货舱的地板梁、襟翼副翼蒙皮等结构，用量达2.8t，比用普通铝合金减重208kg，法国幻影式战斗机上也大量应用铝锂合金，其成本低于热固塑料和金属基复合材料Al-L
5、i合金在俄罗斯的航天业中也有很多的应用。俄罗斯在1450合金基础上添加0.20%的Sc元素研制出1460合金，有更优良的性能，将其应用于大型运载火箭“能源号”的结构件上。此外，还用在其它火箭、“暴风雪”号航天飞机和空间站的结构件上。v Your site hereLOGOYour site hereLOGO二、纤维材料二、纤维材料a.玻璃纤维b.碳纤维c.碳化硅纤维等其他无机纤维d.芳酰胺纤维e.金属纤维f.晶须Your site hereLOGO1玻璃纤维 glass-fiber v用玻璃制成的纤维，成分为二氧化硅、氧化铝、氧化用玻璃制成的纤维，成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁
6、、氧化钠等。钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等。玻璃纤维具有。玻璃纤维具有耐高温、不可燃、吸湿性小、抗拉强度高、伸长率小、耐高温、不可燃、吸湿性小、抗拉强度高、伸长率小、电绝缘性能良好、不腐烂、化学稳定性好等优点，但电绝缘性能良好、不腐烂、化学稳定性好等优点，但性脆、耐磨性差。性脆、耐磨性差。Your site hereLOGOv生产玻璃纤维的主要原料是石英砂生产玻璃纤维的主要原料是石英砂、氧化铝和叶蜡、氧化铝和叶蜡石、石灰石、白云石、硼酸、纯碱、芒硝、萤石等。石、石灰石、白云石、硼酸、纯碱、芒硝、萤石等。生产方法分为两类，一类是将熔融玻璃直接制成纤维；生产方法分为两类，一类是将熔融玻璃直接制成纤维
7、；另一类是将熔融玻璃先制成直径另一类是将熔融玻璃先制成直径20毫米的玻璃球或毫米的玻璃球或棒，再以多种方式加热重熔后制成直径棒，再以多种方式加热重熔后制成直径38微米的微米的纤维。纤维。Your site hereLOGOv玻璃纤维按形态和长度，可分为连续纤维、定长纤维玻璃纤维按形态和长度，可分为连续纤维、定长纤维和玻璃棉；按根据玻璃中碱含量的多少，可分为无碱、和玻璃棉；按根据玻璃中碱含量的多少，可分为无碱、高碱、中碱等玻璃纤维。高碱、中碱等玻璃纤维。Your site hereLOGOv通过铂合金板以机械拉丝方法拉制的无限长玻璃纤维，称为连通过铂合金板以机械拉丝方法拉制的无限长玻璃纤维，称为
8、连续玻璃纤维，通称长纤维。通过辊筒或气流制成的非连续玻璃续玻璃纤维，通称长纤维。通过辊筒或气流制成的非连续玻璃纤维，称为定长玻璃纤维，通称短纤维。借离心力或高速气流纤维，称为定长玻璃纤维，通称短纤维。借离心力或高速气流制成的细、短、絮状玻璃纤维，称为玻璃棉。制成的细、短、絮状玻璃纤维，称为玻璃棉。v无碱玻璃纤维（氧化钠无碱玻璃纤维（氧化钠 0 2，属铝硼硅酸盐玻璃）、中碱，属铝硼硅酸盐玻璃）、中碱玻璃纤维（氧化钠玻璃纤维（氧化钠 812，属含硼或不含硼的钠钙硅酸盐，属含硼或不含硼的钠钙硅酸盐玻璃）和高碱玻璃纤维（氧化钠玻璃）和高碱玻璃纤维（氧化钠13以上，属钠钙硅酸盐玻璃）以上，属钠钙硅酸盐玻
9、璃）。Your site hereLOGO2碳纤维碳纤维v含碳量在含碳量在90以上的以上的高强度高模量纤维高强度高模量纤维，含碳量在，含碳量在99以上的以上的称为石墨纤维。碳纤维具有元素碳的各种优良性能，如比重小、称为石墨纤维。碳纤维具有元素碳的各种优良性能，如比重小、耐热性极好、热膨胀系数小、导热系数大、耐腐蚀性和导电性良耐热性极好、热膨胀系数小、导热系数大、耐腐蚀性和导电性良好等。同时，它又具有纤维般的柔曲性，可进行编织加工和缠绕好等。同时，它又具有纤维般的柔曲性，可进行编织加工和缠绕成型。碳纤维最优良的性能是比强度和比模量高，它和树脂形成成型。碳纤维最优良的性能是比强度和比模量高，它和树
10、脂形成的复合材料的比强度和比模量比钢和铝合金还高的复合材料的比强度和比模量比钢和铝合金还高 3倍左右。碳纤倍左右。碳纤维复合材料应用在宇宙飞船、导弹和飞机上，可以显著减轻重量，维复合材料应用在宇宙飞船、导弹和飞机上，可以显著减轻重量，提高有效载荷，改善性能，是航天工业的重要结构材料。提高有效载荷，改善性能，是航天工业的重要结构材料。Your site hereLOGOYour site hereLOGOv碳纤维中碳原子呈层状结构，它的制造过程就碳纤维中碳原子呈层状结构，它的制造过程就是从有机聚合物制成层状结构聚合物的过程。是从有机聚合物制成层状结构聚合物的过程。Your site hereLO
11、GO目前各国工业用的碳纤维原料有聚丙烯腈纤维、粘胶丝和沥青纤维三种。v聚丙烯腈基碳纤维性能好，炭化得率较高聚丙烯腈基碳纤维性能好，炭化得率较高(5060)，因此以聚丙烯腈制造的碳纤维约占总碳纤维产，因此以聚丙烯腈制造的碳纤维约占总碳纤维产量的量的95。以粘胶丝为原料制碳纤维炭化得率只有。以粘胶丝为原料制碳纤维炭化得率只有2030，这种碳纤维碱金属含量低，特别适宜作，这种碳纤维碱金属含量低，特别适宜作烧蚀材料。以沥青纤维为原料时，炭化得率高达烧蚀材料。以沥青纤维为原料时，炭化得率高达8090，成本最低，是正在发展的品种。，成本最低，是正在发展的品种。v根据使用要求和热处理温度的不同，碳纤维分为耐
12、燃根据使用要求和热处理温度的不同，碳纤维分为耐燃纤维、碳纤维和石墨纤维。例如纤维、碳纤维和石墨纤维。例如300350热处理热处理时得耐燃纤维；时得耐燃纤维；10001500热处理时得碳纤维，热处理时得碳纤维，含碳量为含碳量为9095；碳纤维经；碳纤维经2000以上高温处以上高温处理可以制得石墨纤维，含碳量高达理可以制得石墨纤维，含碳量高达99以上。以上。Your site hereLOGOv碳纤维是将原料纤维在一定的张力、温度下碳纤维是将原料纤维在一定的张力、温度下,经过一经过一定时间的预氧化、炭化和石墨化处理等过程制成的。定时间的预氧化、炭化和石墨化处理等过程制成的。v以聚丙烯腈纤维为原料的
13、碳纤维，在预氧化过程中，以聚丙烯腈纤维为原料的碳纤维，在预氧化过程中，聚丙烯腈原丝中含氧化合物是炭化初期分子间交链反聚丙烯腈原丝中含氧化合物是炭化初期分子间交链反应的主因，氧是环化反应的催化剂，加热形成热稳定应的主因，氧是环化反应的催化剂，加热形成热稳定性的梯形结构。性的梯形结构。Your site hereLOGOv碳纤维耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生碳纤维耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此腐蚀现象。因此，碳纤维在使用前须进行表面处理。，碳纤维在使用前须进行表面处理。v碳
14、纤维除用作绝热保温材料外，一般不单独使用，多碳纤维除用作绝热保温材料外，一般不单独使用，多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，构成料中，构成复合材料复合材料。Your site hereLOGO3、碳化硅纤维等其他无机纤维、碳化硅纤维等其他无机纤维u碳化硅纤维等其他无机纤维是以有机硅化合物为原料经纺丝、碳化或气相沉积而制得具有-碳化硅结构的无机纤维,属陶瓷纤维类。u性能及应用 耐热性和耐氧化性均优于碳纤维，强度达 19604410MPa，在最高使用温度下强度保持率在 80以上，模量为176.4294GPa，化学稳定性也好。碳化硅纤维
15、主要用作耐高温材料和增强材料，还可用做体育用品，其短切纤维则可用做高温炉材等。Your site hereLOGO一、碳化硅纤维v碳碳化化硅硅纤纤维维是是典典型型的的陶陶瓷瓷纤纤维维，在在形形态态上上有有晶晶须须和和连连续续纤维两种。纤维两种。v连连续续碳碳化化硅硅纤纤维维按按制制法法的的不不同同分分为为两两种种：一一种种是是在在连连续续的的钨钨丝丝或或碳碳丝丝芯芯材材上上沉沉积积碳碳化化硅硅的的化化学学气气相相沉沉积积法法(CVD)，另另一一种种是是有有机机合合成成物物烧烧结结法法，即即用用有有机机硅硅烷烷加加热热(300500)加加压压纺纺丝丝成成先先驱驱体体，然然后后在在10001500
16、高高温温下下烧烧结结而而成成SiC纤纤维维。烧烧结结时时，施施加加一一定定的的张力可使纤维获得较好的取向，防止纤维发生扭曲。张力可使纤维获得较好的取向，防止纤维发生扭曲。v化化学学气气相相沉沉积积法法所所得得纤纤维维的的直直径径为为95140m，烧烧结结法为法为10m。Your site hereLOGOv60年年代代中中期期，General Technologies公公司司首首先先制成了钨芯碳化硅连续纤维。制成了钨芯碳化硅连续纤维。v1972年年美美国国AVCO公公司司制制备备出出大大直直径径碳碳单单丝丝后后，又又开发出性能更好、成本更低的碳芯碳化硅连续纤维。开发出性能更好、成本更低的碳芯碳
17、化硅连续纤维。v1975年年日日本本东东北北大大学学矢矢岛岛圣圣用用有有机机硅硅聚聚合合物物聚聚碳碳硅硅烷烷作作为为先先驱驱体体，将将它它纺纺成成纤纤维维后后经经低低温温交交联联处处理理，再经高温裂解制得高性能再经高温裂解制得高性能碳化硅纤维。碳化硅纤维。Your site hereLOGOn日本碳公司于日本碳公司于1983年底完成连续碳化硅纤维年底完成连续碳化硅纤维批量生产，是目前烧结法碳化硅纤维的重要批量生产，是目前烧结法碳化硅纤维的重要生产厂家。生产厂家。n1984年，日本宇部兴产公司在矢岛圣的基础年，日本宇部兴产公司在矢岛圣的基础上，以低分子硅烷化合物与钛系化合物为原上，以低分子硅烷化
18、合物与钛系化合物为原料合成的有机金属聚合物作为先驱体，经纺料合成的有机金属聚合物作为先驱体，经纺丝和先驱体烧结，制成性能非常优越的含钛丝和先驱体烧结，制成性能非常优越的含钛碳化硅纤维，碳化硅纤维，“Tyranno”。Your site hereLOGO优异的力学性能由于碳化硅纤维是由均匀分散的微晶组成，内聚力极大，应力能沿着致密的粒子界面消散，因此纤维的抗拉强度和拉伸模量大，用先驱体法制得的纤维抗张强度2.5GPa，模量200GPa，而用CVD法纤维的，抗张强度3.4GPa，模量400GPa。碳化硅纤维增强铝基复合材料可作为飞机结构材料使用，代替钛合金，制作发动机、机翼、起落架及滑雪板、高尔夫
19、球杆等体育用品。Your site hereLOGOSiC纤维的力学性能 纤纤 维维 密度密度/g/cm3拉伸模量拉伸模量/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)Nicalon2.55250280098.01098CVD钨芯钨芯3.46406276044601221297981289CVD碳芯碳芯3.00400241034001171338031133yranno2.402802000116.7833晶须晶须3.15700100020003500022033010003320Your site hereLOGOSiCSiC纤维的其它
20、性能纤维的其它性能vSiC纤维具有极好的耐高温氧化性、耐化学腐蚀性、耐热冲击性、良好的抗蠕变性能以及与陶瓷基体良好的相容性等一系列的优异性能。Your site hereLOGO二其他无机纤维（1）氮化硼纤维v氮化硼纤维是氮化硼纤维是60年代由美国研制成功的。氮化硼纤维制造年代由美国研制成功的。氮化硼纤维制造方法主要有方法主要有B2O3先驱体纤维先驱体纤维在在800 高温氨蒸汽中处理，高温氨蒸汽中处理，然后在然后在2000 下热牵伸烧结而成的无机先驱体转化法。下热牵伸烧结而成的无机先驱体转化法。v1976年日本京都纤维工艺大学木村良晴研制的以含有年日本京都纤维工艺大学木村良晴研制的以含有BN主
21、键结构的高分子化合物为先驱体，经熔融纺丝及交联后主键结构的高分子化合物为先驱体，经熔融纺丝及交联后经高温处理获得氮化硼纤维。以有机先驱体出发制得的氮化经高温处理获得氮化硼纤维。以有机先驱体出发制得的氮化硼纤维，先驱体可根据目标产物的结构和性能要求，实现先硼纤维，先驱体可根据目标产物的结构和性能要求，实现先驱体分子结构设计，通过改变分子结构和组成得到性能相异驱体分子结构设计，通过改变分子结构和组成得到性能相异的纤维。的纤维。Your site hereLOGO氮 化 硼 纤 维 的 典 型 性 能n由于具有许多特异性能，同时综合性能也很优越，例如由于具有许多特异性能，同时综合性能也很优越，例如优
22、良的机械性能、耐温性、抗氧化性、耐腐蚀性以及独特优良的机械性能、耐温性、抗氧化性、耐腐蚀性以及独特的电性能等，是陶瓷基、金属基及树脂基复合材料的重要的电性能等，是陶瓷基、金属基及树脂基复合材料的重要增强纤维。其复合材料可以作为电池隔膜材料、透微波材增强纤维。其复合材料可以作为电池隔膜材料、透微波材料、绝缘材料、绝热保温材料以及中子吸收材料等。料、绝缘材料、绝热保温材料以及中子吸收材料等。Your site hereLOGOv氮氮化化硼硼的的结结构构类类似似于于石石墨墨，又又称称为为“白白色色石石墨墨”，而而耐耐氧氧化化性性能能优优越越于于石石墨墨，石石墨墨(碳碳)纤纤维维在在空空气气中中400
23、时时开开始始氧氧化化性性能能降降低低，而而氮氮化化硼硼纤纤维维在在850900 的的空空气气中中开开始始氧氧化化。石石墨墨(碳碳)纤纤维维被被氧氧化化时时不不形形成成表表面面的的保保护护层层，而而氮氮化硼纤维在氧化过程中会形成氧化硼保护层，防止进一步被氧化。化硼纤维在氧化过程中会形成氧化硼保护层，防止进一步被氧化。v在惰性或还原气氛中，纤维性能直到在惰性或还原气氛中，纤维性能直到2500仍是稳定的。仍是稳定的。v氮氮化化硼硼纤纤维维的的强强度度和和模模量量近近于于玻玻璃璃纤纤维维，但但是是它它的的多多晶晶性性质质使使它它具具有有较较好好的的抗抗腐腐蚀蚀能能力力，它它的的密密度度只只有有1.42
24、.0gcm3，是是用用它它制制造造轻轻质质结结构构材材料料的的最最大大优点。优点。Your site hereLOGOv纤纤维维对对酸酸、碱碱是是惰惰性性的的，并并不不受受800的的熔熔融融铝铝和和1400的的熔熔融融铁浸蚀。特别是纤维直到铁浸蚀。特别是纤维直到2000均表现出最好的绝缘性。均表现出最好的绝缘性。v氮氮化化硼硼还还有有很很低低的的介介电电损损耗耗和和介介电电常常数数，是是抗抗烧烧蚀蚀天天线线窗窗的的理理想想材材料。料。v氮氮化化硼硼纤纤维维与与碳碳纤纤维维混混杂杂编编织织的的试试样样有有低低的的烧烧蚀蚀速速率率和和低低的的背背面面温温度度，所所以以它它在在空空间间工工程程方方面
25、面的的潜潜在在应应用用除除天天线线窗窗外外，还还可可作作电电绝绝缘器件、防护布、重返大气层的降落伞等。缘器件、防护布、重返大气层的降落伞等。Your site hereLOGOv氮氮化化硼硼纤纤维维作作为为复复合合材材料料的的增增强强纤纤维维，增增强强纤纤维维，在在很很大大程程度度上上取取决决于于纤纤维维的的表表面面特特征征，由由于于纤纤维维表表面面上上孔孔隙隙率率很很低低且且呈呈封封闭闭状状态，纤维很难为树脂润湿。态，纤维很难为树脂润湿。v氮氮化化硼硼纤纤维维与与有有机机基基体体制制备备复复合合材材料料的的界界面面结结合合主主要要是是靠靠摩摩擦擦力力的的作作用用。所所以以在在以以氮氮化化硼硼
26、纤纤维维或或其其编编织织物物制制备备复复合合材材料料的的过过程程中中，重点要解决纤维与基体浸润性问题。重点要解决纤维与基体浸润性问题。Your site hereLOGO（2）氧化铝纤维 氧化铝纤维是氧化铝纤维是Al2O3多晶连续纤维。多晶连续纤维。Al2O3纤维的种类有纤维的种类有-Al2O3、-Al2O3 和和-Al2O3 连续纤维以及连续纤维以及 短纤维。短纤维。除优异的力学性能，稳定的化学性质外，还有优越的除优异的力学性能，稳定的化学性质外，还有优越的热性能。多用于高温结构材料和高温绝缘滤波器材料。热性能。多用于高温结构材料和高温绝缘滤波器材料。其应用前景广阔，尤其在航天航空领域，作为
27、增强金其应用前景广阔，尤其在航天航空领域，作为增强金属、陶瓷是最有希望的纤维品种之一。属、陶瓷是最有希望的纤维品种之一。Your site hereLOGOYour site hereLOGO（3）硼 纤 维v硼硼的的原原子子序序数数为为5 5，熔熔点点在在20002000C以以上上，为为高高熔熔点点半半导导体体元元素素，硬硬度度仅仅次次于于金刚石。金刚石。v1958年年C.P.Talley首首先先用用化化学学气气相相沉沉积积法法(CVD)将将无无定定形形硼硼沉沉积积在在钨钨丝丝上或碳纤维上制成硼纤维上或碳纤维上制成硼纤维。v60年年代代后后期期，在在美美国国仅仅有有AVCO公公司司和和Ham
28、iltionStandard公公司司进进行行硼纤维的生产及其复合材料的研究，硼纤维的生产及其复合材料的研究，v 用用CVD法法在在芯芯丝丝上上制制得得硼硼纤纤维维的的方方法法主主要要有有硼硼的的氢氢化化物物热热分分解解法法和和硼硼卤卤化化物物的还原法。的还原法。Your site hereLOGOv硼硼的的结结构构形形式式有有两两种种：菱菱形形六六面面体体和和四四方方晶晶系系，前前者者为为主主要要形形式式，但但硼硼纤纤维维的的结结构构和和性性能能关关键键取取决决于于沉沉积积温温度度和和沉沉积积速速度度。在在1300以以上上用用CVD法法得得到的是到的是-菱形六面体，低于菱形六面体，低于1300
29、时为时为-菱形六面体。菱形六面体。v硼硼纤纤维维具具有有其其它它连连续续陶陶瓷瓷纤纤维维难难以以相相比比拟拟的的强强度度、模模量量和和密密度度。它它的的密密度度仅仅2.42.6 g.cm-3,拉拉伸伸弹弹性性模模量量高高达达400Gpa，是是普普通通玻玻璃璃纤纤维维的的57倍倍，拉拉伸伸强强度度超超过过钢钢的的强强度度，大大于于3.45Gpa,是是制制备备高高性性能能复复合合材材料料用用的的优优秀秀的的增强纤维。但其性能受沉积条件和纤维直径的影响。增强纤维。但其性能受沉积条件和纤维直径的影响。Your site hereLOGOYour site hereLOGO由于硼纤维在常温下虽然为惰性物
30、质，但在高温下也易于金属反应，为避免与金属复合时产生不良的界面反应，通常在纤维表面用碳化物、硼化物等作涂覆处理。涂覆后硼纤维的拉伸强度明显高于普通的硼纤维。Your site hereLOGO 硼纤维与几种连续纤维性能比较 Your site hereLOGOv硼硼纤纤维维和和金金属属复复合合时时，易易达达到到高高的的纤纤维维体体积积分分数数，增增强强效效果果明明显显，抗抗压压强强度度高。纤维表面带有碳化硼或碳化硅的涂层对硼纤维有良好的保护作用。高。纤维表面带有碳化硼或碳化硅的涂层对硼纤维有良好的保护作用。例如涂有碳化硼涂层的硼纤维，在例如涂有碳化硼涂层的硼纤维，在550空气中空气中l小时，强
31、度基本不变；小时，强度基本不变；碳碳化化硅硅涂涂层层的的硼硼纤纤维维，在在600空空气气中中加加热热1000小小时时，无无明明显显强强度度下下降降。而无涂层的硼纤维在而无涂层的硼纤维在400以上就会与金属发生反应而劣化。以上就会与金属发生反应而劣化。v硼纤维的缺点是工艺复杂，不易规模生产，价格昂贵。硼纤维的缺点是工艺复杂，不易规模生产，价格昂贵。Your site hereLOGOn除了在航天工业中用作结构材料外，对重量和刚度要除了在航天工业中用作结构材料外，对重量和刚度要求高的航空飞行器的部件，如在求高的航空飞行器的部件，如在F14、F15和和B1洲洲际战略轰炸机中已有使用，以增强钛合金的部
32、件。硼纤际战略轰炸机中已有使用，以增强钛合金的部件。硼纤维增强铝基复合材料及增强环氧树脂复合材料，可用于维增强铝基复合材料及增强环氧树脂复合材料，可用于发动机的风扇或压缩机的叶片、导弹和航天飞机上的各发动机的风扇或压缩机的叶片、导弹和航天飞机上的各种零部件，可减重种零部件，可减重2066。可用作中子的减速剂，。可用作中子的减速剂，用于原子能和防中子弹；还可制成各种钻头、超离心设用于原子能和防中子弹；还可制成各种钻头、超离心设备、超导发电机及其它高速、高受力旋转的机械设备。备、超导发电机及其它高速、高受力旋转的机械设备。Your site hereLOGO4、芳酰胺纤维、芳酰胺纤维定义：v泛指由
33、酰胺基团直接与两个苯环基团连接而成的线形高分子制造的纤维，称作芳香族聚酰胺纤维（Aramid纤维）。v在我国，芳香族聚酰胺纤维称作芳纶，间位Aramid纤维称做芳纶1313，对位Aramid纤维称做芳纶1414。Your site hereLOGO芳酰胺纤维的化学结构Your site hereLOGO性能特点性能特点 v机械性质：芳纶1414是目前使用的有机纤维中强度最高的，其强度可达193.6cN/tex，断裂伸长率为4%。v纤维密度：为1.431.44g/cm3。v热学性质：纤维的热稳定性远高于其它纤维，在150下纤维的收缩率为0，在较高的温度下仍能保持很高的强度。熔点为600，最高使用
34、温度为232。Your site hereLOGOv化学性能：具有良好的耐碱性，耐酸性好于锦纶，具有良好的耐有机溶剂、漂白剂以及抗虫蛀和霉变。对橡胶具有良好的粘附性。Your site hereLOGO对位芳香族聚酰胺纤维的一般物理性能对位芳香族聚酰胺纤维的一般物理性能纤维种类纤维种类 密度（密度（g/cmg/cm3 3）强度强度(cN/tex)伸度（伸度（%）弹性模量（）弹性模量（cN/tex ）含水率（含水率（%）PPTA Kevlar29 PPTA Kevlar29 1.43 202.9 3.6 4851 7.01.43 202.9 3.6 4851 7.0 Kevlar49 Kevla
35、r49 1.45 195.8 2.4 7497 4.51.45 195.8 2.4 7497 4.5 Kevlar119 Kevlar119 1.44 211.7 4.4 3793 7.01.44 211.7 4.4 3793 7.0 Kevlar129 Kevlar129 1.44 233.7 3.3 6703 6.51.44 233.7 3.3 6703 6.5 Kevlar149 Kevlar149 1.47 158.8 1.5 9790 1.51.47 158.8 1.5 9790 1.5TechnoraTechnora 1.39 247 4.6 5203 2.0 1.39 247 4
36、.6 5203 2.0E E玻璃玻璃 2.54 84.7 4.0 2646 2.54 84.7 4.0 2646 钢钢 7.8 30 1.7 2469 Your site hereLOGO5、金属纤维、金属纤维v金属纤维不同于塑料纤维和陶瓷纤维，它具有很好的粘合性，在适度表面处理时，和其它材料的接合性非常好，适用于任何一种复合素材。另外，各种金属各自拥有的热传导性，导电性，耐腐蚀性，屏蔽电磁波和吸收电波等机能。是电子、汽车、飞机、集装箱、建筑等领域的机能性复合材料素材中非常值得期待的新素材。为适应当今社会的各领域的需求，持续开发出了更加优秀的金属纤维。Your site hereLOGOYou
37、r site hereLOGOPage 49Your site hereLOGO6、晶须、晶须v晶须晶须（WhiskersWhiskers）是）是一种纤维状单晶一种纤维状单晶体，横断面几乎体，横断面几乎一致，内外结构一致，内外结构高度完整，长径高度完整，长径一般在一般在5-10005-1000以以上，直径通常在上，直径通常在200nm-100um200nm-100um之间。之间。Your site hereLOGO在液相或固相反应中，晶须的生长受哪些在液相或固相反应中，晶须的生长受哪些因素所控制？因素所控制？v固相：1.反应温度的影响 2.反应时间的影响 3.升温速率的影响v液相：温度的影响
38、pH值的影响 浆料浓度的影响 反应时间的影响Your site hereLOGO在什么条件下，晶体易朝纵向方向生长？为在什么条件下，晶体易朝纵向方向生长？为什么？什么？v(1)合成温度是影响晶须质量最主要的因素，晶须在1 000左右开始大量合成，随着合成温度的升高，晶须直径明显呈增大趋势，而长径比则呈减少趋势；v(2)升温速率对晶须质量影响较显著，在晶核形成之后升温速度应当适中。v(3)保温时间对晶须质量影响较小，时间太短或过长会一定程度上影响到晶须的均匀性，但晶须形态差别不太明显；v(4)六钛酸钾晶须的最优制备工艺为：合成温度为1000，保温1h15h，升温至U800之后保持3min升温速度。Your site hereLOGO钛钛酸酸钾钾晶晶须须结构图结构图Your site hereLOGO晶须及其复合材料开发应用现状晶须及其复合材料开发应用现状v据不完全统计，目前晶须的年生产总量已超过万吨。在国际市场上已有出售的晶须主要有钛酸钾晶须及其导电晶须、镁盐(碱式硫酸镁)晶须、碳化硅晶须、硼酸铝晶须、氧化锌晶须、石墨晶须和氧化钛晶须等。其中钛酸钾晶须用量最大，约占整个晶须市场的一大半。Your site hereLOGO谢谢！