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1、第三节复合材料第三节复合材料第四章第四章 材料家族中的元素材料家族中的元素2021/8/8 星期日1课程标准导航课程标准导航1.了解复合材料的概念。了解复合材料的概念。2了解复合材料的特点与性能。了解复合材料的特点与性能。3了解复合材料的应用。了解复合材料的应用。2021/8/8 星期日2新新知知初初探探自自学学导导引引性性质质特殊加工特殊加工黏黏结结增增强强体体2021/8/8 星期日33优优点点既保持了既保持了_的特点，又使各的特点，又使各组组分之分之间间_，形成了，形成了优优于原材料的特性于原材料的特性.原有材料原有材料协协同作用同作用2021/8/8 星期日4想一想想一想1在合金和复合
2、材料的概念中均提及在合金和复合材料的概念中均提及“两种或两种或两种以上两种以上”的字眼，由此能说合金即为复合材的字眼，由此能说合金即为复合材料吗？料吗？【提示提示】不能。合金性能单一，它只能作复不能。合金性能单一，它只能作复合材料的基体或增强体。合材料的基体或增强体。2021/8/8 星期日5二、形形色色的复合材料二、形形色色的复合材料1生产生活中常用的复合材料生产生活中常用的复合材料复合材料复合材料玻璃玻璃钢钢碳碳纤维纤维增增强强复复合材料合材料组组成成基体基体_增增强强体体_合成合成树树脂脂合成合成树树脂脂玻璃玻璃纤维纤维碳碳纤维纤维2021/8/8 星期日6复合材料复合材料玻璃玻璃钢钢碳
3、碳纤维纤维增增强强复合复合材料材料制造制造把玻璃把玻璃纤维纤维制成制成纱纱或或织织物或切成物或切成短短纤维纤维加到合成加到合成树树脂中形成脂中形成合成合成树树脂中加入脂中加入碳碳纤维纤维而形成而形成2021/8/8 星期日7复合材料复合材料玻璃玻璃钢钢碳碳纤维纤维增增强强复合材料复合材料特性特性密度小，密度小，质质量量轻轻,耐耐水，耐磨，耐腐水，耐磨，耐腐蚀蚀性性强强，良好的，良好的绝缘绝缘性和性和机械加工性能机械加工性能韧韧性好、性好、强强度高、度高、质质量量轻轻2021/8/8 星期日8复合材料复合材料玻璃玻璃钢钢碳碳纤维纤维增增强强复合材复合材料料用途用途大量用于制造游大量用于制造游乐乐
4、车车、水上滑梯、运、水上滑梯、运输输罐、罐、电话电话亭、餐亭、餐桌椅、地下桌椅、地下废废水管水管道等道等高高尔尔夫球杆、网球夫球杆、网球拍、羽毛球拍、拍、羽毛球拍、钓钓鱼鱼竿、竿、赛车赛车、滑雪、滑雪板和冲浪板等体育板和冲浪板等体育用品用品2021/8/8 星期日92.航空、航天领域中的复合材料航空、航天领域中的复合材料材料名称材料名称碳碳纤维纤维增增强强金金属基复合材料属基复合材料隔隔热热陶瓷瓦陶瓷瓦(纤维纤维增增强强陶瓷陶瓷)基体基体金属金属(Mg、Al、Ti等等)陶瓷陶瓷(Al2O3陶陶瓷、瓷、Si3N4陶陶瓷、瓷、SiO2陶瓷等陶瓷等)增增强强体体纤维纤维(碳碳纤维纤维等等)纤维纤维(
5、碳碳纤维纤维、碳、碳化硅化硅纤维纤维或氧化或氧化硅硅纤维纤维等等)2021/8/8 星期日10材料名称材料名称碳碳纤维纤维增增强强金属金属基复合材料基复合材料隔隔热热陶瓷瓦陶瓷瓦(纤维纤维增增强强陶瓷陶瓷)主要主要优优点点耐高温，耐高温，强强度高度高,导电导电、导热导热性好性好,不吸湿，不易老不吸湿，不易老化等化等耐高温、有耐高温、有韧韧性性主要用途主要用途飞飞机、火箭的机机、火箭的机翼和机身，翼和机身，导弹导弹的壳体、尾翼的壳体、尾翼航天航天飞飞机机身机机身2021/8/8 星期日11想一想想一想2以金属材料为基体，以碳纤维为增强体形以金属材料为基体，以碳纤维为增强体形成的复合材料具有什么性
6、质？成的复合材料具有什么性质？【提示提示】金属具有良好的导电、导热性金属具有良好的导电、导热性,碳碳纤维能耐高温、强度高。复合材料既保持了原纤维能耐高温、强度高。复合材料既保持了原材料的优点材料的优点,又形成了优于原材料的特性又形成了优于原材料的特性.2021/8/8 星期日122021/8/8 星期日132021/8/8 星期日142021/8/8 星期日152021/8/8 星期日162021/8/8 星期日17要要点点突突破破讲讲练练互互动动要点要点1复合材料与无机非金属材料、金复合材料与无机非金属材料、金属材料的比属材料的比较较2021/8/8 星期日182021/8/8 星期日192
7、021/8/8 星期日20探究导引探究导引3 合金由两种或两种以上的物质合金由两种或两种以上的物质组成，它属于复合材料吗？组成，它属于复合材料吗？【提示提示】不是。不是。2021/8/8 星期日21要点归纳要点归纳复合材料与无机非金属材料、金属材料的比较复合材料与无机非金属材料、金属材料的比较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形形成成(1)传统传统无机非金属无机非金属材料是以含硅物材料是以含硅物质质为为原料高温原料高温烧烧制而制而成的。成的。(2)新型无机非金属新型无机非金属材料是由一些具有材料是由一些具有特殊特殊结结构、特殊功构、特殊功能的原料制成的能的原料制成的(
8、1)纯纯金属材料可金属材料可由金属由金属单质经过单质经过形状改形状改变变或表面或表面处处理而成。理而成。(2)合金由两种或合金由两种或两种以上的金属两种以上的金属(或金属跟非金属或金属跟非金属)熔合而成熔合而成将两种或将两种或两种以上两种以上性性质质不同不同的材料的材料经经特殊加工特殊加工而制成的而制成的材料，由材料，由基体和增基体和增强强体体组组成成2021/8/8 星期日22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性能性能(1)传统传统无机非金属材无机非金属材料大多具有料大多具有稳稳定性定性强强、硬度大、熔点、硬度大、熔点高、高、难难溶于水、溶于水、绝绝缘缘、耐腐、耐腐
9、蚀蚀等特点，等特点，但但质质脆，抗冲脆，抗冲击击性性差。差。(2)新型无机非金属材新型无机非金属材料能承受高温，料能承受高温，强强度度高；具有高；具有电电学特性、学特性、光学特性、生物功能光学特性、生物功能等特性等特性(1)纯纯金属具有良好金属具有良好的可塑性，的可塑性，较较好的好的导电导电性和性和导热导热性性,抗抗腐腐蚀蚀性能差。性能差。(2)合金具有良好的合金具有良好的物理、化学或机械物理、化学或机械性能，在性能，在许许多方面多方面优优于各成分金属于各成分金属,如如硬度大、熔点低硬度大、熔点低等等.改改变变原料的配比原料的配比以及改以及改变变生成合金生成合金的条件等，可以制的条件等，可以制
10、得具有不同性能的得具有不同性能的合金合金既保持了原既保持了原有材料的特有材料的特点，又使各点，又使各组组分之分之间协间协同作用，形同作用，形成了成了优优于原于原材料的特材料的特性。根据原性。根据原材料的不同材料的不同会表会表现现出不出不同的性能同的性能2021/8/8 星期日23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(1)传统传统无机非金属材料无机非金属材料主要有玻璃、水泥、陶主要有玻璃、水泥、陶瓷等。瓷等。(2)新型无机非金新型无机非金属材料包括光属材料包括光导纤维导纤维、高温高温结结构陶瓷、生物陶构陶瓷、生物陶瓷、瓷、压电压电陶瓷等陶瓷等(1)金、金、银银、铜
11、铜、钛钛等等.(2)铝铝合金、合金、钢铁钢铁、不、不锈锈钢钢等等玻璃玻璃钢钢、碳碳纤维纤维增增强强复合材复合材料、料、纤维纤维增增强强陶瓷陶瓷等等2021/8/8 星期日242021/8/8 星期日252021/8/8 星期日26要点要点2复合材料的性能比较复合材料的性能比较探究导引探究导引4 复合材料有哪些性能？复合材料有哪些性能？2021/8/8 星期日27探究导引探究导引5 复合材料在很多性能方面优于单复合材料在很多性能方面优于单一材料，那么复合材料一定比单一材料好一材料，那么复合材料一定比单一材料好?【提示提示】不一定。不一定。2021/8/8 星期日28要点归纳要点归纳复合材料的性能
12、比较复合材料的性能比较复合材料复合材料材料性能材料性能基体材料基体材料的的类类型型增增强强体材料体材料的化学的化学组组成成金属金属C耐高温，耐高温，强强度高，度高，导导电电性好，性好，导热导热性好性好,不易老化不易老化陶瓷陶瓷SiO2耐耐1600 以上的高以上的高温，温，强强度高，密度小度高，密度小2021/8/8 星期日29复合材料复合材料材料性能材料性能基体材料基体材料的的类类型型增增强强体材料的体材料的化学化学组组成成合成合成树树脂脂SiO2、Al2O3、MgO强强度高，抗冲度高，抗冲击击,绝缘绝缘性好，耐性好，耐热热温度低于温度低于300 合成合成树树脂脂C耐酸碱，化学耐酸碱，化学稳稳
13、定性好，定性好，强强度高度高,密度小，密度小，韧韧性好性好2021/8/8 星期日302021/8/8 星期日312021/8/8 星期日32题题型型探探究究权权威威预预测测题型无机非金属材料、金属材料、复题型无机非金属材料、金属材料、复合材料的比较合材料的比较例例2021/8/8 星期日332021/8/8 星期日342021/8/8 星期日352021/8/8 星期日36课课堂堂达达标标即即时时巩巩固固2021/8/8 星期日372021/8/8 星期日382021/8/8 星期日392021/8/8 星期日40C该材料具有一定的弹性该材料具有一定的弹性D该材料可以燃烧该材料可以燃烧2021/8/8 星期日412021/8/8 星期日422021/8/8 星期日432021/8/8 星期日442021/8/8 星期日452021/8/8 星期日462021/8/8 星期日472021/8/8 星期日482021/8/8 星期日492021/8/8 星期日50热热点点示示例例思思维维拓拓展展2021/8/8 星期日512021/8/8 星期日522021/8/8 星期日532021/8/8 星期日542021/8/8 星期日552021/8/8 星期日562021/8/8 星期日572021/8/8 星期日582021/8/8 星期日59