2021造價工程師考試《安裝工程》考點：復合材料

　　考點：復合材料

　　(一)復合材料組成、分類和特點

　　1、復合材料的組成

　　復合材料中至少包括基體相和增強相兩大類�；�體相起粘結(jié)、保護增強相并把外加荷載造成的應力傳遞到增強相上去的作用，基體相可以由金屬、樹脂和陶瓷等構(gòu)成，在承載中，基體相承受應力作用的比例不大;增強相是主要承載相，并起著提高強度(或韌性)的作用，增強相的形態(tài)各異，有纖維狀、細粒狀和片狀等。

　　2、復合材料的分類

　　工程上開發(fā)應用較多的是纖維增強復合材料。通常有如下幾種分類方法。

　　(1)按基體材料類型可分為：樹脂基、無機非金屬材料基和金屬基復合材料三大類

　　(2)按增強體類型可分為：顆粒增強型、纖維增強型和板狀增強型復合材料三大類。

　　(3)按用途可分為：結(jié)構(gòu)復合材料與功能復合材料兩大類。結(jié)構(gòu)復合材料指以承受荷載為主要目的，作為受力結(jié)構(gòu)使用的復合材料，功能復合材料指具有除力學性能以外其他物理性能的復合材料，即具有各種電學性能、磁學性能、光學性能、熱學性能、聲學性能、摩擦性能、阻尼性能，以及化學分離性能等的復合材料。

　　(4)按增強纖維類型分為碳纖維復合材料、玻璃纖維復合材料、有機纖維復合材料、復合纖維復合材料和混雜纖維復合材料等。

　　3、復合材料的特點

　　與普通材料相比，復合材料具有許多特性，具體表現(xiàn)在：

　　(1)高比強度和高比模量

　　(2)耐疲勞性高

　　(3)抗斷裂能力強

　　(4)減振性能好

　　(5)高溫性能好，抗蠕變能力強

　　(6)耐腐蝕性好

　　(7)復合材料還具有較優(yōu)良的減摩性、耐磨性、自潤滑性和耐蝕性。

　　(二)復合材料基體

　　(1)樹脂基體。樹脂基復合材料是復合材料中最主要的一類，通常稱為增強塑料。常用的熱塑性樹脂主要有通用型和工程型樹脂兩類。前者僅能作為非結(jié)構(gòu)材料使用，產(chǎn)量大、價格低，但性能一般，主要品種有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯等。后者則可作為結(jié)構(gòu)材料使用，通常在特殊的環(huán)境中使用。一般具有優(yōu)良的機械性能、耐磨性能、尺寸穩(wěn)定性、耐熱性能和耐腐蝕性能。主要品種有聚酰胺、聚甲醛和聚苯醚等。

　　(2)金屬基體。金屬基復合材料主要有三類：顆粒增強、短纖維或晶須增強、連續(xù)纖維或薄片增強。

　　1)鋁合金。鋁合金由于低的密度和優(yōu)異的強度、韌性和抗腐蝕性能在許多工業(yè)領(lǐng)域得到了大量的應用。

　　2)鈦合金。鈦合金具有高比強度和高比模量，以及優(yōu)良的抗氧化和抗腐蝕性能，使其成為一種理想的化工材料，如鈦合金可用于化工方面的噴氣發(fā)動機(渦輪機和壓氣機葉片)和機身部件等。

　　3)鎂合金。鎂和鎂合金是另一類非常輕的材料，鎂是最輕的金屬之一，尤 其是鑄造鎂合金用于電子設(shè)備等。

　　4)銅和銅合金。銅具有面心立方體結(jié)構(gòu)，它普遍用作電導體，它的導熱性能優(yōu)良，容易鑄造和加工，銅在復合材料中的主要用途之一是作為鈮基超導體的基體材料。

　　(3)陶瓷基體。制作陶瓷基復合材料的主要目的是增加韌性。適用陶瓷基復合材料的基體材料主要有氧化物陶瓷基體、非氧化物陶瓷基體。

　　(三) 復合材料增強體

　　(1)纖維增強體。 纖維增強體按其組成可以分為無機纖維增強體和有機纖維增強體兩大類，無機纖維包括玻璃纖維、碳纖維、硼纖維及碳化硅纖維等;有機纖維包括芳綸、尼龍纖維和聚烯烴纖維等。按其性能可以分為高性能纖維增強體和一般纖維增強體兩種，高性能纖維增強體是指具有超 高強度和超 高模量的各種纖維增強體，包括碳纖維、芳綸、全芳香族聚酯，以及其他具有伸直鏈結(jié)晶結(jié)構(gòu)的纖維。一般纖維增強體是指強度不高，產(chǎn)量較大，來源較豐富的纖維。主要有玻璃纖維、石棉纖維、礦物纖維、棉纖維、亞麻纖維和合成纖維等。

　　在纖維增強體中，玻璃纖維是應用最為廣泛的增強體。可作為樹脂基或無機非金屬基復合材料的增強材料，玻璃纖維具有成本低、不燃燒、耐熱、耐化學腐蝕、拉伸強度和沖擊強度高、斷裂延伸率小、絕熱性及絕緣性好等特點。

　　除上述纖維增強體外，金屬纖維增強體、晶須增強體也被用作增強體。

　　(2)顆粒增強體。復合材料中的顆粒增強體按顆粒尺寸的大小可以分為兩類，一類是顆粒尺寸在0.1～1.0μm 以上的顆粒;另一類是顆粒尺寸在0.01～0.10μm范圍內(nèi)的微粒增強體。

　　(3)片狀增強體。片狀增強體通常為長與寬尺度相近的薄片。片狀增強體有天然、人造和在復合工藝過程中自身生長出來的三種類型。天然片狀增強體的典型代表是云母;人造的片狀增強體有玻璃、鋁和銀等。

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　　例題解析

　　1 屬于無機非金屬材料基復合材料為( )。

　　A.水泥基復合材料 B.鋁基復合材料

　　C.木質(zhì)基復合材料 D.高分子基復合材料

　　解題要點：

　　纖維增強復合材料。通常有如下分類方法。

　　按基體材料類型可分為：樹脂基、無機非金屬材料基和金屬基復合材料三大類。屬于無機非金屬材料基復合材料的有：陶瓷基復合材料;水泥基復合材料，碳基復合材料。

　　B.鋁基復合材料屬于金屬基復合材料，C.木質(zhì)基復合材料和D.高分子基復合材料屬于有機材料基復合材料。

　　所以答案為：A。

　　2按基體類型分類，屬于熱固性樹脂基復合材料的是( )。

　　A.聚丙烯基復合材料 B.橡膠基復合材料

　　C.環(huán)氧樹脂基復合材料 D.聚氨酯樹脂基復合材料

　　答案： CD 。

　　3 下列關(guān)于塑鋼復合材料的性能，說法正確的有( )。

　　A.化學穩(wěn)定性好，耐油及醇類差

　　B.絕緣性及耐磨性好

　　C.深沖加工時不剝離，冷彎大于120℃不分離開裂

　　D.具有低碳鋼的冷加工性能

　　解題要點：

　　塑料-鋼復合材料，其性能如下：

　　1)化學穩(wěn)定性好，耐酸、堿、油及醇類的侵蝕，耐水性也好;

　　2)塑料與鋼材間的剝離強度≥20MPa;

　　3)深沖加工時不剝離，冷彎120°不分離開裂(d=0);

　　4)絕緣性能和耐磨性能良好;

　　5)具有低碳鋼的冷加工性能。

　　所以答案為： BD 。

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