什么是颗粒增强复合材料

1. 什么是颗粒增强复合材料

颗粒增强陶瓷基复合材料是指在陶瓷基体中引人第二相——颗粒增强相，并使其均匀弥散分布与基体复合而得到的一种强韧化的陶瓷基复合材料。陶瓷基体可以是氧化物陶瓷(如氧化铝、莫来石，刚玉石等)和非氧化物陶瓷(如各种氮化物、碳化物、硼化物等)。第二相颗粒可以是氧化物和非氧化物陶瓷颗粒或金属粉末颗粒，按共性质分为刚性(硬质)颗粒和延性颗粒。
颗粒增强陶瓷是在金属材料弥散强化技术的基础上发展起来的一种陶瓷基复合材料技术，可明显改善陶瓷基体的强度、韧性和高温性能，尽管颗粒的增韧效果不如晶须与纤维，但具有制备工艺简单、第二相分散容易，易于制备形状复杂的制品，价格低廉等优点，颗粒增强可以得到各向同性和高温强度、高温蠕变性能有所改善的陶瓷基复合材料。
颗粒弥散强化陶瓷基复合材料多采用机械混合法或化学馄合法得到均匀混合料，再经成型后递滋热压、无压烧结或热等静压烧结制成致密的复合材料。制备工艺的关键是选择合适的第二相颗粒，如何实现均匀弥散分布及烧结工艺。第二相颗粒引入的方式有直接混合法、原位生长法共沉积法，包裹法、溶胶凝胶法和气相法等。
陶瓷基体与第二相颗粒的物理相容性(弹性模量、热膨胀系数是否匹配)、化学相容性(是否发生化学键合作用、是否有中间过载产物形成等)、第二相颗粒本身的粒度和强度、在陶瓷基体中的均匀分散程度、在陶瓷基体中的分布方式(处于晶界或晶粒内)均对强化效果有重要影响。颗粒复合增韧的原则如下。
1.基体与颗粒复合相物理性能匹配。基体与颗粒的弹性模量和热膨胀系数必须匹配。这两个性能参数的差异决定了复合材料中基体与颗粒界面上的应为分布状况和犬小，而这种应力分布状况和大小又直接决定了增韧的效果。
2.基体与颗粒复合相化学性能匹配。在复合材料体系中要求基体与颗粒增强相无强烈的化学反应，因而要求两者化学性能相近或不起化学反应，此外，还要求基体与颗粒能产生理想的界面。
3.基体与颖粒的粒径大小相匹配。颗粒复合材料的性能和质量与粉末颗粒的粒度、含量及基体与增强基粒径的相对大小有关。
4.颗粒本身应具有较好的综合性能，如高强度、高模量、高热稳定性和化学稳定性。

2. 纤维增强材料有哪些

玻璃纤维
玻璃纤维是由熔化的玻璃溶液以极快的速度抽成的细丝状的材料，通过合股、加捻成玻璃纤维纱。它可以再纺织成玻璃纤维带、玻璃布等纤维制品。

玻璃是由若干种金属或非金属氧化物构成的，不同的氧化物将赋予玻璃或玻璃纤维不同的工艺及最终制品的性能。

(1)玻璃纤维的种类、组成及特性玻璃纤维的种类很多。按照碱含量分类，可以把玻璃纤维分成有碱纤维、中碱纤维和无碱纤维(碱金属氧化物含量分别为大于10%、2%～6%和小于1%)。按化学组成分类，在归类玻璃纤维性能及特性方面是便利的。

玻璃纤维主要是由、镁、钙、铝、铁、硼的氧化物构成的。它们对玻璃纤维的性能以及工艺特点起到非常重要的作用。的存在导致玻璃具有低的热膨胀系数；、、等碱金属氧化物具有低的黏度，可以改善玻璃的流动性；CaO、MgO等碱土金属氧化物在玻璃中能改进制品的耐化学性、耐水性及耐酸、碱性能；、、ZnO、PbO等金属氧化物可以有助于玻璃及制品耐化学腐蚀性。上述玻璃中氧化物的不同组合可以产生出不同性能的纤维玻璃成分，目前已经商品化的纤维用玻璃成分如下：

①A一玻璃纤维。亦称高碱玻璃，是一种典型的钠硅酸盐玻璃，它的含量高达14%，因而耐水性很差，较少用于玻璃纤维生产。在国外主要用在生产玻璃棉、屋面沥青增强材料中。

②E一玻璃纤维。亦称无碱玻璃纤维，是一种硼硅酸盐玻璃，是目前应用最为广泛的一种玻璃纤维。具有良好的电绝缘性及一般的力学性能。缺点是易被无机酸侵蚀，故不适于用在酸性环境中。

③C一玻璃纤维。亦称中碱玻璃纤维，其特点是含有一定量的，耐化学性特别是耐酸性优于无碱玻璃，但是电气性能差、力学性能不高。主要用于生产耐腐蚀的玻璃纤维产品。

④S一玻璃纤维。它是一种高强度玻璃纤维，玻璃成分中含量高，熔点高，拉丝作业困难，因此价格较贵。其玻璃纤维制品主要用在军工和国防工业领域中。

⑤AR一玻璃纤维。也称为耐碱玻璃纤维，主要是为了增强水泥制品而研制开发的。玻璃成分中含有16%的zrO，故耐碱性大大增强。

⑥ECR玻璃纤维。是一种改进的无硼无碱玻璃纤维，用于生产耐酸性、耐水性要求很高的玻璃钢制品。其耐水性比无碱玻璃纤维提高7～8倍，耐酸性比中碱玻璃纤维还要好一些。

⑦D-玻璃纤维。亦称低介电玻璃，属于电子级产品，主更生产介电常数较高(3．8～4．2)和介电强度要求高的玻璃钢制品。

⑧Q一玻璃纤维。属于电子级玻璃纤维，其特点是SiOz含量高(达到99%)，介电常数极低(3．5～3．7)，主要用于制造高频传输用高性能印刷电路板。

⑨H一玻璃纤维。属于特种玻璃纤维制品，它的主要特点是具有高的介电常数(11～12)，有利于制成小型化的印刷电路板。

(2)玻璃纤维织物的种类及特点，根据不同的用途，玻璃纤维可以织成布(方格布、斜纹布、缎纹布、罗纹布和席纹布)、玻璃带(分为有织边带和无织边带)主要织纹是平纹，玻璃纤维毡片(短切原丝毡、连续原丝毡)。

3. 什么是颗粒增强复合材料

是不是颗粒增强金属基复合材料？
是的话参考：http://baike.baidu.com/view/1278462.htm
以碳化物、氮化物、石墨等颗粒增强金属或合金基体的金属基复合材料统称。
一种较容易批量制造、加工、成形和成本较低的金属基复合材料。也是研究发展较成熟的复合材料。
这类复合材料的组成范围宽广，可根据工作的工况要求选择基体金属和增强颗粒，常选用的颗粒有碳化硅、碳化钛、碳化硼、碳化钨、氧化铝、氮化硅、硼化钛、氮化硼及石墨等，颗粒的尺寸一般在3.5～10μm，也有选用<3.5μm和30μm左右的颗粒、含量范围5％～75％，一般为15％～20％和65％左右，视需要而定。金属基体有铝、镁、钛、铜、铁、钻等及其合金。
典型的颗粒增强金属基复合材料有SiCp/Al，Al2O3/Al，SiCp/Mg，B4Cp/Mg，TiC/Ti，WC/Ni等。
制造方法有粉末冶金法、铸造法、真空压力浸渍法和共喷射沉积法。可以直接做成零件，也可做成铸锭后进行热挤压、锻造、轧制等。

4. 什么是纤维增强塑料复合材料？

玻璃钢是纤维增强塑料复合材料的典型代表，它虽然不是钢材，但却胜过钢，尤其是在强度、耐腐蚀、耐高温等方面比钢优越得多。
人们熟悉的玻璃是一种脆性材料，但若将它熔化并以极快的速度抽成细微的丝，这种纤维就能柔软如丝，可以像棉纱一样纺织。玻璃纤维越细，其强度越高。玻璃纤维增强塑料通常所用的增强纤维的直径为5～10微米，相当于头发丝的1／10左右。然而，它的单根丝的拉伸强度却和高强度钢相近，比天然纤维和化学纤维高5～30倍。

5. 常用的纤维增强材料

纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer /Plastics，简称FRP），由纤维材料与基体材料经过缠绕，模压或拉挤等成型工艺而形成的复合材料。常用的增强纤维材料有碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维，基体材料有环氧树脂、乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂等。由微观到宏观，首先由极细的纤维丝按一定方向排列或编织为板、布等形式，再与基体材料胶结后形成纤维增强复合材料制品。
纤维增强复合材料具有一系列的优良性能。如FRP本身重量轻，密度约为14-21kN/m³，为钢的1/6~1/4，比铝还轻，而FRP的强度/重量比通常可达钢材的4倍以上，可应用于大跨结构中时，极大减轻结构自重，也同时能够符合航空、航天结构设计对材料的重要要求。而且FRP材料的力学性能可以设计，即可以通过选择合适的原材料和合理的铺层形式，使复合材料构件或复合材料结构满足使用要求。FRP的生产制作工艺包括拉挤、缠绕、手糊、喷射成型等多种方式，不仅可规模化生产形状规则的FRP制品，更可制作出几乎任意形状的板材用于构筑非线性工艺造型。另外，在纤维增强复合材料的基体中有成千上万根独立的纤维。当用这种材料制成的构件超载，并有少量纤维断裂时，载荷会迅速重新分配并传递到未破坏的纤维上，因此整个构件不至于在短时间内丧失承载能力。
纤维增强复合材料自从20世纪40年代问世以来，最先被应用于航空航天、国防军工等领域。比如波音787和空客350等客机制造材料中，纤维增强复合材料的使用比例均超过50%（重量比），高于钢、铝、钛等金属及其合金。随着科技的进步和发展，材料制备成本也逐渐降低，纤维增强复合材料也逐渐开始走入人们的日常生活，常用的有玻璃纤维增强复合材料GFRP(俗称玻璃钢)、碳纤维增强复合材料CFRP。GFRP多用于景观雕塑、座椅、垃圾桶、储料罐等，CFRP可用于游艇、汽车、自行车、体育休闲器具等。
在建筑领域，纤维增强复合材料始于上个世纪60年代便开始应用，到90年代，随着纤维复合材料加固钢筋混凝土结构技术的兴起，工程界才逐渐认可对这种新型材料。过去，建筑师一直使用木材、石头、钢铁、混凝土等传统的建筑材料，现代社会对建筑的功能性和审美性更为关注，薄壳结构、悬挑结构、悬索结构、网架结构等新型结构对建筑材料提出了更高的要求。如上海迪士尼乐园明日世界占地面积超过2300平方米，广泛的内部和外部建筑结构和座椅都是用几百种不同形状和尺寸的阻燃胶衣饰面FRP部件组成的，而且所有所需的FRP部件都是手糊成形的。为了确保用于迪斯尼乐园的所有FRP满足国家对完全组装复合材料部件的B1防火性等级要求，材料制造公司最终利用高性能聚氨酯丙烯酸酯，以三水合铝(ATH)作为辅助树脂，根据需要加入了450g/㎡的玻璃纤维短切原丝毡和450g/㎡的无捻粗纱布作为增强材料。

6. 纤维增强复合材料的介绍

纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,或Fiber Reinforced Plastic,简称FRP)是由增强纤维材料,如玻璃纤维,碳纤维,芳纶纤维等,与基体材料经过缠绕,模压或拉挤等成型工艺而形成的复合材料。

7. 增强材料的纤维状材料

常用的增强材料为高强度、高模量和耐热的纤维状材料及其织物，其中包括玻璃纤维、碳纤维和芳香族聚酰胺纤维等。纤维状增强材料可以提高制品的性能（如图）。

8. 什么是纤维增强金属复合材料？

纤维增强金属复合材料，是以金属为基体的一种新型复合材料，所以也称为金属基复合材料。
由于金属材料本身具有较高的强度和抗氧化性，因而其增强纤维的性能应大大超出金属基体才能发挥复合材料的优越性。能满足这种要求的纤维，现在仅有硼纤维、碳化硅纤维、晶须和金属丝等。