第三章材料强化.docx
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第三章材料强化
第三章材料强化
3.1概述
1、决定材料强度的关键因素
1)原子之间的结合力
2)位错
2、材料强化的方法
1)形成新相
2)影响位错的运动
近代金属物理领域中的最大成果就是关于材料中的位错的研究。
3.2力学实验与材料性能
Ø表征材料力学性能的常用参数:
屈服强度和断裂强度(拉伸实验)
拉伸性能(脆性材料、弯曲实验)
硬度(硬度试验)
冲击韧性(断裂性能)
断裂韧性:
裂纹在材料中的扩展行为;
蠕变强度:
材料在高温下使用,有可能发生塑性变形,用蠕变强度表示材料的性能。
疲劳强度:
材料所受应力为循环态,用疲劳强度表示材料的性能。
3.2.1拉伸实验
拉伸实验测定的是材料抵抗静态或缓慢施加的载荷的能力。
1、工程应力-应变曲线
工程应力-应变曲线
s:
屈服强度,材料开始发生塑性形变时对应的应力。
0.2:
对于没有明显屈服点的材料,把应变量为0.2%所对应的应力定义为屈服强度。
b:
抗拉强度。
2、真实应力-应变曲线
真实应力:
载荷除以应变的某一阶段试样的截面积。
材料由初始长度l0至最终长度l1的形变期间,总的真实应变为
真实应力—应变曲线常常符合公式:
n是加工硬化系数,大约为0.1一0.5,k是强度系数。
3、应力-应变曲线的应用:
实际应用:
抗拉强度和延性(材料截面积的减少量或者伸长的百分率)。
科学研究:
应力-应变曲线的准确形状和细节问题,影响屈服应力和断裂应力的因素,如温度、添加物、晶粒大小等。
3.2.2弯曲实验
对于大多数脆性材料来说,材料断裂发生在最大负载状态下,此时抗拉强度和断裂强度相等。
对于极脆的材料,例如陶瓷,其屈服强度、抗拉强度和断裂强度完全相等,如田4.4所示。
许多脆性材料表面存在裂纹,很难进行一般的拉伸试验,有时刷刚把脆性材料安装在拉伸机的夹头上,它就发生了断裂,此时,可以采用如图4.5所示的弯曲试验来测定脆性材料的力学性能。
在试样的中点位置—上施加负载,使试样发生弯曲,在中点处的材料就受到一个拉仲作用力材料的断裂也在此位置发生。
这时可以用断裂模量来表示材料的强度:
式中F——断裂时的负载;
L——两个向上支点之间的距离;
w——试样的宽度;
h——试样的厚度。
因为裂纹在受到压应力时会闭合起来,所以脆性材料的使用状态往往设计为压应力状态,而不是拉应力状态。
一般来说,脆性材料在压应力状态下的抗压强度远远大于其抗拉强度,如表4.1所示。
3.2.3硬度实验
材料的硬度定义为材料对于贯穿其表面的硬物的抵抗能力。
材料硬度可以很方便地表示
材料形变的能力。
进行硬度试验时,需要在一定的外加负载下将一个小球体、棱锥体或圆锥
体压人金属表面,从压痕的尺寸可以得到硬度数值,如图4.7所示。
硬度试验方法有十几种。
常用的有洛氏硬度试验、布氏硬度试验、维氏硬度实验等。
1、布氏硬度试验法
原理:
用一定直径D(mm)的钢球或硬质合金球,以相应的试验力P(N)压入试件表面,并保持一定的时间,然后卸除试验力,测量试件表面的压痕直径d(mm),用试验力除以压痕球形表面积A(mm2)所得的商作为布氏硬度值,符号为HBS(压头为钢球时)或HBW(压头为硬质合金球时)。
d和D分别是压痕直径和压球直径。
1)HBS适用于测量低于布氏硬度值450的材料;HBW适用于测量低于布氏硬度值650的材料。
2)试验时,根据被测的材料不同,球直径、试验力及试验力保持时间不同。
3)布氏硬度试验法一般用于试验各种硬度不高的钢材、铸铁、有色金属等,也用于试验经淬火、回火但硬度不高的钢件。
4)由于布氏硬度试验的压痕较大,试验结果能更好地代表试件的硬度。
2、洛氏硬度
原理:
根据压痕的塑性变形深度来衡量硬度。
试验时,先加初始试验力98N,使压头紧密接触试件表面a,并压入到处,以此作为衡量压入深度的起点,再加主试验力使压头压
入到c处,然后去掉主试验力,由于被试金属弹性变形的消除,压头向上回升到d处。
洛氏硬度计表盘上读出即可。
维氏硬度(HV)的试验原理与布氏硬度基本相似,也是根据压痕单位面积所承受的载荷耕算硬度值的。
所不同的是,维氏硬度的压头为金刚石四棱锥体。
试验时测定压痕的对角
涨度来计算硬度值。
抗拉强度和硬度的关系:
硬度实验简单易行,耗时短,对试样不需特殊处理,所以实际工作中用硬度粗略比较材料的力学性能。
例:
金属材料的布氏硬度与抗拉强度之间的关系:
抗拉强度=kHB
3.2.4冲击实验
一种材料可能具有很高的抗拉强度,但是在冲击负载条件下却可能无法应用。
为此,常采用冲击试验来测量材料承受冲击的能力。
在冲击试验时,一个重物摆从高度h0落下,打击并击断试样,然后继续运动到较低的高度hf。
从摆的起始高度h0和最后高度hf,可以计算其势能差。
这个势能差就是试样在断裂时所吸收的能量,可以表示为材料的耐冲击能力。
这种材料抵抗冲击的能力又称为材料的冲击韧性。
冲击试验有许多种方法,常用的有艾氏冲击试验和夏氏冲击试验。
摆锤式一次冲击试验原理:
试验在专门的摆锤式冲击试验机上进行,把试样放在试验机的支承面上,试样的缺口背向摆锤冲击方向。
将质量为m的摆锤安放到规定的高度H,然后下落,将试样打断,并摆过支点升到某一高度h,试样在冲击试验力一次作用下,折断时所吸收的功为冲击吸收功为Ak。
附:
▪实际上,冲击吸收功AK数值可由试验机读出,而无需计算
▪冲击韧度:
将冲击吸收功AK值除以试样缺口底部的横载面积A0(cm2)得到的值
▪ak=AK/A0
▪冲击韧度作为衡量材料刚性的依据。
3.2.5断裂韧性
断裂韧性是表示含有裂纹的材料所能承受的应力。
前面介绍的冲击韧性是材料性能的一个定性指标,而断裂韧性则是材料性能的一个定量指标。
在材料中引入一个已知形状和尺寸的裂纹,然后进行拉伸试验,可以测得材料的断裂韧性。
1、应力场强度因子
f——试样和裂纹的几何因子;——作用应力;a——裂纹尺寸
2、断裂韧性
利用含有一个已知尺寸的裂纹试样,测得该裂纹开始扩展并导致材料发生断裂时的K,即为材料的断裂韧性:
3、平面应变断裂韧性
试样的厚度增加时,断裂韧性会降低至一个恒定值,这个值称为平面应变断裂韧性KIc,常用来表示材料断裂性能。
3.2.6蠕变
如果在高温下给材料施加一个应力,即使这个应力小于该温度下的构’料屈服强度,材料也可能发生塑性变形,以至断裂。
这种现象就称为蠕变。
蠕变的定义是在恒定的压力下材料的塑性流变。
引起材料在较低温度下发生塑性变形的主要原因是位错的滑移,而引起材料在高温下发生蠕变的主要原因则是位错的攀移。
蠕变过程:
1)位错通过攀移脱离障碍物,进而滑移,导致材料的塑性变化;
2)位错脱离障碍物的速率=位错被别的障碍物陷住的速率;
3)颈缩,应力增加,试样以更高的速率发生塑性变形,断裂。
蠕变数据的应用:
1)根据蠕变实验的应力-断裂时间曲线,得到材料在恒定压力下的使用寿命;
2)材料在高温下的力学性能。
3.2.7疲劳
1、概念
交变压力:
是指大小和方向构随时间周期变化的应力。
疲劳现象:
如果材料所受的力是重复出现的,即使应力低于材料的屈服强度,材料也有可能发生破坏,这种现象称为材料的疲劳。
2、疲劳破坏的过程:
1)加载后不久,在材料表面出现一个非常小的裂纹;
2)随着载荷的作用,小裂纹慢慢的扩展;
3)材料所剩的截面积不足以承受载荷,材料发生断裂。
3、研究方法
制备大量没有机械加工缺陷的试样,各组试样在不同的应力S下进行实验。
把每个试样在一定的应力下承受的应力循环次数N记录下来,画成曲线。
1)疲劳极限:
一个应力值,在此应力下,在疲劳试验中试样发生断裂的概率为50%;
2)疲劳寿命:
材料在某种特定应力下发生疲劳断裂所需的应力循环次数;
3)疲劳强度:
在特定应力循环次数时,不发生疲劳断裂的前提下,材料所能承受的最大拉力。
3.3加工硬化
1.加工硬化
加工硬化,又称为应变硬化,是由于位错增殖所引起的,所以能够产生加工硬化的材料必须是位错能够滑移的塑性材料。
2.加工硬化的实质:
是金属塑性变形时内部产生滑移,使晶粒变形和细化亚组织,
因而产生大量的位错,晶格严重畸变,内部应力增加,其宏观效应就是加工硬化。
经过了冷加工的金属材料中的位错密度大大增加,可增殖至1012/cm-3,比初始的位错密度大近百万倍。
位错密度越大,位错之间的相互作用也越大,对位错进行滑移的阻力也随之增大。
3.Frank—Reed位错源的机理
当外加应力超过屈服强度时,位错开始滑移。
如果位错在滑移面上遇上障碍物,就会被障碍物钉住而难以继续滑移。
继续增大的应力将使位错线不断弯曲并扩展以求滑移。
最后,相互接近的两段位错刚好具有相反的性质(伯氏矢量相同,位错线方向相反),它们会相互靠近,以至消失。
这样的结果是原来的一段位错线仍然被钉在障碍物上。
但在这段位错线的外围却多出来一个位错环。
4.加工硬化的应用
通过冷加工可以获得材料构件的精确尺寸和优良表面。
利用加工硬化,可以在获得所需的金属材料的形状的同时,提高材料的强度,尤其是对于那些不能采用后面叙述的各种热处理强化方法的材料,如低碳钢、奥氏体不锈钢、有色金属等,加工硬化方法显得更加重要。
5.加工硬化对材料其它性能的影响
1)抗张强度、屈服强度、硬度增加;
2)抗拉强度不变,塑性和金属形变的可能性降低;
3)物理性能如导电率、密度等有所降低;
4)化学性能如抗腐性随着加工量的增加而降低;
5)冷加工会在金属材料中产生残余应力,出现各向异性。
6.高分子材料的硬化机制
长链分子发生了重新排列甚至晶化。
当所加应力超过热弹性高分于材料如聚乙烯的屈服强度时,分子链之间的极化键发生断裂,分子链被拉长,并沿拉伸方向重新排列。
所以经过冷加工后的高分子材料的强度,尤其是沿着拉伸方向的强度会增加。
3.4固溶强化
1.固溶体的概念
1)固溶体:
即固体溶液,溶质原子溶入溶剂晶格中,而仍保持溶剂晶格类型的金属晶体。
2)固溶度:
溶质原子在溶剂中的最大含量(极限溶解度)。
2.固溶体基本特征:
1)保持原溶剂的晶体结构;
2)有一定的成份范围(固溶度);
3)具有比较明显的金属性质。
具有一定的导电和导热性和一定的塑性等等。
这表明,固溶体中的结合键主要是金属键。
3.固溶体的分类
Ø按溶质原子在溶剂点阵中的位置分:
1)置换固溶体:
溶质原子置换溶剂在晶格结点上的原子。
如:
Fe与Mn、Si、Al、Cr、Ti、Nb等形成置换固溶体
2)间隙固溶体:
溶质原子处于溶剂晶体结构的间隙位置。
如:
Fe与C,N,O,H形成间隙固溶体
Ø按溶解度分:
1、有限固溶体:
溶质只能以一定的溶解限量溶入到溶剂中。
2、无限固溶体:
溶质和溶剂两种晶体可以按任意比例无限制地相互固溶。
Ø按原子在点阵中排列的秩序度分:
1、无序固溶体:
溶质分子多以随机方式无规则地分布于固溶体地点阵中,形成置换式或间隙式固溶体;
2、有序固溶体:
某些合金在一定条件下,其溶质原子按一定组成比在固溶体点阵中地特定位置呈有规则分布。
4.固溶体的性能
▪固溶强化:
固溶体材料随溶质含量提高其强度、硬度提高而塑性、韧性下降的现象。
▪机理:
固溶强化的产生是由于溶质原子溶入后,引起溶剂金属的晶格产生畸变,进而位错运动时受到阻力增大的缘故。
固溶强化的影响因素
1、溶质原子含量越多,强化效果越好;
2、溶剂与溶质原子半径差越大,强化效果越好;
3、价电子数差越大,强化效果越好;
4、间隙式溶质原子的强化效果高于置换式溶质原子。
固溶强化对材料性质的影响
(1)合金的屈服强度、抗拉强度、硬度等会超过纯金属。
(2)几乎所有的合金的塑性都低于纯金属。
但是,铜锌合金的强度和塑性都高于纯铜,这个例外。
(3)合金的电导率大大低于纯金属。
所以不应该用固溶强化的铜合金或铝合金作导线。
(4)固溶强化能够改善合金的抗蠕变性能。
高温环境不会明显损害固溶强化效果。
实际卧机发动机所使用的许多高温合金也部分采用了固溶强化方法。
问题
固溶体、金属化合物、机械混合物之间的区别?
固溶体:
固体溶液,溶质原子溶入溶剂晶格中,而仍保持溶剂晶格类型的金属晶体。
金属化合物:
合金组元间发生相互作用而形成一种具有金属特性的物质,称为金属化合物。
机械混合物:
两种或两种以上的相按一定质量百分数组成的物质。
混合物各相保持其原有晶格。
3.5弥散强化
弥散强化,是指将多相组织混合在一起所获得的材料强化效应。
通过控制这些相的尺寸、形状、数量和单个相的性能,可以获得理想的性能组合。
在弥散强化合金中,一定存在着一种以上的相。
那些含量大的连续分布的相称为基体。
而第二相则一般是数量较少的析出物。
有时这两种相也可以是同时形成的。
在弥散强化中,基体与析出物之间具有如下关系:
(1)基体应该是塑性的,而析出物则应该是脆性的。
此时,析出物阻碍位错的滑移,使材料强化。
而较软的基体则给整个合金提供所需的塑性。
(2)脆性的析出物应该是不连续分布的,而塑性的基体则应该是连续分布的。
如果析出物连续分布,裂纹就可能在整个结构中传播,使材料发生脆性断裂。
而不连续分布的析出物
内的裂纹则可能被塑性的基体与析出物之间的相界面所阻挡,难以扩展。
(3)析出物的尺寸应该小,数密度应该多。
这样才能增加阻碍位错滑移的可能性。
(4)析出物的形状应该是圆的,而不应该是尖的或针状的。
因为圆形的析出物产生裂纹的可能性要小,而具有尖锐边缘的析出物则有可能产生裂纹,或者其本身就容易成为缺口。
(5)析出物的数量越多,合金的强度越高。
弥散强化方法
1、通过使金属间化合物在塑性基体中弥散分布来强化材料。
金属间化合物:
是指两种或多种元素按一定比例形成的新相。
金属间化合物具有一定的晶体结构和特定的性能。
金属间化合物大都又硬又脆。
2、利用共晶反应也能够获得弥散强化的材料。
当锡铅合金的含锡量在19%一61.9%之间时,该合金称为亚共晶合金。
而含锡量在61.9%一97.5%之间时,则称为过共晶合金。
共晶反应得到的相和相总是密密麻麻相互叠合在一起,这种结构常称为共晶组织。
这样弥散分布的相和相能够使合金获得很好的弥散强化效果。
Ø共晶反应的特点:
1)在共晶反应中,相的凝固会促进相的凝固,相的凝固也会促进相的凝固。
2)具有很低的熔点。
当锡铅合金的含锡量在19%一61.9%之间时,该合金称为亚共晶合金。
而含锡量在61.9%一97.5%之间时,则称为过共晶合金。
3.6固态相变强化
固态相变是指固态物质在温度、压力、电场、磁场改变时,从一种组织结构会转变成另一种组织结构。
材料科学研究中的固态相变主要是指温度改变而产生的相变。
固态相变主要包括三种基本变化:
1)晶体结构的变化;
2)化学成分的变化;
3)有序程度的变化。
一种相变可同时包括一种、两种或三种变化。
▪用来强化材料的固态相变有:
时效强化
共析反应
非平衡态的马氏体相变(第九章)
1、时效强化
1)共格析出物
基体中产生的析出物的原子排列与周围基体的原子排列保持一种共格关系,即保持特定的对应关系,那么析出物周围的基体的原子排列就会受到析出物的影响。
这种析出物称为共格析出物。
由于共格析出物的结构与基体的结构毕竟不是完全相同,基体原子要与析出物保持一种对应关系,必然要改变自己原来的排列方式。
这样,即使位错不是从共格析出物身上,而是从共格析出物旁边的基体滑移过时,也会受到来自共格析出物的影响。
Ø通过时效的方法可以获得共格析出物。
2)时效强化的原因
分析表明:
在时效过程中溶质原子发生了如下的变化,首先溶质原子发生富集,形成富集区,使晶格畸变加大,使位错运动阻力增大,强度提高,其次随时间的延长,富集区的原子趋于有序化,趋于形成第二相,但还没形成第二相,其与原晶格保持共格关系,晶格畸变进一步增大,使强度进一步提高,随时间的继续延长,第二相形成并逐渐离与母体的共格关系,这时晶格畸变减小,强度下降。
3)时效规律
时效温度越高,强度峰值越低,强化效果越小;
时效温度越高,时效速度越快,强度峰值出现所需时间越短;
低温使固溶处理获得的过饱和固溶体保持相对的稳定性,抑制时效的进行。
要获得时效强化效应,应该具有如下4个条件:
(1)合金相图中必须存在这样一条固溶度线,其固溶度将随着温度的降低而减小。
这样.在将合金加热到固溶度线以上时,可以得到单相组织。
而冷却到固溶度线以下时,则可以得到两相组织。
(2)基体应该比较软,具有塑性。
而析出物则应该比较硬,且具有脆性。
在大多数的时效强化合金中,析出物是又硬又脆的金届间化合物。
(3)合金应该能够进行淬火。
有些合金即使通过快速冷却也不能抑制析出物的产生。
这样的合金自然不能进行时效强化。
淬火有时还会在材料中引入残余应力,造成部件的弯曲,为了减少残余应力,铝合金常常是淬入80℃左右的热水中。
(4)合金中应该有共格析出物生成。
2、共析反应
所谓共析反应,是指从一个固相S1转变成两个固相S2和S3的反应,如下面公式所示:
S1→S2+S3
共析反应和前面介绍的共晶反应相似,不同之处在于:
1)共晶反应是从一个液相转变为两个固相,而且肯定不能通过热处理的方式实现;
2)而共析反应是固相之间的反应,所以在热处理时,可以先将材料加热到形成固相S1的温度,然后在冷却过程中利用共析反应得到固相S2和S3,利用共析反应产物的两个固相可以使合金实现弥散强化。
3.7复合强化
3.7.1复合材料概述
1.复合材料
1)概念:
两种或两种以上不同性能、不同形态的组分材料通过复合工艺组合而成的一种多相材料。
不仅保留了组成材料各自优点,还具有单一材料所没有的优异性能。
2)复合材料的特征:
(1)性能的可设计性:
根据构件要求选择基体、增强体及其含量,选择复合工艺及增强体排列方式
(2)各向异性
(3)结构一次成型性
2.复合材料组成
1)基体相
基体相是一种连续相材料,它把改善性能的增强相材料固结成一体,并起传递应力的作用;
2)增强相
增强相起承受应力(结构复合材料)和显示功能(功能复合材料)的作用。
复合材料既能保持原组成材料的重要特色,又通过复合效应使各组分的性能互相补充,获得原组分
不具备的许多优良性能。
3.增强机理
(1)基体用于固定和粘附增强体,将所受载荷通过界面传递到增强体上,本身承受少量载荷,隔断裂纹及损伤的传播,保护增强体免受环境的化学和物理损伤;
(2)增强体具有高强度,高摸量,主要用来承担载荷。
(3)界面协调基体和增强体之间的变形,将基体的应力传递到增强体上。
基体和增强体的结合力过大使复合材料韧性下降,结合力小起不到传递应力的作用,容易在界面处开裂。
(4)增强体、基体和界面共同作用下可以改变复合材料的韧性,抗疲劳性,抗蠕变性,抗冲击性和其它性能。
(5)先进陶瓷基复合材料有足够的强度,但脆,应该增韧补强,金属基和树脂基复合材料应该增强补韧。
4.复合材料分类
(1)按基体材料:
金属基复合材料,陶瓷基复合材料,塑料基复合材料。
商业上用得最多的是塑料基复合材料。
20世纪40年代末就产生了用玻璃纤维增强树脂的材料.俗称玻璃钢,这是第一代复合材料。
到70年代碳纤维增强塑料的第二代复合材料开始应用。
这类材料在战斗机和直升飞机上使用量较多,此外在体育娱乐方面,如高尔夫球棒、网球拍、划船浆等也多用此类材料
制造。
5.合材料的性能
1)力学性能
(1)比强度和比模量
具有比其它材料都高的比强度和比模量,尤其是碳纤维―环氧树脂复合材料。
(2)疲劳性能
具有较小的缺口敏感性,其纤维和基体间的界面能有效地阻止疲劳裂纹的扩展,因此具有较高的疲劳极限,断裂安全性好。
(3)其它性能
具有良好的减振性能。
大多数纤维增强复合材料具有良好的高温强度、高温弹性模量和抗蠕变性能。
许多树脂基、金属基、陶瓷基复合材料还具有良好的耐磨性能。
2)物理、化学性能:
复合材料的密度低,膨胀系数小。
许多复合材料具有导电、导热、压电效应、换能、吸波等特殊性能。
有些复合材料还具有良好的耐热性和化学稳定性。
3.7.2颗粒增强复合材料
1、颗粒增强材料
主要是各种陶瓷材料颗粒,如Al2O3、SiC、WC、TiC、Si3N4、B4C及石墨等。
另外氧化锌、碳酸钙、氧化铝等、石墨等粉末增强材料一般作为填料用于塑料和橡胶制品。
颗粒尺寸最小可达几十纳米
1)氧化物弥散强化合金
在金属合金中添加一直径为l0-250nm的氧化物来强化材料。
这样得到的合金称为氧化物弥散强化合金。
采用的氧化物:
Al2O3,TiC,SiC等。
硬质颗粒有效阻碍位错的运动,强化机理与脱溶沉淀饶过机制类似,,质点尺寸越小,体积分数越高,强化效果越好。
2、颗粒弥散强化
加入的颗粒尺寸为1-50μm,体积分数为0.05-0.5。
基体承担主要载荷,通过粒子约束基体变形达到强化。
粒子增强型复合材料的性能与增强体和基体的比例有关,某些性能只取决于各组成物质的相对数量和性能,材料的密度可用混合定则精确描述。
增强机制
用金属或高分子聚合物为粘接剂,把具有耐热性好、硬度高但不耐冲击的金属氧化物、碳化物、氮化物粘结在一起而形成,既具有陶瓷的高硬度及耐热性,又具有脆性小、耐冲击等优点。
颗粒增强复合主要是为了改善材料的耐磨性或综合的力学性能。
实例
1)金属陶瓷
切削工具:
碳化钨刀片,脆性大;
解决方法:
将氧化钴与碳化钨一起压人粉块。
当烧结粉块加热到氧化钴的熔点以上温度时,液态钻就会包围每个碳化钨颗粒。
凝固以后,钴可作为碳化钨的粘结剂,从而改善切削刀具的冲击韧性。
2)硫化橡胶
碳黑中含有许多直径为5~500nm的微小的碳球。
碳黑的加入可以改善橡胶的强度、刚度、硬度、耐磨性和耐热性。
3.7.3纤维增强复合材料
如果在柔软的韧性的基体中加入高强度、高刚度的纤维,可以得到高强度、抗疲劳.高的强度质量比的复合材料。
此时,基体材料能够将应力传到纤维上,而纤维则可以承受大的应力.这种复合材料不仅可以在室温下使用,也可以在高温下使用。
3.7.4常用纤维
1.玻璃纤维
由熔融的玻璃经拉丝而成,可制成连续纤维和短纤维;由于其制取方便,价格便宜,是应用最多的增强纤维。
2.碳(石墨)纤维
将有机纤维(如聚丙烯腈纤维、沥青纤维、棉纤维等)在惰性气氛中经高温碳化而制成的纤维。
经石墨化处理的碳纤维又称为石墨纤维。
石墨纤维的耐热性、导电性比碳纤维高,而且还有自润滑性。
碳纤维化学稳定性高,能耐浓盐酸、硫酸、磷酸、苯、丙酮等介质浸蚀。
其缺点是脆性大,易氧化,与基体结合力差。
3.硼纤维
用三氯化硼和氢气混合气在高温下将硼沉积到钨丝上制得的一种复合纤维。
具有高强度、高弹性模量、高耐热性,在无氧条件下、1000℃弹性模量也不降低,还具有良好的抗氧化性和耐腐蚀性。
其缺点是,直径较粗,伸长率低,生产工艺复杂,成本高。
4.芳纶纤维
最大特点是比强度和比模量高,韧性好,具有优良的抗疲劳性、耐腐蚀性、绝缘性和加工性,且价格便宜。
5.碳化硅纤维
突出优点是具有优良的高温强度,主要用于增强金属和陶瓷。
它是以钨丝或碳纤维作纤芯,通过气相沉积法而制得;或用聚碳硅烷纺纱,烧结制得。
6.石棉纤维
是天然多晶质无机矿物纤维,主要有温石棉、青石棉和铁石棉。
以温石棉用量最大。
石棉具有耐酸、耐热、保温、不导电等特性。
石棉应用的主要
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