laminar composite of layers of wood veneer, (b) fiberglass is a fiberreinforced composite containing stiff, strong glass fibers in a softer polymer matrix (× 175), and (c) concrete is a particulate composite containing × coarse sand or gravel in a cement matrix (reduced 50%).
Cemented carbides - Particulate composites containing hard ceramic particles bonded with a soft metallic matrix.
用于开关和继电器,必须同时具有良好的导电性和耐久性的电 电触头 – 用于开关和继电器 必须同时具有良好的导电性和耐久性的电 接触件。 接触件。 Electrical Contacts - Materials used for electrical contacts in
Figure 9.3 TD-nickel 的电子显微镜照片。弥散的 的电子显微镜照片。 ThO2 颗粒的直径小于或等于 颗粒的直径小于或等于300 nm 。Electron
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Section 9.2 颗料充填复合材料 Particulate Composites
复合材料的性质是复合材料中各组分体积分数的函数。 混合法则 – 复合材料的性质是复合材料中各组分体积分数的函数。Rule
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Section 9.1 弥散强化复合材料 Dispersion-Strengthened Composites
一类特别的弥散强化纳米复合材料，所含颗粒直径 至 一类特别的弥散强化纳米复合材料，所含颗粒直径10至 250 nm.它们被归为颗粒复合材料。 A special group of 它们被归为颗粒复合材料。 它们被归为颗粒复合材料
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弥散强化的复合材料举例与应用
电接触材料
可能用于核反应堆 宇航和核反应堆 可能的耐蠕 变磁性材料
涡轮机部件 电池板栅
灯丝， 灯丝，电器元件 灯丝， 灯丝，加热电器
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micrograph of TD-nickel. The dispersed ThO2 particles have a diameter of 300 nm or less (× 2000). ×
of mixtures - The statement that the properties of a composite material are a function of the volume fraction of each material in the composite.
硬质合金 – 在金属基体中含坚硬陶瓷微粒的颗料充填复合材料 。
Dispersoids - Tiny oxide particles formed in a metal matrix that interfere with dislocation movement and provide strengthening, even at elevated temperatures.
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复合材料的结构通常是一个相为连续相，称为基体 基体； 复合材料的结构通常是一个相为连续相，称为基体； 结构通常是一个相为连续相 而另外一相是以独立的形态分布在整个连续相中的分散相， 而另外一相是以独立的形态分布在整个连续相中的分散相， 它显著增强材料的性能，故常称为增强体。 它显著增强材料的性能，故常称为增强体 增强体。 多数情况下，分散相较基体硬 刚度和强度较基体大。 多数情况下，分散相较基体硬，刚度和强度较基体大。 较基体 较基体大 分散相可以是纤维及其编织物，也可以是颗粒状或弥散的 分散相可以是纤维及其编织物，也可以是颗粒状或弥散的 纤维及其编织物 颗粒状 填料。 填料。 在基体和增强体之间存在着界面 界面。 在基体和增强体之间存在着界面。
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Example 9.3 银-钨复合材料 Silver-Tungsten Composite
电接触用的银-钨复合材料是首先制成多孔的钨粉末冶金块， 电接触用的银 钨复合材料是首先制成多孔的钨粉末冶金块，然后将纯银 钨复合材料是首先制成多孔的钨粉末冶金块 渗透到这些孔隙中。渗透银之前钨块的密度是14.5 g/cm3 . 计算孔隙 渗透到这些孔隙中。渗透银之前钨块的密度是 的体积分数和最终的渗透银后块体中银的重量分数。 的体积分数和最终的渗透银后块体中银的重量分数。A silver-tungsten
of the yield strength of dispersion-strengthened sintered aluminum powder (SAP) composite with that of two conventional two-phase high-strength aluminum alloys. The composite has benefits above about 300°C. A fiber-reinforced ° aluminum composite is shown for comparison.
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Objectives of Chapter 9
学习复合材料的不同类别：颗料充填，纤维，和层叠 复合材料。Study different categories of composites: particulate, fiber, and laminar 应用于建筑和机械方面的复合材料。Focus on composites used in structural or mechanical applications.
Figure 9.5 制造银 钨电器用复合材料的步骤： (a) 钨粉被压制成型， 制造银-钨电器用复合材料的步骤 钨电器用复合材料的步骤： 钨粉被压制成型， (b)形成低密度压块 ，(c) 将钨粉烧结，液态的 将钨粉烧结，液态的(d)液态的银渗入颗粒间 形成低密度压块 液态的银渗入颗粒间 的孔隙中。 的孔隙中。The steps in producing a silver-tungsten electrical
The Science and Engineering of Materials, 4th ed
Donald R. Askeland – Pradeep P. Phulé
Chapter 9 – 复合材料：材料中 复合材料： 各组分的互补
Composites: Teamwork and Synergy in Materials
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Figure 9.2 弥散增强的烧结铝 粉(SAP)复合材料的屈服强度与 两种常规双相高强度铝合金。 两种常规双相高强度铝合金。复 合材料在300度以上时表现更突 合材料在 度以上时表现更突 为了比较， 出。为了比较，纤维增强铝复合 材料也绘在图中。 材料也绘在图中。Comparison
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Chapter Outline
9.1 弥散强化复合材料 Dispersion-Strengthened Composites 9.2 颗料充填复合材料 Particulate Composites 9.3 纤维增强复合材料 Fiber-Reinforced Composites 9.4 纤维增强复合材料的特性 Characteristics of Fiber-Reinforced Composites 9.5 纤维和复合材料的制造 Manufacturing Fibers and Composites 9.6 层叠复合材料 Laminar Composite Materials 9.7 层叠复合材料举例和应用 Examples and Applications of Laminar Composites 9.8 夹层结构 Sandwich Structures
Many engineering polymers that contain fillers and extenders are particulate composites.
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Figure 9.4 钴钨硬质合金的微观结构 钴钨硬质合金的微观结构(1300).
Microstructure of tungsten carbide—20% cobalt-cemented carbide (1300).
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(a)夹板是木薄板层 夹板是木薄板层 的层叠复合材料
Figure 9.1 复合材料的一些例子： (b) 玻璃钢是在柔软的聚合物基体中用硬的 复合材料的一些例子： 坚固的玻璃纤维增强(× 混凝土是水泥基体中含粗砂或砾石 水泥基体中含粗砂或砾石的颗料充 坚固的玻璃纤维增强 × 175), (c) 混凝土是水泥基体中含粗砂或砾石的颗料充 填复合材料。 填复合材料。Some examples of composite materials: (a) plywood is a
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Example 9.2 硬质合金 Cemented Carbides
硬质合金切削工具含有75 wt% WC, 15 wt% TiC, 5 硬质合金切削工具含有 wt% TaC, 和 5 wt% Co，估计复合材料的密度。 A ，估计复合材料的密度。
cemented carbide cutting tool useபைடு நூலகம் for machining contains 75 wt% WC, 15 wt% TiC, 5 wt% TaC, and 5 wt% Co. Estimate the density of the composite. Example 9.2 SOLUTION First, we must convert the weight percentages to volume fractions. The densities of the components of the composite are: