复合材料第三章1复合材料增强体.ppt

第三章第三章 复合材料的增复合材料的增强材料材料1复合材料第三章1复合材料增强体1.1 1.1 增增强体的概念体的概念增增强体的概念体的概念：： 复合材料中能明复合材料中能明显提高基体材料某一性能提高基体材料某一性能提高基体材料某一性能提高基体材料某一性能的的组元物元物质起承受载荷、增荷、增强、增、增韧作用增增强体的特征体的特征：：（（1 1）具有能明）具有能明显提高基体某种所需的特殊性能；提高基体某种所需的特殊性能； （（2 2）增）增强体体应具有具有稳定的化学性定的化学性质；； （（3 3）与基体有良好的）与基体有良好的润湿性湿性2复合材料第三章1复合材料增强体1.2 1.2 增增强体的分体的分类（（1 1））颗粒粒类增增强体（零体（零维））性能特点：性能特点： 高高强度、高模量、耐度、高模量、耐热、耐磨、耐腐、耐磨、耐腐蚀实 例：例： 碳化硅、氧化碳化硅、氧化铝、氮化硅、碳化硼、石墨、、氮化硅、碳化硼、石墨、 碳化碳化钛、滑石、碳酸、滑石、碳酸钙等无机非金属等无机非金属颗粒粒复合材料性能特点：复合材料性能特点：具有各向同性具有各向同性3复合材料第三章1复合材料增强体（（2 2））纤维类增增强体（一体（一维））连续长纤维：：长　　度：　　度： 连续长度一般超度一般超过数百米；数百米；性能特点：性能特点： 沿沿轴向有很高的向有很高的强度和度和弹性模量性模量分　　分　　类：： 分分为单丝和束和束丝两种。

两种应 用：用： 成本高、性能高，只用于高性能复合材成本高、性能高，只用于高性能复合材料料复合材料性能特点：复合材料性能特点：具有各向异性具有各向异性4复合材料第三章1复合材料增强体连续长纤维实连续长纤维实例例例例单丝：： 硼硼纤维、、CVDCVD法制法制备的碳化硅的碳化硅纤维（直径（直径约为95-95-140140微米）微米）束束丝：： 碳碳纤维、玻璃、玻璃纤维、氧化、氧化铝纤维、氮化硅、氮化硅纤维、、烧结法制法制备的碳化硅的碳化硅纤维等（含等（含500-12000500-12000根根单丝，，单丝直径直径5.6-145.6-14微米）和芳微米）和芳纶、超高分子量聚乙、超高分子量聚乙烯等有等有机机纤维5复合材料第三章1复合材料增强体不不连续纤维（短（短纤维））：：长度：度： 连续长度一般几十毫米度一般几十毫米性能特点：性能特点：沿沿轴向有方向性，但性能一般比向有方向性，但性能一般比长纤维低低应用：用： 成本比成本比较低，低，应用广用广实例：例： 硅酸硅酸铝纤维、氧化、氧化铝纤维碳碳纤维、氮化硼、氮化硼纤维等等复合材料特点：无明复合材料特点：无明显方向性方向性( (制造制造时排列无序排列无序) )6复合材料第三章1复合材料增强体（（3 3））晶晶须类增增强体（一体（一维））外形尺寸：外形尺寸：直径直径0.2-10.2-1微米，微米，长约为几十微米几十微米性能特点：性能特点：有很高的有很高的强度和模量度和模量 （（结构构细小、缺陷少）小、缺陷少）应用：用： 陶瓷增陶瓷增韧（（成本比成本比颗粒高得多粒高得多））实例：例： 碳化硅、氧化碳化硅、氧化铝、氮化硅等、氮化硅等复合材料性能特点：各向同性。

复合材料性能特点：各向同性7复合材料第三章1复合材料增强体（（4 4））金属金属丝增增强体（一体（一维）） 不不锈钢丝、、钨丝等等（（W/AlW/Al、、W/NiW/Ni、、不不锈钢丝/Al/Al））（（5 5））片状物增片状物增强体（二体（二维）） 织物物、、毡毡等等陶陶瓷瓷薄薄片片：：SiC/CSiC/C、、SiC/ZrOSiC/ZrO2 2、、SiSi3 3N N4 4/BN/BN等6 6））纤维编织类增增强体（三体（三维）） 纤维编织成的三成的三维结构构8复合材料第三章1复合材料增强体1.3 1.3 纤维类增增强体具有高体具有高强度的原因度的原因（（1 1））固体材料的理固体材料的理论强度度：：σσthth = (Eγ/a = (Eγ/a0 0) )1/21/2 纤维类增增强体：体：Be (Be (铍) )、、B B、、C C、、AlAl、、SiSi以及它以及它们与与N N、、O O的化的化合物合物 （常温下原子半径小、化学性（常温下原子半径小、化学性质稳定）定）纤维类增增强体理体理论强度高！度高！9复合材料第三章1复合材料增强体       材料的理论强度应从原子间的结合力入手，只有克服了原子间的结合力，材料才能断裂。

       两原子间的结合力如图所示，原子间距随应力的增加而增大，在某点处，应力克服了原子之间的作用力达到一个最大值，这一最大值即为理论断裂强度sm10复合材料第三章1复合材料增强体       不同材料的组成、结构及键合方式不同，各种材料的理论断裂强度都不一样，计算公式十分复杂       为简单、粗略地估计各种情况都能适应的材料理论强度，可假设用波长为l的正玄波来近似原子间约束力与原子间距离x之间的关系：(1)       材料的断裂是在拉应力作用下，原子沿与拉应力垂直的面被拉开11复合材料第三章1复合材料增强体 12复合材料第三章1复合材料增强体 13复合材料第三章1复合材料增强体 14复合材料第三章1复合材料增强体15复合材料第三章1复合材料增强体（（2 2）固体材料的）固体材料的实际强度：度：固体材料固体材料实际强度度远远低于理低于理论强度！度！原原 因：因： 缺陷的存在；缺陷的存在；应力集中；破坏失效力集中；破坏失效断裂力学的研究断裂力学的研究结果：果：σ = (Eγ/4c)σ = (Eγ/4c)1/21/2高高 强 度：度： 高的高的弹性模量、高的表面能性模量、高的表面能 尽可能小的内部或表面的最大裂尽可能小的内部或表面的最大裂纹长度度16复合材料第三章1复合材料增强体（（3 3））纤维材料具有高材料具有高强度的原因：度的原因：纤维类增增强材料：材料：强度很高度很高同同质地地块状材料：状材料：强度一般度一般E-E-玻璃：玻璃：40 - 100 MPa40 - 100 MPaE-E-玻璃玻璃纤维：：1000MPa1000MPa（直径（直径为1010微米）微米）2400MPa2400MPa（直径（直径5 5微米以下）微米以下）随着随着纤维直径减小，直径减小，强度将度将获得得进一步提高！一步提高！17复合材料第三章1复合材料增强体纤维材料所包含的缺陷的形状、位置、取向和数目材料所包含的缺陷的形状、位置、取向和数目都有都有别与同与同质地的地的块状材料状材料内部径向最大裂内部径向最大裂纹尺寸：尺寸：非常小非常小（（纤维类增增强材料）材料）一般一般（同（同质地地块状材料）状材料）内部内部内部内部轴轴向最大裂向最大裂向最大裂向最大裂纹纹尺寸尺寸尺寸尺寸 ？？？？ 对对性能有怎性能有怎性能有怎性能有怎样样的影响呢的影响呢的影响呢的影响呢？？？？18复合材料第三章1复合材料增强体内部内部轴向最大裂向最大裂纹尺寸：尺寸：一般一般（（纤维类增增强材料）材料）一般一般（同（同质地地块状材料）状材料）纤维中中轴向的最大裂向的最大裂纹尺寸尺寸虽然可与然可与块体材料体材料中的相比，但中的相比，但对轴向性能的影响向性能的影响则很小（很小（纤维主要承受主要承受轴向拉伸向拉伸载荷荷）） 19复合材料第三章1复合材料增强体1.4 1.4 纤维类增增强体具有体具有较高柔曲性的原因高柔曲性的原因玻璃是典型的脆性材料，玻璃是典型的脆性材料，为什么玻璃什么玻璃纤维具有具有优良的柔曲性良的柔曲性 ？？ 柔曲性的表示方法：柔曲性的表示方法：MMρ图3.1 3.1 作用于受力梁上的力矩作用于受力梁上的力矩M M及由此力矩及由此力矩产生的曲率半径生的曲率半径ρρ  以以1/(Mρ)1/(Mρ)表示材料的柔曲性表示材料的柔曲性20复合材料第三章1复合材料增强体材料力学的研究材料力学的研究结果果给出了下式：出了下式：上式中，上式中，E E为材料的材料的杨氏模量，氏模量，d d为圆柱的直径柱的直径 。

以以1/(Mρ)1/(Mρ)表示材料的柔曲性，表示材料的柔曲性，与与1/d1/d4 4成正比成正比玻璃是典型脆性材料，玻璃是典型脆性材料，玻璃是典型脆性材料，玻璃是典型脆性材料，为为什么玻璃什么玻璃什么玻璃什么玻璃纤维纤维具有具有具有具有优优良的柔曲性？良的柔曲性？良的柔曲性？良的柔曲性？ 21复合材料第三章1复合材料增强体图3.2 3.2 各种各种纤维材料的柔曲性与材料的柔曲性与纤维直径和直径和杨氏模量的关系氏模量的关系22复合材料第三章1复合材料增强体§2 §2 玻玻 璃璃 纤 维Ø 2.1 2.1 玻璃玻璃纤维的种的种类Ø 2.2 2.2 玻璃玻璃纤维的制造的制造Ø 2.3 2.3 玻璃玻璃纤维的的结构和化学构和化学组成成Ø 2.4 2.4 玻璃玻璃纤维的性能的性能Ø 2.5 2.5 玻璃玻璃纤维的的应用用23复合材料第三章1复合材料增强体2.1 2.1 玻璃玻璃纤维的种的种类（（1 1））按玻璃原料成分分按玻璃原料成分分类（最重要的分（最重要的分类方法）方法）E-E-E-E-玻璃玻璃玻璃玻璃纤维纤维（（（（电电气玻璃）气玻璃）气玻璃）气玻璃）：：又又称称无无碱碱玻玻璃璃，，由由钙铝硼硼硅硅酸酸盐组成成的的玻玻璃璃，，碱碱金金属属氧氧化化物物（（R R2 2O O））含含量量一一般般小小于于0.8%0.8%（（国国外外小小于于1%1%））。

E-E-玻玻璃璃纤维的的电绝缘性性能能特特别好好，，并并且且有有较高高的的强度度和和较好好的的耐耐环境境老化性能老化性能，但易被稀的无机酸腐，但易被稀的无机酸腐蚀（（ 耐酸性差耐酸性差 ） 24复合材料第三章1复合材料增强体25复合材料第三章1复合材料增强体C-C-C-C-玻璃玻璃玻璃玻璃纤维纤维：：又又称称中中碱碱玻玻璃璃，，是是一一种种钠硼硼硅硅酸酸盐玻玻璃璃，，国国产的的不不含含硼硼，，碱碱金金属属氧氧化化物物的的含含量量为11.5% 11.5% ~ ~ 12.5%12.5%，，电绝缘性性差差，，强度和模量低度和模量低，成本低，但，成本低，但耐酸性好耐酸性好A-A-A-A-玻璃玻璃玻璃玻璃纤维纤维：：又又称称有有碱碱玻玻璃璃，，碱碱金金属属氧氧化化物物的的含含量量在在15%15%以以上上，，耐耐老老化化性性能能差差，，电绝缘性性和和耐耐水水性性差差，，强度度和和模模量量低低( ( ( (破破破破坏坏坏坏网网网网络络) ) ) )，成本低，但，成本低，但耐酸性耐酸性优良良国内已停止生国内已停止生产用于增用于增强沥青和牛毛毡，以及耐酸玻璃青和牛毛毡，以及耐酸玻璃钢的增的增强材料。

材料26复合材料第三章1复合材料增强体27复合材料第三章1复合材料增强体S-S-S-S-玻璃玻璃玻璃玻璃纤维纤维（（（（高高强玻璃玻璃纤维））：：，，属属镁铝硅硅酸酸盐玻玻璃璃纤维，，其其强度度和和弹性性模模量量均均优于于E E玻玻璃璃纤维，，高高温温性性能能好好，，主主要要用用于于飞机机和和火火箭箭的的高高强度度部件M-M-M-M-玻璃玻璃玻璃玻璃纤维纤维（高模量玻璃（高模量玻璃（高模量玻璃（高模量玻璃纤维纤维））））：：氧氧化化铍含含量量高高的的玻玻璃璃纤维，，弹性性模模量量比比一一般般的的玻玻璃璃纤维高高1/31/3，主要用于航空航天，主要用于航空航天领域28复合材料第三章1复合材料增强体（（2 2）按玻璃）按玻璃纤维单丝直径分直径分类超超超超细纤维细纤维：：直径直径为3.8 - 4.6 3.8 - 4.6 微米微米柔曲性柔曲性、耐磨性好、耐磨性好防火衣、宇宙服、地毯、防火衣、宇宙服、地毯、帐篷等篷等中粗中粗中粗中粗纤维纤维：：直径直径为5.3 - 7.4 5.3 - 7.4 微米微米绝缘材料，材料，过滤布等布等粗粗粗粗 纤纤 维维：：直径直径为9.2 - 21.6 9.2 - 21.6 微米微米与与树脂浸透性好脂浸透性好，成本低、，成本低、产量高量高经济性和工性和工艺性好，有多种用途性好，有多种用途29复合材料第三章1复合材料增强体2.2 2.2 玻璃玻璃纤维的制造的制造（（1 1）原）原丝的制造的制造：：原原丝由若干根由若干根单丝组成成图3.3 3.3 拉拉丝玻璃玻璃纤维示意示意图原原丝制造工制造工艺流程：流程：(1) 按按要要求求配配料料并并送送入入熔熔窑窑制制成成玻璃液玻璃液(2) 玻璃液玻璃液经制球机制成玻璃球制球机制成玻璃球(3) 玻玻璃璃球球加加入入加加料料斗斗并并在在铂金金坩坩埚中熔化中熔化(4) 熔熔化化玻玻璃璃液液自自小小漏漏孔孔流流出出并并冷却形成冷却形成单纤维(5) 单纤维经过浸浸润、、集集丝后后形形成成单股原股原丝(6) 单股股原原丝被被绕到到控控丝机机头上上的卷筒的卷筒30复合材料第三章1复合材料增强体（（2 2））纤维纱的的制制造造：：通通过原原丝的的退退绕、、加加捻捻、、并并股股、、络纱而而制制成成的的玻玻璃璃纤维成成品品纱为有有捻捻纱，，直接并股、直接并股、络纱制成的制成的为无捻无捻纱。

3 3））玻玻璃璃布布的的制制造造：：将将有有捻捻纱或或无无捻捻纱经过纺织工工艺可制成各种玻璃布可制成各种玻璃布4 4））玻玻璃璃纤维制制品品的的制制造造：：除除了了以以上上的的各各种种制制品品，，玻璃玻璃纤维还可制成其它制品，如可制成其它制品，如滤布、防虫网等布、防虫网等31复合材料第三章1复合材料增强体（（3 3））玻玻璃璃布布的的制制造造：：将将有有捻捻纱或或无无捻捻纱经过纺织工工艺可制成各种玻璃布可制成各种玻璃布4 4））玻玻璃璃纤维制制品品的的制制造造：：除除了了以以上上的的各各种种制制品品，，玻璃玻璃纤维还可制成其它制品，如可制成其它制品，如滤布、防虫网等布、防虫网等32复合材料第三章1复合材料增强体33复合材料第三章1复合材料增强体34复合材料第三章1复合材料增强体（（4 4））玻玻璃璃纤维制制品品的的制制造造：：除除了了以以上上的的各各种种制制品品，，玻玻璃璃纤维还可可制制成成其其它它制制品品，，如如滤布布、、防虫网等防虫网等35复合材料第三章1复合材料增强体2.3 2.3 玻璃玻璃纤维的的结构和化学构和化学组成成（（1 1）玻璃）玻璃纤维的的结构构：：玻璃玻璃纤维结构理构理论有晶子有晶子说、无、无规网网络学学说、、过冷液体冷液体说、五角十二面体、五角十二面体说、仲晶、仲晶说、聚合、聚合说等。

等较为流行的是晶子流行的是晶子说和无和无规网网络说玻璃玻璃纤维具有比具有比块体玻璃高体玻璃高许多倍的多倍的强度度玻璃玻璃纤维具有良好的柔曲性具有良好的柔曲性玻璃玻璃纤维结构与构与块体玻璃是相同的体玻璃是相同的 ！！36复合材料第三章1复合材料增强体玻璃玻璃结构的两种假构的两种假说：： 微晶假微晶假说：：列列别捷夫捷夫认为，玻璃是有无数二氧化硅的，玻璃是有无数二氧化硅的““微晶子微晶子””所所组成所谓晶子，不同于一般的微晶子，不同于一般的微晶，是晶，是带有点有点阵变形的有序区域，它形的有序区域，它们分散在无分散在无定型介定型介质中晶子学中晶子学说揭示了玻璃揭示了玻璃结构的微构的微观不不均匀性，并以均匀性，并以““晶子晶子””描述了短程有序性描述了短程有序性37复合材料第三章1复合材料增强体网网络假假说：：以石英玻璃以石英玻璃为例，每个硅原子与周例，每个硅原子与周围四个氧四个氧原子形成硅氧四面体原子形成硅氧四面体[SiO[SiO4 4] ]，，这些四面体相互之些四面体相互之间通通过共有共有顶角角连接，从而构成三接，从而构成三维网网络由于网络中的四面体排列不中的四面体排列不规则，故与晶，故与晶态石英的石英的结构有所构有所不同。

不同钠、、钾、、钙、、镁等阳离子无序、均匀地分布等阳离子无序、均匀地分布在在不不规则的三的三维网网络的空隙中的空隙中这一理一理论不能解不能解释微微观不均匀性和短程有序性不均匀性和短程有序性 二氧化硅四面体的三二氧化硅四面体的三维网网络结构是决定玻构是决定玻璃性能的基璃性能的基础，阳离子称，阳离子称为网网络改性物38复合材料第三章1复合材料增强体玻璃玻璃玻璃玻璃纤维纤维的的的的结结构特点构特点构特点构特点：：具有具有短程有序、短程有序、长程无序程无序的特点玻璃玻璃玻璃玻璃纤维纤维的性能特点的性能特点的性能特点的性能特点:具有具有各向同性各向同性，，杨氏模量、氏模量、热膨膨胀系数等性能，在系数等性能，在纤维的的轴向和径向都是相同的向和径向都是相同的39复合材料第三章1复合材料增强体（（2 2）玻璃）玻璃纤维的化学的化学组成成：：SiOSiO2 2：： 硅酸硅酸盐玻璃玻璃主要成份（玻璃的骨架）主要成份（玻璃的骨架）B B2 2O O3 3：： 硼酸硼酸盐玻璃玻璃的主要成分；的主要成分；NaNa2 2O O、、K K2 2O O：： 制造玻璃的助熔制造玻璃的助熔剂 降低玻璃熔化温度和玻璃液粘度降低玻璃熔化温度和玻璃液粘度 但也降低但也降低强度、度、电绝缘性性CaOCaO：： 加速玻璃熔化，提高玻璃加速玻璃熔化，提高玻璃稳定性定性AlAl2 2O O3 3：： 提高机械提高机械强度、降低度、降低热膨膨胀系数等。

系数等40复合材料第三章1复合材料增强体2.4 2.4 玻璃玻璃纤维的性能的性能2.4.1 2.4.1 2.4.1 2.4.1 物理性能物理性能物理性能物理性能（（1 1）外）外观和相和相对密度密度 玻玻璃璃纤维表表面面呈呈光光滑滑的的圆柱柱，，其其横横断断面面几几乎乎是是完完整整的的圆型型，，这种种外外观不不利利于于纤维和和基基体体材材料料的的黏黏结，，但但却却有有利利于于复复合合材材料料制制备过程程中中增增强体体体体积含含量量的的提提高高玻玻璃璃纤维的的直直径径为1.5 1.5 ~ ~ 25 25 微微米米，，大大多多数数为4 4 ~ ~ 1414 微微米米玻玻璃璃纤维的的密密度度为2.16 2.16 ~ ~ 4.304.30 g/cmg/cm3 3，，较有有机机纤维大大很很多多，，但但比比一一般的金属密度低，跟般的金属密度低，跟铝相当 41复合材料第三章1复合材料增强体表表3.1 3.1 各种各种纤维的密度的密度纤维种类纤维种类密度密度（（g/cm3g/cm3））纤维种类纤维种类密度密度（（g/cm3g/cm3））羊毛羊毛1.28~1.331.28~1.33尼龙尼龙1.141.14蚕丝蚕丝1.30~1.451.30~1.45碳纤维碳纤维1.41.4棉花棉花1.50~1.601.50~1.60玻璃纤维玻璃纤维（无碱）（无碱）2.6~2.72.6~2.7人造丝人造丝1.50~1.601.50~1.60玻璃纤维玻璃纤维（有碱）（有碱）2.4~2.72.4~2.742复合材料第三章1复合材料增强体（（2 2）力学性能）力学性能拉伸拉伸拉伸拉伸强强度度度度：： 玻玻璃璃纤维具具有有很很高高的的拉拉伸伸强度度，，较之之块体体玻玻璃璃有有几几十十倍倍的的提提高高，，甚甚至至比比高高强合合金金钢还高高。

一一般般地地，，玻玻璃璃纤维含含碱碱量量越越高高，，强度度越越低；低； 在在湿湿气气环境境中中有有碱碱玻玻璃璃比比无无碱碱玻玻璃璃更更容容易易老老化化；；湿湿气气环境境能能加加剧玻玻璃璃纤维的的疲疲劳破破坏坏等 43复合材料第三章1复合材料增强体材料材料纤维直纤维直径（微径（微米）米）拉伸强拉伸强度度（（MPaMPa））材料材料纤维直纤维直径（微径（微米）米）拉伸强度拉伸强度（（MPaMPa））羊毛羊毛~15~15100~300100~300高强合高强合金钢金钢块状块状16001600亚麻亚麻16~5016~50350350铝合金铝合金块状块状40~46040~460棉花棉花10~2010~20300~700300~700玻璃玻璃块状块状20~12020~120尼龙尼龙块状块状300~600300~600玻璃纤玻璃纤维维5~85~81000~30001000~3000表表3.2 3.2 几种几种纤维材料和金属材料的材料和金属材料的强度度44复合材料第三章1复合材料增强体延伸率延伸率延伸率延伸率：：较低，一般低，一般为3%3%（（远低于有机低于有机纤维））直径越小，断裂延伸率越大。

直径越小，断裂延伸率越大弹弹性模量性模量性模量性模量：：较低（低（约为钢的的1/31/3）（只与）（只与结构有关）构有关）弹性模量与性模量与纤维直径无关直径无关表表3.3 3.3 几种几种纤维和金属材料的和金属材料的弹性模量与延伸率性模量与延伸率材料材料弹性模量弹性模量（（GPaGPa））断裂延伸率断裂延伸率（（% %））材料材料弹性模量弹性模量（（GPaGPa））断裂延伸率断裂延伸率（（% %））羊毛羊毛6 625~3525~35钢钢2102105~145~14亚麻亚麻30~5030~502~32~3铝合金铝合金47476~166~16棉花棉花10~1210~127.87.8钛合金钛合金96968~128~12天然丝天然丝131318~2418~24无碱玻璃无碱玻璃72723.03.0卡普龙纤维卡普龙纤维3 320~2520~25有碱玻璃有碱玻璃66662.72.745复合材料第三章1复合材料增强体（（3 3）耐磨性和耐折性）耐磨性和耐折性耐磨性耐磨性耐磨性耐磨性：：纤维抵抗摩擦的能力抵抗摩擦的能力耐折性耐折性耐折性耐折性：：纤维抗折断的能力抗折断的能力玻璃玻璃玻璃玻璃纤维纤维：：耐磨性和耐折性比耐磨性和耐折性比较差差当当纤维表面吸附水分后表面吸附水分后变得更差得更差表面表面处理可以适当改善理可以适当改善这两个性能两个性能0.2%的阳离子表面活性剂处理，耐磨性提高200倍。

46复合材料第三章1复合材料增强体（（4 4））热性能性能导热导热性性性性：：玻璃玻璃热导率率为 0.697 - 1.2780.697 - 1.278 W/m/K W/m/K玻璃玻璃纤维 0.0340.034 W/m/K W/m/K（（优良的良的绝热材料材料））（（纤维间空隙空隙较大，大，容容积密度小密度小，，纤维之之间是是热导率率更小的空气）更小的空气）表表3.4 3.4 几种物几种物质的的导热系数系数物质种类物质种类容积密度容积密度（（kg/m3））导热系数导热系数（（W/m/K））物质种类物质种类容积密度容积密度（（kg/m3））导热系数导热系数（（W/m/K））羊毛羊毛800.034~0.046玻璃玻璃〉〉21600.7 ~ 1.3蚕丝蚕丝1000.046~0.052玻璃纤维玻璃纤维800.034亚麻亚麻1300.046~0.053空气空气0.0246原棉原棉810.058~0.062水水0.6047复合材料第三章1复合材料增强体耐耐耐耐热热性性性性：：钠钙玻璃玻璃纤维：： 软化温度化温度为550 ~ 580550 ~ 580 C C热膨膨胀系数系数为4.8 x104.8 x10-6-6/ / C C（（470470 C C之前之前强度度变化不大）化不大）玻璃玻璃纤维热处理：理：有明有明显的的强度降低度降低300300 保持保持2424小小时室温室温强度下降度下降20%20%，，400400 C C后保持后保持2424小小时室温室温强度下降度下降50%50%500500 C C后保持后保持2424小小时室温室温强度下降度下降70%70%48复合材料第三章1复合材料增强体2.4.2 2.4.2 2.4.2 2.4.2 化学性能化学性能化学性能化学性能（（1 1）侵）侵蚀介介质对玻璃玻璃纤维的侵的侵蚀情况情况二氧化硅四面体：二氧化硅四面体： 骨架骨架结构，很构，很难被侵被侵蚀介介质腐腐蚀；水、酸；水、酸与之不起反与之不起反应（（HFHF、、H H3 3POPO3 3除外）。

除外） 钠、、钾、、钙等金属离子及与之相等金属离子及与之相连的硅酸的硅酸盐部分：容易被侵部分：容易被侵蚀介介质溶解或破坏；溶解或破坏； 良好的化学良好的化学稳定性定性（（氢氟酸、氟酸、浓碱、碱、浓磷磷酸可使玻璃酸可使玻璃纤维全部溶解）全部溶解）49复合材料第三章1复合材料增强体（（2 2）影响玻璃）影响玻璃纤维化学化学稳定性的因素定性的因素A. A. A. A. 化学成分化学成分化学成分化学成分：：a.a. 酸的浸酸的浸蚀：：碱金属氧化物溶解碱金属氧化物溶解(Na(Na2 2O, KO, K2 2O)O)酸酸+ +硅酸硅酸盐生成硅酸胶体生成硅酸胶体（（极薄氧化硅保极薄氧化硅保护膜膜））（中碱玻璃（中碱玻璃纤维的耐酸性好）的耐酸性好）b.b. 水的侵水的侵蚀：：碱金属氧化物溶解于水，水呈碱性碱金属氧化物溶解于水，水呈碱性无碱玻璃（无碱玻璃纤维耐水性好）耐水性好）c.c. 碱液侵碱液侵蚀：：NaOHNaOH对所有成分所有成分( (包括包括SiOSiO2 2) )都是均都是均匀溶解，匀溶解，纤维变细50复合材料第三章1复合材料增强体B. B. B. B. 表面情况表面情况表面情况表面情况：：玻璃耐玻璃耐蚀性：性：很好很好玻璃玻璃纤维耐耐蚀性：性：差很多差很多（（纤维的比表面大）的比表面大）C. C. C. C. 侵侵侵侵蚀蚀介介介介质质体体体体积积和温度和温度和温度和温度：：温度升高，加温度升高，加剧玻璃玻璃纤维被腐被腐蚀；；介介质体体积增大，加增大，加剧玻璃玻璃纤维被腐被腐蚀51复合材料第三章1复合材料增强体。