磁电复合材料研究进展.

《复合材料学》课程论文

题目：磁电复合材料的研究进展

学生姓名：李名敏

学号： 051002109

学院：化学工程学院

专业班级：材料化学101

电子邮箱： 904721996@https://www.doczj.com/doc/1a18239236.html,

2013年 6 月

磁电复合材料的研究进展

摘要：本文介绍磁电复合材料的研究现状和合成工艺，讨论了磁电复合材料性能的影响因素，最后提出了其目前存在的问题及对今后的展望。

关键词：磁电复合材料铁电相铁磁相纳米材料合成工艺性能

1 引言

材料在外加磁场作用下产生自发极化或者在外加电场作用下感生磁化强度的效应称为磁电效应，具有磁电效应的材料称为磁电材料[1]。而磁电复合材料，它由两种单相材料—铁电相与铁磁相经一定方法复合而成。磁电复合材料的磁电转换功能是通过铁电相与铁磁相的乘积效应实现的, 这种乘积效应即磁电效应。磁电复合材料不仅具有前者的压电效应和后者的磁致伸缩效应，而且还能产生出新的磁电转换效应。这种材料能够直接将磁场转换成电场，也可以把电场直接转换为磁场。这种不同能量场之间的转换一步而成，不需要额外的设备，因此转换效率高、易操作。磁电复合材料不但具有较高的尼尔和居里温度，磁电转换系数大等诸多优点，而且还可被用于微波、高压输电、宽波段磁探测，磁场感应器等领域，尤其是在微波泄露、高压输电系统中的电流测量方面有着很突出的优势。此外，磁电复合材料在智能滤波器、磁电传感器、电磁传感器等领域也潜在着巨大的的应用前景[2]。目前, 磁电复合材料作为一种非常重要的功能材料，已成为当今铁电、铁磁功能材料领域的一个新的研究热点。

2 磁电复合材料的研究现状

2.1 磁电复合材料的历史

1894年法国物理学家居里首先提出并证明了一个不对称的分子体在外加磁场的影响下有可能直接被极化，磁电材料概念就此被提出。随后，一些科学家又指出了从对称性角度来考虑，在磁有序晶体中可能存在与磁场强度成正比的电极化以及与电场强度成正比的磁极化即线性磁电效应。直到20世纪80年代，已经发现50多种具有磁电效应的化合物，以及几十种具有此性能的固溶体。虽然发现了一系列具有磁电效应的单相材料，而这类材料虽然既具有铁电性(或反铁电性)，又具有铁磁性(或反铁磁性)，然而这些材料的居里温度大都远远低于室温，并且只有在居里温度以下这些材料才会表现出微弱的磁电效应。当环境温度上升到居里温度以上时，磁电系数就迅速下降为零，磁电效应也就随之消失。因此，难以利用单相磁电材料开发出具有实际应用价值的器件。这些局限性使得材料科学工作者们又将目光转移到复合材料上，Van Suchtelen首先提出通过复合材料的乘积效应来获得磁电效应，为制备高性能磁电材料开辟了一条新途径。1978

年，荷兰科学家采用铁电相与铁磁相复合的方法制备磁电复合材料，讨论了颗粒尺寸、冷却速度和两相的摩尔比对磁电耦合效应的影响。20世纪90年代至今，发展了多层结构和膜结构的磁电复合材料，同时在理论研究方面，也有很大的进展。在复合材料发展的同时，近几年对单相多铁性磁电化合物的研究又重新掀起了热潮[9]。

2.2 磁电复合材料复合工艺概述

磁电复合材料是由铁电相和磁电相复合而成的。所以我们根据铁电相与铁磁相之间复合方式的不同，把磁电材料大致可以分为3大类：一种是磁电颗粒复合，铁磁相和铁电相是以微米级的颗粒形式均匀分布在磁电颗粒复合材料中，其铁电相与铁磁相的耦合发生在宏观和微观之间。另一种是粘合层状复合，在该复合方式中，铁电相和铁磁相以单层的形式交互叠加而成。层状材料是一种叠层结构，类似于MLCC成。不过MLCC 每层的材料是同质的，而层状磁电复合材料的每层是异质的。材料中的铁电相与铁磁相的耦合属于宏观耦合。最后一种复合方式，称之为纳米复合,这是因为在纳米尺度范围内表现出来的性质和宏观上的有很大不同[8]。这类材料是最具有前景的一类材料。

2.2.1 颗粒复合材料的合成工艺

颗粒复合材料的合成工艺是将压电相与磁致伸缩相混合起来的一种宏观方法，又称为混相法[3]。混相法主要包括3种具体的实现方式：原位复合法、固相法以及聚合物固化法。

原位复合法应首先确定相元体系和磁电复合材料的生成温度点，然后将原材料放在一起加热至融化成为共融体，再进行同相结晶获得复合材料。原位反应在原子尺度下进行，得到的磁电复合材料具有很好的分散性。该反应产物的键合力很强，因此磁电复合材料的硬度和强度都很高。实际上，原位复合法制备磁电复合材料需要很高的温度以及对温度的精确控制。对两种相同时析晶需要的条件非常苛刻。在高温下原位反应会不可避免地发生一些副反应，生成一些杂质相。

同相烧结法是指将制得的铁电粉末和铁磁粉末经球磨工艺均匀混合，添加适量的助烧剂和粘合剂进行同相烧结得到磁电复合材料的方法。与原位复合法相比，最大的区别就是不需要共融，反应过程中材料呈同态，因此固相反应的烧结温度较低，温度控制

粉末和Ni(Co，Mn)Fe204比原位复合法更加容易。1978年Boomgaard等[3]通过BaTi()

3

粉末外加少量Ti02进行固相烧结，获得了磁电复合材料，其磁电电压系数约为80mV／(tin·Oe)。固相烧结法具有许多优点。首先，同相烧结法采用的原料具有多样性，只要固相反应之后能够牛成铁电相和压电相就可以。其次，选定原料之后可以很方便地控制各相的物质的量比，通过控制原料物质的量比可以构建不同的复合结构类型。在烧结过程中还可以控制烧结工艺进而控制磁电复合材料的颗粒尺寸。同相烧结工艺简单，但是，固相烧结中不同相之间可能会发生反应或者出现某蝼原子的扩散，使压电相的压电性或铁磁相磁致伸缩性减弱从而导致磁电效应下降。这时应该尽量控制反应条件[7]。可以采取一些措施如加入烧结助剂来促进烧结或者选择合适的原料以减少烧结过程中铁电相和铁磁相之间的副反应。依据此法制得的磁电复合材料的电阻率和磁导率均较高，因而

不容易发热或产生涡流。

聚合物同化法指的是把铁磁性材料的固体颗粒均匀填充到铁电聚合物中形成磁电复合材料的方法。这种方法是南策文等[8]构思并实践出来的。但很遗憾的是通过该方法制备的复合材料在宏观上没有磁电效应。通过这种方法铁磁颗粒可以均匀地混合在铁电相颗粒中，得到的复合材料柔韧性很好．可加工性强，可以随意构造其形状。但是该复合材料中铁电相是有机聚合物，因而材料的抗腐蚀性和抗老化性能不是很好，使用温度不能过高。

2.2.2 粘合层状复合材料的合成工艺

粘合层状复合材料是以层片的方式复合在一起形成的一种叠层结构。该法由Jungho Ryu等首先应用于实践，他们在2层铁磁体(Terfenol—D合金)之间夹l层铁电体(PLZT)，然后在层间部位涂上粘结剂得到多层磁电复合材料，其室温下的磁电转换系数dE／dH 最大值为4680mV／(cm·Oe)，远高于有关文献报道的值[3]。Terfenol—D是稀土合金，制备成本也很高。G．Srinivasan等[7]考虑到Terfenol-D的成本因素，采用NF0和PZT进行双层和多层的层状复合，得到的磁电电压系数为460mV／(cm·0e)(双层)、1500mV／(cm·Oe)(多层)。锰酸盐材料具有较大的磁致伸缩，电导率好，可用作电极。因此G．Srinivasan等，采用流延法制备LSMO—PZT和IA2MO—PZT多层磁电复合材料。

粘合层状复合材料的制备主要分为单相层的制备和单相层之间的粘合。层的厚度可以从微观几微米至宏观几毫米，原料一般采用传统陶瓷工艺的固相法来制备。厚度为微米级时，采用流延法、丝网印刷等比较先进的厚膜制备工艺来实现。一旦单相层制备成功，采用合适的粘接剂就能获得粘合层状复合材料。粘合层状磁电复合材料的主要特点是复合材料结构简单，制备简单，磁电转换系数大。但是粘合层状复合材料中层间的有效接合小，铁电体与铁磁体的耦合程度较差，交叉耦合效应没能完全发挥出来。因此，最重要的是要严格控制层间的有效接合，提高铁电体与铁磁体之间的耦合，从而提高层状磁电材料的磁电电压系数。

2.2.3 纳米复合磁电材料的制备工艺

严格的说这类材料的复合与块体复合差不多，其结构很相似，只是复合的尺度大小不同。纳米复合是在纳米尺度范围内的复合，这就造就了纳米复合材料的特殊性能。相比于块体磁电复合材料，纳米复合磁电材料具有一些独特的优越性[4]：

(1)复合材料组分相的比例可以在纳米尺度上进行修改和控制，可以在纳米尺度范围内直接研究磁电效应的微观机理。

(2)块体材料中相之间的结合是通过共烧或者粘接的方式相结合的，其界面损耗是一个不容忽视的问题，而在薄膜中町实现原子尺度的结合，可以有效降低界面耦合损失。

(3)纳米磁电复合薄膜的制备为控制晶格应力、缺陷等方面提供了更大的自由，可获得高度择优取向甚至超晶格复合薄膜，更有利于研究磁电耦合的微观机理。

(4)在纳米尺度下研究纳米复合磁电薄膜，其技术町以很容易地移植到半导体工艺

中，用于制造集成磁／电器件。

纳米复合材料的连通性主要分为3大类[8]，一类是纳米颗粒磁电材料，一种是纳米柱状磁电材料，还有一种是纳米层状磁电材料。随着近年薄膜制备经验和技术的积累。使得制备优质复杂结构的复合薄膜成为可能。由于磁电复合薄膜涉及两相多种成分的复合，比较常见的制备方法是使用激光脉冲沉积法和溶胶一凝胶旋涂法。

激光脉冲沉积(PLD)就是将激光瞬间聚焦于靶材上一块较小面积上，利用激光的高能量密度将激光照射处的靶材蒸发甚至电离，使其原子脱离靶材向基板运动，在温度较低的基板上沉积，从而达到成膜目的的一种手段。由于脉冲激光的高加热速率，晶体膜的激光沉积比其他薄膜生成技术要求的基板温度更低。但是PLD也有一个严重的问题，薄膜容易被溅污。溅射出来的大微粒将阻碍随后薄膜的形成，会影响薄膜的性能[9]。

溶胶-凝胶旋涂法使用得最多的是制备纳米层状磁电薄膜。其步骤是先配好压电材料和磁致伸缩材料的前驱体溶液生成前驱溶胶，然后在基片表面交替旋涂前驱溶胶，最后进行退火晶化。在晶化过程中膜层产生分离重组，最终形成需要的薄膜。溶胶-凝胶旋涂法的优点是可以通过调节溶胶的浓度和旋涂的次数来控制膜层的厚度，缺点是制备出的磁电薄膜的可重复性和稳定性较差。

2.3 磁电复合材料影响其性质的主要因素

2.3.1 合体中的宏观机械缺陷

材料的宏观机械缺陷如孔洞、气泡、裂纹等, 都会对材料的性能产生不良的影响。由于材料中存在着这些缺陷，造成材料的致密度下降，尖端应力集中效应，从而导致材料的机械性能、电学性能、磁学性能下降。所以我们在材料的制备过程中，应尽量减少宏观缺陷，提高材料的致密度。

2.3.2 铁电相与铁磁相的分散性

如果铁电相与铁磁相分散不均，将会显著的影响材料的电磁性能若两相不能很好的分散，有可能导致铁电相或铁磁相的团聚、链接，这样就会降低材料的电阻率和磁导率。电阻率降低容易在材料中产生涡流，从而产生大量的热量。磁导率的降低，可以导致材料对磁场变化不能灵敏地响应,同时还容易产生泄漏电流，从而导致磁效应降低。所以我们需要的材料的电阻率、磁导率应尽可能的高，这就要求在混料时尽可能使铁电相与铁磁相混合均匀。

2.3.3 铁电相与铁磁相之间的相反应

铁电相与铁磁相之间的相反应，可以使铁电相的压电性质和铁磁相的磁致伸缩性质下降，从而导致复合材料的整体性能下降。因而，材料制备过程中应控制反应条件，尽量避免铁电相与铁磁相之间的相反应发生。

3 存在问题及展望

磁电复合材料在经过几十年的发展中，人们不断地发现问题和解决问题，但是新的问题还在不停地涌现，还需要人们不断的探索和创新，制备方法也需不断改进。就目前

而言，磁电复合材料还存在诸多的问题：

（1）制备方法还不够完善，粒子尺度上还需减小。

（2）制备过程中不可避免的产生宏观机械缺陷。

（3）压电相与磁致伸缩相之间存在扩散和电流泄漏，界面耦合度不高，缺乏对磁电复合材料微观合成机理的深入研究。

（4）对磁电复合材料磁电效应的精确测试还不准确。

（5）磁电复合材料的研究还处在起步阶段，其中的物理机制仍不清晰，寻找室温下具有强磁电耦合的材料及其潜在应用都是巨大的挑战。

（6）磁电电压系数依然较低和材料难以重复应用。

对此，磁电复合材料的制备应该主要集中在以下几个方面：

（1）加强对制备工艺过程的深入研究，对当前的制备技术进行适当改进，不断创新，用新的制备方法代替旧的不成熟的方法。以实现更小尺度的复合。

（2）研究改进磁电材料的复合方式，探索新型的磁电复合结构；

（3）加强磁电复合微观机理的研究，利用新的理论来指导磁电材料的制备。

（4）加强界面、微观结构和应力对磁电性能影响的研究

目前国内磁电材料的研究也很多，研究力度也在不断加大。相比之下，国外对于磁电复合材料的实验和理论研究更为深入，试验选材以及合成的磁电产品较为丰富，磁电效应更高。块体磁电复合材料在国外已有了初步的应用，在传感器、换能器等方面也有了器件原型。相信随着研究的深入，高性能的磁电复合材料将在电子工业中显示出更为重要的作用。

参考文献

【1】.Srinivasan G;Rasmussen E T Magnetoelectric effects in bilayers and muhilayers of rnagnetostrictive and piezoelec-tric perovskite oxides 2002

【2】.国家计划委员会科技司.未来十年中国经济发展关健技术【M】.北京：石油工业出版社，2008

【3】.沈仁发．磁致伸缩／压电层状复合材料的磁电效应研究【D】.长沙：国防科学技术大学，2004

【4】.何泓材，林元华，南策文．多铁性磁电复合薄膜【J】.科学通报，2008，53(10)：1 136

【5】.张辉，杨俊峰，方亮等．铁电一铁磁复合材料的研究现状及发展趋势【J】.材料导报，2003，17(6)：64

【6】.吴人洁，复合材料【M】.天津：天津大学出版社，2000，151

【7】.陈德顺，丘其春，熊茂仁．混合烧结磁电复合材料的研究【J】.华南理工大学学报，1996，24（3）：111

【8】.熊锐，周忠坡．发展中的磁电材料【J】.信息记录材料，2006.

【9】.刘小辉，屈绍波，陈江丽，徐卓.磁电材料的研究进展及发展趋势【J】.稀有金属材料与工程，2006.

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复合材料的发展和应用

复合材料的发展和应用 复合材料的发展和应用 具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候 论文格式论文范文毕业论文 全球复合发展概况复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电气、、健身器材等领域，在近几年更是得到了飞速发展。另外，纳米技术逐渐引起人们的关注，纳米复合材料的研究开发也成为新的热点。以纳米改性塑料，可使塑料的聚集态及结晶形态发生改变，从而使之具有新的性能，在克服传统材料刚性与韧性难以相容的矛盾的同时，大大提高了材料的综合性能。树脂基复合材料的增强材料树脂基复合材料采用的增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等。 1、玻璃纤维目前用于高性能复合材料的玻璃纤维主要有高强度玻璃纤维、石英玻璃纤维和高硅氧玻璃纤维等。由于高强度玻璃纤维性价比较高，因此增长率也比较快，年增长率达到10%以上。高强度玻璃纤维复合材料不仅应用在军用方面，近年来民用产品也有广泛应用，如防弹头盔、防弹服、直升飞机机翼、预警机雷达罩、各种高压压力容器、民用飞机直板、体育用品、各类耐高温制品以及近期报道

的性能优异的轮胎帘子线等。石英玻璃纤维及高硅氧玻璃纤维属于耐高温的玻璃纤维，是比较理想的耐热防火材料，用其增强酚醛树脂可制成各种结构的耐高温、耐烧蚀的复合材料部件，大量应用于火箭、导弹的防热材料。迄今为止，我国已经实用化的高性能树脂基复合材料用的碳纤维、芳纶纤维、高强度玻璃纤维三大增强纤维中，只有高强度玻璃纤维已达到国际先进水平，且拥有自主知识产权，形成了小规模的产业，现阶段年产可达500吨。 2、碳纤维 3、芳纶纤维 20世纪80年代以来，荷兰、日本、前苏联也先后开展了芳纶纤维的研制开发工作。日本及俄罗斯的芳纶纤维已投入市场，年增长速度也达到20%左右。芳纶纤维比强度、比模量较高，因此被广泛应用于航空航天领域的高性能复合材料零部件（如火箭发动机壳体、飞机发动机舱、整流罩、方向舵等）、舰船（如航空母舰、核潜艇、游艇、救生艇等）、汽车（如轮胎帘子线、高压软管、摩擦材料、高压气瓶等）以及耐热运输带、体育运动器材等。 4、超高分子量聚乙烯纤维超高分子量聚乙烯纤维的比强度在各种纤维中位居第一，尤其是它的抗化学试剂侵蚀性能和抗老化性能优良。它还具有优良的高频声纳透过性和耐海水腐蚀性，许多国家已用它来制造舰艇的高频声纳导流罩，大大提高了舰艇的探雷、扫雷能力。除在军事领域，在汽车制造、船舶制造、医疗器械、体育运动器材等领域超高分子量聚乙烯纤维也有广阔的应用前景。该纤维一经问世就引起了世界发达国家的极大兴趣和重视。 5、热固性树脂基复合材料热塑性树脂基复合材料热塑性树脂基复合材料是20世纪80年代发展起来的，主要有长纤维增强粒料、连

复合材料的最新研究进展

复合材料的最新研究进展 季益萍1, 杨云辉2 1天津工业大学先进纺织复合材料天津市重点实验室 2天津工业大学计算机技术与自动化学院, （300160） thymeping@https://www.doczj.com/doc/1a18239236.html, 摘要：本文主要介绍了当前复合材料的最新发展情况，主要集中在复合材料的增强纤维、加工技术、智能材料和非破坏性检测技术等方面。希望能抛砖引玉，激发研究人员更有价值的创意。 关键词：复合材料，最新进展 1. 引言 人类社会正面临着诸多的问题和需求，如矿物能源、资源的枯竭、环境问题、信息技术以及生活质量等，这推动了复合材料的发展，也促进了各种高新技术的发展。但目前人们已不仅仅局限于新材料的创造、发现和应用上，科学研究已进入一个各种材料综合使用的新阶段，即向着按预定的性能或功能设计新材料的方向发展。并且，在复合材料性能取得飞速发展的同时，其应用领域不断拓宽，性能持续优化，加工工艺不断改善，成本不断降低。 复合材料的独特之处在于其可提供单一材料难以拥有的性能，其最大的优势是赋予材料可剪切性，从而优化设计每个特定技术要求的产品，最大限度地保证产品的可靠性、减轻重量和降低成本。近年以来，复合材料在加工领域中取得了一系列重要的进展，由于计算机辅助设计工具的介入和先进加工技术的开发，使复合材料的市场竞争力有了很大的提高，应用领域不断扩大，除用于结构复合材料外，还大量的进入了功能材料市场。我们观察到，复合材料的发展趋势是[1]： （1）进一步提高结构型先进复合材料的性能； （2）深入了解和控制复合材料的界面问题； （3）建立健全复合材料的复合材料力学； （4）复合材料结构设计的智能化； （5）加强功能复合材料的研究。 近年来，复合材料在增强纤维、加工技术、智能材料和非破坏性检测技术等方面研究较多，并且不断有新的市场应用，能够代表复合材料的最新发展方向。 2. 增强纤维环保化[2] 目前，增强纤维的发展趋势主要是强度、模量和断裂伸长的提高。但随着全球环保意识的风行，复合材料产品也逐渐受到环保方面要求的压力，尤其欧洲地区已有相关规定，热固性复材产品由于无法回收再利用而不易销往欧洲。在树脂之外，复材产品中的增强纤维迄今绝大部分都是无法回收再利用的，包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶等，全都是如此。 最近有一种新型增强纤维－玄武岩纤维(Basalt Filament)，是由火山岩石所提炼而成的，堪称100% 天然且环保，预期在不久的未来，将会取代相当比例的各种纤维，而加入复合 - 1 -

复合材料的研究与进展

复合材料的研究与进展 摘要：所谓复合材料，指的是由两种或两种以上的材料经过复合而制备的多相材料，是一种混合物。复合材料可以由金属材料、陶瓷材料或高分子材料等复合而成，各种材料的性能之间相互补充或增强，取长补短，产生协同效应，从而使复合材料的整体性能优于原组成材料。复合材料具有许多优点，如：质量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀性好等。被广泛应用于航空航天，汽车工业，化工纺织和医疗等领域。 关键词：复合材料碳纤维复合材料 一.复合材料的发展历史 早在五千年年以前，在中东地区就有用芦苇混合沥青来造船的技术了，在古埃及，修建金字塔时用石灰、火山灰等作粘合剂，混和砂石等作砌料，这是最早最原始的颗粒增强复合材料。而在古代中国，复合材料的应用则更为瑰丽广泛，如：从西安东郊半坡村仰韶文化遗址，发现早在公元前2000年以前，古代人已经用草茎增强土坯作住房墙体材料；中国沿用至今的漆器是用漆作基体，麻绒或丝绢织物作增强体的复合材料；1957年江苏吴江梅堰遗址出土有油漆彩绘陶器，1978年浙江余姚河姆渡遗址出土的朱漆木碗，就是两件最早的漆器实物；汉墓出土的漆器鼎壶、盆具和茶几等，用漆作胶粘剂，丝麻作增强体。在湖北随县出土的2000多年前曾侯乙墓葬中，发现有用于车战的长达3米多的戈戟，用木芯外包纵向竹丝，以漆作胶粘剂，丝线环向缠绕，其设计思想与近代复合材料相仿；1000多年以前，中国已用木料和牛角制弓，可在战车上放射；至元代，蒙古弓用木材芯子，受拉面贴单向纤维，受压面粘牛角片，丝线缠绕，漆作胶粘，弓轻巧有力，是古代复合材料中制造水平高超的夹层结构；在金属基复合材料方面，如越王剑，是金属包层复合材料制品，不仅光亮锋利，而且韧性和耐蚀性优异，埋藏在潮湿环境中几千年，出土后依然寒光夺目，锋利无比。【1】 到了近现代，随着高技术发展的需要，在复合材料的基础上又发展出性能高的先进复合材料。例如在第一次世界大战前，用胶粘剂将云母片热压制成人造云母板，在20世纪初市场上有虫胶漆片与纸复合制成的层压板出售，但真正的纤维增强塑料工业，是在用合成树脂代替天然树脂、用人造纤维代替天然纤维以后才发展起来的。第一次世界大战期间，德国人拖动脚踏车轮拉拔玻璃纤维丝。20世纪30年代，美国发明用铂柑涡生产连续玻璃纤维的技术，从此在世界范围内领域开始取代金属材料。【2】 到了现代，随着航空航天工业汽车工业对于具有质量轻，强度高，耐腐蚀等优越性能的材料的需求，发展了比强度、比模量、韧性、耐热、抗环境能力和加工性能都好的先进复合材料。二．复合材料对于国民经济发展、工业技术变革的作用 复合材料的主要应用领域有：航空航天领域、汽车工业、化工纺织领域还有医学领域。 1.航空航天领域 运用于航天航空领域的复合材料具有热稳定性好，比强度、比刚度高的特性，可用于制造飞机机翼和前机身、卫星天线及其支撑结构、太阳能电池翼和外壳、大型运载火箭的verton 复合材料壳体、发动机壳体、航天飞机结构件等。【3】由于复合材料的出现，可以有效降低航天航空业的研究发展成本，而由于先进复合材料本身的优越性能，也使得航天飞机飞行器等的性能有了极大改善。例如高性能碳(石墨)纤维复合材料在导弹、运载火箭和卫星飞行器上就发挥着不可替代的作用，它的应用水平和规模已关系到武器装备的跨越式提升和型号研制的成败。 碳纤维是一种力学性能优异的新材料，以树脂为基体，碳纤维为增强体的复合材料碳纤维具有碳材料的固有本征特性，又有纺织纤维的柔软可加工性，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为

复合材料与工程专业毕业设计外文文献翻译

毕业设计外文资料翻译 题目POLISHING OF CERAMIC TILES 抛光瓷砖 学院材料科学与工程 专业复合材料与工程 班级复材0802 学生 学号20080103114 指导教师 二〇一二年三月二十八日

MATERIALS AND MANUFACTURING PROCESSES, 17(3), 401–413 (2002) POLISHING OF CERAMIC TILES C. Y. Wang,* X. Wei, and H. Yuan Institute of Manufacturing Technology, Guangdong University ofTechnology, Guangzhou 510090, P.R. China ABSTRACT Grinding and polishing are important steps in the production of decorative vitreous ceramic tiles. Different combinations of finishing wheels and polishing wheels are tested to optimize their selection. The results show that the surface glossiness depends not only on the surface quality before machining, but also on the characteristics of the ceramic tiles as well as the performance of grinding and polishing wheels. The performance of the polishing wheel is the key for a good final surface quality. The surface glossiness after finishing must be above 208 in order to get higher polishing quality because finishing will limit the maximum surface glossiness by polishing. The optimized combination of grinding and polishing wheels for all the steps will achieve shorter machining times and better surface quality. No obvious relationships are found between the hardness of ceramic tiles and surface quality or the wear of grinding wheels; therefore, the hardness of the ceramic tile cannot be used for evaluating its machinability. Key Words: Ceramic tiles; Grinding wheel; Polishing wheel

材料成型毕业论文范文2篇

材料成型毕业论文范文2篇 材料成型毕业论文范文一：金属材料加工中材料成型与控制工程 摘要：本文以金属材料为例，对材料成型与控制工程中的加工技术进行细化分析，首先，理论概述了金属材料的选材原则，然后具体分析了铸造成型、挤压与锻模塑性成型、粉末冶金以及机械加工四种加工方法，旨在为相关工作人员提供有借鉴性的参考资料，进一步提高我国制造业的加工水平与整体质量。 关键词：材料成型;控制工程;金属材料;加工工艺 0引言 对于我国制造业而言，材料成型与控制工程是其实现长期健康发展的根本保障，不仅如此，材料成型与控制工程也是我国机械制造业的关键环境，因此，相关企业必须对其给予高度重视。无论是电力机械制造，还是船只等交通工具制造，均离不开材料成型与控制工程，材料成型与控制技术的水平与质量将会直接决定机械制造水平与质量。因此，对材料成型与控制工程中的金属材料加工技术进行细化分析，具有非常重要的现实意义。 1金属材料选材原则 在金属复合材料成型加工过程中，将适量的增强物添加于金属复合材料中，可以在很大程度上高材料的强度，优化材料的耐磨性，但与此同时，也会在一定程度上扩大材料二次加工的难度

系数，正因此，不同种类的金属复合材料，拥有不同的加工工艺以及加工方法。例如，连续纤维增强金属基复合材料构件等金属复合材料便可以通过复合成型;而部分金属复合材料却需要经过多重技术手段，才能成型，这些成型技术的实践，需要相关工作人员长期不断加以科研以及探究，才能正式投入使用，促使金属复合材料成型加工技术水平与质量实现不断发展与完善。由于成型加工过程中，如果技术手段存在细小纰漏，或是个别细节存在问题，均会给金属基复合材料结构造成一定的影响，导致其与实际需求出现差异，最终为实际工程预埋巨大的风险隐患，诱发难以估量的后果。所以，相关工作人员在对金属复合材料进行选材过程中，必须准确把握金属材料的本质以及复合材料可塑性，只有这样，才能保证其可以顺利成型，并保证使用安全。 2金属材料加工方法 2.1机械加工成型 当前，金属材料成型与控制工程中，应用最为广泛的金属切割刀具便是金刚石刀具，以金刚石刀具对铝基复合材料进行精加工，与其他金属基复合材料，例如，钻、铣以及车等，均是现代社会中广而易见的。铝基复合材料的金刚石刀具加工形式可以细化为三种：其一，车削形式;其二，铣削形式;其三，钻削形式。其中，钻削即通过镶片麻花钻头对铝基复合材料进行加工，常见的有b4c以及sic颗粒钻削，然后添加适量的外切削液，可以有效强化铝基复合材料。铣削即通过 1.5%-2.0%(w+c)粘结剂，8.0%-8.5%pcd的端面铣刀对铝基复合材料进行加工，常见的有sic 颗粒铣削增强铝基复合材料，然后添加适量的切削液进行冷却。

石墨烯复合材料在电磁领域的应用研究进展

工 程 塑 料 应 用 ENGINEERING PLASTICS APPLICATION 第43卷，第9期2015年9月 V ol.43，No.9Sept. 2015 143 doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2015.09.029 石墨烯复合材料在电磁领域的应用研究进展 王雯1，黄成亮1，郭宇1，宋宇华1，张颖异1，刘玉凤1，杜汶泽2 (1.中国兵器工业集团第五三研究所，济南 250031； 2.总装备部装甲兵驻济南地区军代室，济南　250031) 摘要：石墨烯以其独特的二维结构和优异的力学、电学、光学、热学性能成为材料领域的研究热点，石墨烯复合材料是石墨烯应用领域中重要的研究方向。概括了国内外石墨烯复合材料在电磁波吸收及电磁屏蔽领域的应用研究进展，并展望了未来石墨烯复合材料在此领域的发展趋势。 关键词：石墨烯；石墨烯复合材料；微波吸收；电磁屏蔽；应用 中图分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1001-3539(2015)09-0143-04 Application Research Progress of Graphene Composites in Electromagnetic Fields Wang Wen 1， Huang Chengliang 1， Guo Yu 1， Song Yuhua 1， Zhang Yingyi 1， Liu Yufeng 1， Du Wenze 2 (1. CNGC Institute ， Jinan 250031， China ； 2. Jinan Regional Office of Armoured Force Military Representative Bureau ， Jinan 250031， China) Abstract ：Graphene has become a hot research spot at home and abroad in recent years due to its unique two-dimensional structure and excellent mechanical, electrical, optical and thermal properties. Graphene composites is an important research direction in the area of graphene application. The application research progress in the microwave absorption and electromagnetic interference shielding fields of graphene composites were summarized. The developmental trend of graphene composites in the fields was expected. Keywords ：graphene ；graphene composite ；microwave absorption ；electromagnetic interference shielding ；application 石墨烯是单层碳原子紧密堆积而形成的一种超薄碳质新材料，厚度只有0.34 nm ，是目前世界上最薄的二维材料 [1–2] 。自2004年英国曼彻斯特大学的物理学教授A. Geim 和 K. Novoselov 等用机械剥离方法观测到单层石墨烯，其独特的物理性能和在电子领域的潜在应用成为国际研究的热点，并引起科学界新一轮“碳”热潮[3–6]。 碳材料是电磁屏蔽和吸波材料研究的重要内容，对于石墨、碳纤维、碳纳米管等材料的电磁屏蔽和吸收性能的研究已经相当广泛。然而，作为一种新型碳材料的石墨烯具有纵横比、电导率和热导率高、比表面积大、密度低等特点，其本征强度高达130 GPa ，常温下的电子迁移率可达到15 000 cm 2／(V ·s)，是目前电阻率最小的材料。并且石墨烯具有室温量子霍尔效应和良好的铁磁性[7–10]，与石墨、碳纤维、碳纳米管等材料相比，拥有独特性能的石墨烯可以突破碳材料原有的局限，成为一种新型有效的电磁屏蔽和微波吸收材料[11–14]。因此，以石墨烯为研究方向，结合金属纳米材料或聚合物材料，通过结构设计研制性能优异的石墨烯复合材料，有望广泛应用于电磁波吸收及电磁屏蔽等民用及军事领域。笔者根据国内外学者的研究情况，重点介绍石墨烯复合材料在电磁波吸收以及电磁屏蔽领域中的研究进展，并对未来石墨烯复合材料的发展进行了展望。 1　石墨烯复合材料在电磁波吸收领域中的应用 随着无线电探测技术和探测手段的发展以及其它非可见光探测技术和各种反伪装技术的逐渐完善和应用，传统武器装备的生存受到严峻的挑战。因此，研制高效吸收雷达波的轻型材料是提高武器装备系统生存能力的有效途径之一，是现代战争中最具有价值、最有效的战术突防手段。可见，高性能轻型微波吸收材料研制及在武器装备中的应用至关重要。 二维片状的石墨烯具有高的比表面积(2 630 m 2／g)[9] 以及特异的热、电传导功能，对微波能产生较强的电损耗。与传统吸收剂相比，石墨烯材料以其优异的电磁性能成为一种有效的新型微波吸收材料。传统的铁磁类吸收剂，如Fe ，Ni ，Co ，Fe 3O 4，Co 3O 4等铁磁性纳米物质对电磁波具有较强的磁损耗。通过结构设计，将石墨烯与此类纳米粒子复合后，得到石墨烯片层中镶嵌强吸收电磁波纳米磁性粒子结构的复合材料，并且可实现对微波较强的介电损耗和磁损耗。此类复合材料将石墨烯与磁性纳米粒子的优异性能结合在一起，有效提高了石墨烯材料的磁损耗，并可显著提高我国吸 联系人：王雯，工程师，博士，主要从事新型碳材料的制备及应用方面的研究 收稿日期：2015-06-22

聚合物基纳米复合材料研究进展

聚合物基纳米复合材料研究进展 摘要: 针对聚合物基纳米复合材料的某些热点和重点问题进行了总结和评述，并讨论了碳纳米管、石墨烯及纳米增强界面等以增强为主的纳米复合材料的研究状况和存在的问题；系统地评述了纳米纸复合材料、光电纳米功能复合材料以及纳米智能复合材料等以改善功能的纳米功能复合材料的研究动态。 关键词 : 复合材料；纳米材料；聚合物；功能材料 引言 复合材料作为材料大家族中的重要一员，已经深入到人类社会的各个领域，为社会经济与现代科技的发展作出了重要贡献。复合材料科学与技术的发展经历了从天然复合材料到人工复合材料的历程，而人工复合材料的诞生更是材料科学与技术发展中具有里程碑意义的成就。20 世纪 50 年代以玻璃纤维增强树脂的复合材料(玻璃钢)和 20 世纪 70 年代以碳纤维增强树脂的复合材料(先进复合材料) 是两代具有代表性的复合材料。这两代材料首先在航空航天和国防领域得到青睐和应用，后来逐渐扩大到体育休闲、土木建筑、基础设施、现代交通、海洋工程和能源等诸多领域，使得复合材料的需求越来越强烈，作用越来越显著，应用领域越来越广泛，用量也越来越多，而相应的复合材料科学与技术也在不断地丰富和发展。随着纳米技术的出现和不断发展，纳米复合材料已经凸显了很多优异的性能，从一定意义上有力地推进了新一代高性能复合材料的发展。纳米化与复合化已经成为新材料研发和推动新材料进步的重要手段和发展方向。 纳米复合材料是指以树脂、橡胶、陶瓷和金属等基体为连续相，以纳米尺寸的颗粒、纤维、纳米管等为分散相，通过合适和特殊的制备工艺将纳米相均匀地分散在基体材料中，具有特殊性能的新型复合材料。本研究的重点是讨论聚合物基纳米复合材料的研究概况，系统介绍利用碳纳米管、石墨烯、碳纳米纸、纳米界面改性等提升和改善复合材料力学性能及物理性能的机理与作用。 1 纳米增强复合材料 纳米复合材料的性能依据其基体材料和纳米增强相种类的不同而差异巨大，因此提高力学性能是纳米复合材料研究领域中最具代表性的研究工作之一。纳米相对聚合物基体的力学性能改性主要包括强度、模量、形变能力、疲劳、松弛、蠕变、动态热机械性能等。 1.1 碳纳米管纳米复合材料 碳纳米管是由碳原子形成的石墨片层卷成的无缝、中空管体，可依据石墨片层的数量分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。由于纳米中空管及螺旋度共同作用，碳纳米管具有极高的强度和理想的弹性，其弹性模量甚至可达1.3 TPa，与金刚石

(完整版)含穿孔损伤复合材料层合板刚度降模型毕业设计论文

中国民航大学 本科生毕业论文 含穿孔损伤复合材料层合板刚度降模型 院系：航空工程学院专业：飞行器动力工程班级：040141 D 姓名：李伟

学号： 指导教师：卢翔二零零八年六月

基于疲劳损伤两段论的复合材料层合板刚度降模型 李伟 摘要：复合材料在静态和动态载荷作用下的损伤是十分复杂的，对损伤的精确建模是关系到复合材料力学行为描述的关键问题。精确的模型能更深刻地认识复合材料的损伤机理。本文从实际工程背景出发，利用疲劳累积损伤模型，结合疲劳损伤两段理论，对复合材料层合板的寿命问题开展了较为系统深入的研究。主要内容包括： （1）在刚度降模型的基础上，根据疲劳损伤的两阶段理论，将复合材料的疲劳损伤划分为两个阶段。并且用两种不同的函数分段描述疲劳损伤的过程，建立了疲劳损伤演化两阶段模型。通过查阅相应的试验数据，运用多元函数的最小二乘法，得到了模型中的各个拟合参数。最后以75%的强度极限应力水平为例，对模型进行了验证。 （2）在无孔层合板疲劳累积损伤模型的基础上，运用“点应力准则”概念，提出了带圆孔复合材料层合板的疲劳累积损伤模型，定义了应力修正因子。通过查阅相关的试验数据，获得了特征点应力修正因子，并建立了该带孔板疲劳累积损伤模型。用该模型对孔径为5mm层合板的S-N(应力-寿命,S-N)曲线进行了疲劳寿命预测与验证。 关键词：复合材料刚度降疲劳损伤寿命预测S-N曲线

Stiffness reduction analysis for composite laminates with circular of laminated composite. In this paper, starting from a practical engineering background, using the fatigue accumulation damage theory, together with the two-stage theory for fatigue damage, a in-depth study for the fatigue life ofcomposite laminates are carried on. The research work in this paper is included following: 1、On the basis of the stiffness reduction model, According to the two-stage fatigue damage theory, a damage process is divided into two stage。In order to express the fatigue damage accurately, the two-stage model for fatigue accumulation damage is presented. Through accessing to the corresponding test data, using of the least squares method for multi-function, the parameters in the model are finally got. In the end, the fatigue tests of the composite materials under 75% ultimate strength are investigated experimentally. Based on the stiffness reduction model of imperforate composite laminates, using the concept of “characteristic dimension”stress, a fatigue model is presented for the fatigue of notched laminates, and the concept of the

磁性材料的研究进展汇总

《磁性材料的研究进展》 学院：物理与材料科学学院 班级：13级材料物理 姓名: 王郁 学号：B51314019 指导老师：李秋菊 完成日期：2016年5月11日

摘要： 目前，磁性材料蓬勃发展，磁性材料的应用已渗透到国防、工业、信息等各个领域，对我们的生活产生了巨大的影响。同时，各种新磁性材料的诞生，也不断推动着现代材料科学的进展。本文对磁性材料进行了概述，并简介了其最新研究进展，尤其是对稀土磁性材料、巨磁电阻材料、纳米微晶磁性材料的研究进展进行了详细论述。 关键词： 磁性材料铁氧体稀土磁性材料巨磁电阻材料 前言 磁性材料广义上分为两大类:软磁材料和硬磁材料。软磁材料能够用相对低的磁场强度磁化,当外磁场移走后保持相对低的剩磁。软磁材料的矫顽力为400～0116A?m-1 ,主要应用于任何包括磁感应变化的场合。硬磁材料是在经受外磁场后能保持大量剩磁的磁性材料,这类磁性材料的典型矫顽力值,Hc为10～1000kA?m-1 ,具有高Hc值的硬磁材料称为永磁材料,主要用于提供磁场。磁性材料的磁导率、矫顽力、磁致损失、剩磁和磁稳定性是结构敏感性的,这些性能可以通过加工(包括机械加工和热处理)来控制。目前,磁性材料的研究方向主要有软磁材料、硬磁材料、磁力学材料、磁电子材料。磁性材料的进展大致上分几个历史阶段：当人类进入铁器时代时，标志着金属磁性材料的开端。直到18世纪，金属镍、钴相继被提炼成功，这一漫长的历史时期是3d过渡族金属磁性材料生产与原始应用的阶段；20世纪初期，FeSi、FeNi、FeCoNi磁性合金人工制备成功，并广泛地应用于电力工业、电机工业等行业，成为3d过渡族金属磁性材料的鼎盛时期；从20世纪50年代开始，3d过渡族的磁性氧化物(铁氧体)逐步进入生产旺期，由于铁氧体具有高电阻率，高频损耗低等优点，从而为当时兴起的无线电、雷达等工业的发展提供了所必需的磁性材料，标志着磁性材料进入到铁氧体的历史阶段；1967年，SmCo合金问世，这是磁性材料进入稀土-3d化合物领域的历史性开端。巨磁致收缩材料与稀土磁光材料的问世更丰富了稀土-3d化合物磁性材料的内涵。1972年的非晶磁性材料与1988年的纳米微晶材料的呈现，更添磁性材料新风采。1988年，磁电阻效应的发现揭开了自旋电子学的序幕．因此从20世纪后期延续至今，磁性材料进入了前所未有的兴旺发达时期，并融入到信息行业，成为信息时代重要的基础性材料之一。 1、磁性材料的分类 磁性材料从材质和结构上讲，可分为金属及合金磁性材料和“铁氧体磁性材料两大类，铁氧体磁性材料又分为多晶结构和单晶结构材料[1]。从应用功能上讲，磁性材料分为：软磁材料、永磁材料、磁记录-矩磁材料、旋磁材料等种类。软磁材料、永磁材料、磁记录-矩磁材料中既有金属材料又有铁氧体材料；而旋磁材料和高频软磁材料就只能是铁氧体材料了，因为金属在高频和微波频率下将产生巨大的涡流效应，导致金属磁性材料无法使用，而铁氧体的电阻率非常高，将有效的克服这一问题、得到广泛应用。磁性材料从形态上讲。包括粉体材料、液