一级造价工程师

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2011造价工程师考试-《建设工程技术与计量（安装）》知识讲义汇总

（四）复合材料

1．复合材料组成、分类和特点

复合材料中至少包括基体相和增强相两大类。基体相起粘结、保护增强相并把外加荷载造成的应力传递到增强相上去的作用，基体相可以由金属、树脂和陶瓷等构成，

与普通材料相比，复合材料具有许多特性，可改善或克服单一材料的弱点，充分发挥它们的优点，并赋予材料新的性能；可按照构件的结构和受力要求，给出预定的分布、合理的配套性能，进行材料的最佳设计等。具体表现在：

（1）高比强度和高比模量。

（2）耐疲劳性高。

（3）抗断裂能力强。

（4）减振性能好。

（5）高温性能好，

（6）耐腐蚀性好。

（7）复合材料还具有较优良的减摩性、耐磨性、自润滑性和耐蚀性等特点，

2．复合材料增强体

3．复合材料基体

（1）树脂基体。树脂基复合材料是复合材料中最主要的一类，通常称为增强塑料。树脂基复合材料已作为最实用的轻质结构材料，在复合材料工业中占有重要地位。

常用的热固性树脂基体，有不饱和聚酯树脂，它以其室温低压成型的突出优点，使其成为玻璃纤维增强塑料用的主要树脂；还有环氧树脂，它广泛用作碳纤维及绝缘复合材料；酚醛树脂用作摩擦复合材料。

常用的热塑性树脂主要有通用型和工程型树脂两类。前者仅能作为非结构材料使用，产量大、价格低，但性能一般，主要品种有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯等。后者则可作为结构材料使用，通常在特殊的环境中使用。一般具有优良的机械性能、耐磨性和尺寸稳定性、电性能，耐热性和耐腐蚀性能。主要品种有聚酰胺、聚甲醛、聚苯醚、聚酯和聚碳酸酯等。

（2）金属基体。金属基复合材料主要有三类：颗粒增强、短纤维或晶须增强、连续纤维或薄片增强。多种金属及其合金可用作基体材料。主要有以下几种：

1）铝合金。铝合金由于低的密度和优异的强度、韧性和抗腐蚀性能在航空航天领域得到了大量的应用。

2）钛合金。钛合金具有高比强度和高比模量及优良的抗氧化和抗腐蚀性能，使其成为一种理想的航空、宇航应用材料，钛合金用于喷气发动机（涡轮机和压气机叶片）和机身部件等。

3）镁合金。镁和镁合金是另一类非常轻的材料，镁是最轻的金属之一，尤其是铸造镁合金用于飞机齿轮箱壳体、链锯壳体和电子设备等。

4）铜和铜合金。铜具有面心立方结构，它普遍用作电导体，它的导热性能优良，容易铸造和加工，铜在复合材料中的主要用途之一是作为铌基超导体的基体材料。

除此之外，还有金属间化合物，如镍铝化合物等。用金属间化合物作为基体材料制造复合材料提高韧性是一种有效的方法。

（3）陶瓷基体。制作陶瓷基复合材料的主要目的是增加韧性。适用陶瓷基复合材料的基体材料主要有氧化物陶瓷基体（氧化铝陶瓷基体和氧化锆陶瓷基体等）。非氧化物陶瓷基体（氮化硅陶瓷基体、氮化铝陶瓷基体、碳化硅陶瓷基体及石英玻璃）

4．复合材料应用

（1）用玻璃纤维增强塑料得到的复合材料，俗称玻璃钢。如玻璃纤维增强聚酰胺的刚度、强度和减摩性好，可代替非铁金属制造轴承、轴承架和齿轮等精密机械零件，还可以制造电工部件等。玻璃纤维增强聚丙烯的强度、耐热性和抗蠕变性能好，耐水性优良，可用来制造干燥器壳体等。

（2）碳纤维增强酚醛树脂、聚四氟乙烯复合材料，常用作各种机器中的齿轮、轴承等受载磨损零件，活塞、密封圈等受摩擦件，也用作化工零件和容器等。碳纤维复合材料还可用于高温技术领域、化工和热核反应装置中。

（3）石墨纤维增强铝基复合材料，可用于结构材料，制作飞机蒙皮、直升机旋翼桨叶以及重返大气层运载工具的防护罩和涡轮发动机的压气机叶片等。

（4）合金纤维增强的镍基合金，用于制造涡轮叶片，在可承受较高工作温度的同时，还可大大提高承载能力。

（5）颗粒增强的铝基复合材料已在民用工业中得到应用。它的主要优点是生产工艺简单，可以像生产一般的金属零件那样，用颗粒增强的铝基材料制造的发动机活塞使用寿命大大提高。

（6）塑料—钢复合材料。主要是由聚氯乙烯塑料膜与低碳钢板复合而成，有单面塑料复合材料和双面塑料复合材料两种。它综合了低碳钢的强度和塑料的美观、防腐和绝缘的特点。在一定范围内可以代替不锈钢和木材。塑料—钢复合材料的性能如下：

1）化学稳定性好，耐酸、碱、油及醇类的侵蚀，耐水性也好；

2）塑料与钢材间的剥离强度大于或等于20MPa；

3）深冲加工时不剥离．冷弯120°不分离开裂（d=0）；

4）绝缘性能和耐磨性能良好；

5）具有低碳钢的冷压力加工性能；

6）加工温度在10~40℃之间为佳，在-10~60℃之间可长期使用，短时间使用可耐120℃。

（7）塑料—青铜—钢背三层复合材料。塑料—青铜—钢背三层复合材料以低碳钢为基体，以多孔性青铜为中间层，以塑料为表面层的复合材料，具有较高的结合力，优于一般喷涂层和粘贴层。一旦塑料磨损并露出青铜层，也不至于严重磨损轴颈。它们适用于尺寸精度要求高、无油或少油润滑轴承、垫片、球座、涡轮叶片轴承、飞机起落架轴承、各种机车车辆和矿山机械轴承等。

（8）塑料－铝合金。塑料－铝合金的中间骨架层为薄壁铝管（板），内外层为PE或PEX塑料层，铝管（板）与塑料层之间采用与PE（PEX）及铝合金均能亲和的热熔胶粘结。塑料－铝合金集中了铝合金和PE（PEX）的优点。它耐压、抗破裂性能好、质量轻，具有一定的弹性、耐温性能好、防紫外线、抗热老化能力强、耐腐蚀性优异，常温下不溶于任何溶剂，且隔氧、隔磁、抗静电、抗音频干扰。

（2）工程中常用有色金属的性能和特点。

5）铅及其合金。在铅中加入锑、铜、锡和砷等元素可提高铅的再结晶温度、细化晶粒、提高硬度和强度等，并保持合金的良好耐蚀性。硬铅的密度比铅高，可作为结构材料，在化工防腐蚀设备中被广泛应用，但硬铅的耐腐蚀性比纯铅略有降低。

铅在大气、淡水、海水中很稳定，铅对硫酸、磷酸、亚硫酸、铬酸和氢氟酸等则有良好的耐蚀性。铅与硫酸作用时，在其表面产生一层不溶解的硫酸铅，它可保护内部铅不再被继续腐蚀。铅不耐硝酸的腐蚀，在盐酸中也不稳定。

例题．铅与硝酸放在一起（ A   ）。

A.能发生化学反应

B.不发生任何化学反应

C.可以形成氧化膜

D.不会产生新的化合物

例题。抗拉强度、屈服强度、伸长率、冲击韧度和硬度钢等均为钢的的（ A  ）。

A.力学性能

B.耐蚀性能

C.工艺性能

D.物理性能

例题  钢中某元素含量高时，钢材强度高，而塑性小硬度大性脆不易加工，此元素为（A）

A.碳

B.氢

C.磷

D.硫

例题  热索性塑料中，具有优良的耐蚀性、电阻高，是很好的隔热防震和高频绝缘材料，但耐冲击性差，不耐沸水，耐油性有限的为（ D ）

A.低密度聚乙烯

B.高密度聚乙烯

C.聚氯乙烯

D.聚苯乙烯

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（责任编辑：中大编辑）