Resumen de los puntos de conocimiento en el Capítulo 1 del primer volumen de química de la escuela secundaria
Puntos de conocimiento del primer capítulo de química de secundaria
1. La definición, funciones componentes y funciones de los materiales compuestos:
Definición: compuestos por dos o dos Un material sólido multifásico compuesto por más de una sustancia con diferentes propiedades físicas y químicas. El producto compuesto se denomina material compuesto sólo cuando es sólido. No se puede llamar material compuesto cuando es gas o líquido.
Componentes: Los componentes son relativamente independientes. Suele haber una fase continua, llamada matriz, y otra fase dispersa, llamada fase de refuerzo (refuerzo).
Función y función: los materiales compuestos no solo pueden mantener las características de las materias primas, sino que también desarrollan nuevas características después de la combinación. Pueden diseñarse según las necesidades, para lograr de la manera más razonable el rendimiento requerido para su uso. .
2. Denominación de materiales compuestos
Énfasis en la matriz, principalmente el nombre del material de la matriz, como materiales compuestos de matriz de resina, materiales compuestos de matriz metálica, materiales compuestos de matriz cerámica, etc.;
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Énfasis en el refuerzo, principalmente el nombre del material de refuerzo, como materiales compuestos reforzados con fibra de vidrio, materiales compuestos reforzados con fibra de carbono, materiales compuestos reforzados con partículas cerámicas
>Nombres de materiales de matriz y materiales de refuerzo utilizados juntos, como materiales compuestos de resina epoxi reforzada con fibra de vidrio (plásticos reforzados con fibra de vidrio).
3. Clasificación de los materiales compuestos
Según el tipo de material de matriz: materiales compuestos de matriz polimérica, materiales compuestos de matriz metálica, materiales compuestos de matriz inorgánica no metálica; de materiales de refuerzo: compuestos de fibra de vidrio, compuestos de fibra de carbono, compuestos de fibra orgánica, compuestos de fibra metálica, compuestos de fibra cerámica
Según la forma de los materiales de refuerzo: compuestos de fibra continua, compuestos de fibra corta, rellenos granulares; materiales, materiales compuestos trenzados
Dividido por uso: materiales compuestos estructurales, materiales compuestos funcionales
4. Materiales de matriz comúnmente utilizados y sus respectivos ámbitos de aplicación
> Matriz de metal ligero (que incluye principalmente base de aluminio y base de magnesio), utilizada a aproximadamente 450 °C, aleación de titanio y compuestos intermetálicos de titanio y aluminio como materiales compuestos de matriz, temperatura aplicable alrededor de 650 °C, materiales compuestos a base de níquel y cobalto; utilizado a 1200°C.
5. Materiales compuestos de matriz termoendurecible de uso común: resina epoxi, resina de poliimida termoendurecible.
Materiales compuestos de matriz termoplástica de uso común: polieteretercetona, sulfuro de polifenileno, polietersulfona, poliimida termoplástica. Materiales compuestos de matriz cerámica de uso común: vidrio, cerámicas de óxido, cerámicas sin óxido, materiales cementosos inorgánicos
6. Definiciones y diferencias entre vidrio y vitrocerámica
El vidrio es un material inorgánico; Un sólido amorfo obtenido fundiendo a alta temperatura y enfriando y endureciendo la cerámica de vidrio es un tratamiento térmico de cristalización de vidrio de una composición específica, y una gran cantidad de cristales diminutos se precipitan uniformemente dentro del vidrio y crecen aún más para formar una fase microcristalina densa; ; vidrio La fase llena los límites de los granos, dando como resultado un material sólido policristalino como la cerámica.
7. Qué son las cerámicas de óxido y a qué estructura pertenecen: Las cerámicas de óxido son principalmente estructuras policristalinas monofásicas, que incluyen principalmente Al2O3, MgO, SiO2, ZrO2, mullita, etc.
8. Las cerámicas sin óxido incluyen: carburo de silicio y nitruro de silicio.
9. ¿Qué es la interfaz de los materiales compuestos, el efecto de interfaz de los materiales compuestos y cómo conseguirlo?
La interfaz formada por el contacto entre la matriz del material compuesto y el refuerzo. es una capa con un cierto espesor ( Nano y superior), una nueva fase cuya estructura varía con la matriz y el refuerzo, y es significativamente diferente de la matriz y el refuerzo: la fase de interfaz (capa de interfaz). Es el "vínculo" que conecta la fase de refuerzo y la matriz, y también es el "puente" que transmite tensión y otra información.
Efectos causados por la interacción de la interfaz:
①Efecto de transferencia La interfaz puede transferir fuerza,
Es decir, la fuerza externa se transfiere al refuerzo, que actúa como un vínculo entre la matriz y el refuerzo.
② El efecto de bloqueo combinado con la interfaz adecuada puede prevenir la expansión de la grieta, interrumpir el daño material y ralentizar la concentración de tensiones
③ La discontinuidad; efecto produce efectos físicos en la interfaz Discontinuidades en el rendimiento y fenómenos que surgen de la fricción de la interfaz, como resistencia eléctrica, inductancia eléctrica, magnetismo, resistencia al calor, etc.
④ Efectos de dispersión y absorción de ondas de luz, sonido; ondas, ondas termoelásticas, ondas de choque, etc. Produce dispersión y absorción en la interfaz, como transmisión de luz, aislamiento térmico, resistencia al impacto, etc.
⑤La estructura superficial del potenciador del efecto de inducción provoca que el polímero; La matriz entra en contacto con la estructura debido al efecto de inducción. Los cambios producirán algunos fenómenos, como una fuerte elasticidad, baja expansión, resistencia al impacto, etc.
10. Tipos de interfaz y características respectivas de los materiales compuestos de matriz metálica
1) Tipo: La interfaz de tipo I es relativamente plana, con solo un espesor de capa molecular adicional al constituyente original. materiales, la interfaz es básicamente No contiene otras sustancias; la interfaz de tipo II es una interfaz de disolución y difusión escalonada, y los elementos de aleación y las impurezas de la matriz pueden enriquecerse o agotarse en la interfaz de tipo III que contiene una submicrónica; capa de producto de reacción de interfaz.
2) Características de compatibilidad: Las fibras de interfaz Tipo I y la matriz no reaccionan ni se disuelven entre sí; las fibras de interfaz Tipo II y la matriz no reaccionan entre sí pero se disuelven entre sí; reacciona con la matriz para formar una capa de reacción interfacial.
Adjunto:
Puntos de conocimiento del Capítulo 2 del primer año de química de la escuela secundaria
1. Principios de mejora de dispersión y mejora de partículas
1) Refuerzo de dispersión: los materiales compuestos están compuestos de partículas dispersas y una matriz. La carga la soporta principalmente la matriz. Las partículas dispersas dificultan el movimiento de dislocación de la matriz. de la matriz, mayor será el efecto de mejora y cuanto menor sea el tamaño de las partículas. Cuanto mayor sea la fracción de volumen, mejor será el efecto de fortalecimiento.
2) Refuerzo de partículas: los materiales compuestos están compuestos por partículas más grandes (diámetro superior a 1 m) y una matriz. La carga la soporta principalmente la matriz, pero las partículas reforzadas también soportan la carga y limitan la deformación. de la matriz. Las partículas Cuanto mayor sea la capacidad para prevenir el movimiento de dislocación de la matriz, mejor será el efecto de refuerzo, cuanto menor sea el tamaño de las partículas y cuanto mayor sea la fracción de volumen, mejor será el efecto de refuerzo de las partículas sobre los materiales compuestos;
2. ¿Qué es la ley de mezcla y qué ley refleja?
Ley de mezcla (la relación entre las propiedades mecánicas de los materiales compuestos y los componentes): E es el módulo de elasticidad , V es el porcentaje de volumen, c, m y f representan el material compuesto, matriz y fibra respectivamente.
Regla reflejada: La contribución de la matriz de fibras al rendimiento promedio del material compuesto es proporcional a sus; fracciones de volumen respectivas.
3. ¿Cuáles son las interfaces y los métodos de modificación de los compuestos de matriz metálica?
Métodos de unión de interfaz de los compuestos de matriz metálica:
①Unión química
②Enlace físico
③Enlace por difusión
④Enlace mecánico.
Método de modificación de la interfaz:
① Modificación de la superficie de la fibra y tratamiento de recubrimiento,
② Aleación de matriz metálica,
③ Optimización de los métodos del proceso de preparación y parámetros.
4. ¿Qué impacto tiene la reacción interfacial en los compuestos de matriz metálica?
La reacción de interfaz y el grado de reacción (reacción de interfaz débil, reacción de interfaz media, reacción de interfaz fuerte) determinan la estructura de la interfaz y el rendimiento, sus principales comportamientos son:
① Mejorar la fuerza de unión de la interfaz entre la matriz metálica y el refuerzo
② Producir productos de reacción de interfaz frágiles
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③ Provocar daños en el refuerzo y cambiar la composición de la matriz.
Puntos de conocimiento del Capítulo 3 del primer grado de química de la escuela secundaria
1. Clasificación de la fibra de vidrio: fibra de vidrio libre de álcalis (contenido de álcali inferior al 1%), medio- fibra de vidrio alcalina (1,5% ~ 12,5%), fibra de vidrio alcalina (el contenido de óxido alcalino es superior al 12%), fibra de vidrio especial.
2. La fibra de vidrio se fabrica a partir de bolas de vidrio o residuos de vidrio como materia prima mediante procesos de fusión, estirado, bobinado, tejido y otros procesos a alta temperatura. El diámetro del filamento individual es de unas pocas micras a decenas de micras. micras.
3. La composición química de la fibra de vidrio: sílice, trióxido de boro, óxido de calcio, trióxido de aluminio, etc.
4. Propiedades físicas de la fibra de vidrio:
①Apariencia y gravedad específica: superficie lisa, densidad 2,16 ~ 4,30 g/cm3
②Gran superficie
p> p>③Alta resistencia a la tracción
④Pobre resistencia al desgaste y al plegado
⑤Propiedades térmicas: pequeña conductividad térmica, alta resistencia al calor
⑥Propiedades eléctricas: Depende de la composición química, la temperatura y la humedad (el aislamiento eléctrico de las fibras libres de álcalis es superior al de las fibras alcalinas; a medida que aumentan los iones de metales alcalinos, las propiedades de aislamiento eléctrico empeoran; a medida que aumenta la temperatura, la resistividad disminuye; a medida que aumenta la humedad la resistencia (la velocidad disminuye),
⑦ Propiedades ópticas: la transmitancia de luz de la fibra de vidrio es peor que la del vidrio. La fibra de vidrio se puede utilizar en el campo de las comunicaciones para transmitir haces de luz u objetos ópticos.
5. Factores que afectan a la estabilidad química de la fibra de vidrio:
①Composición química de la fibra de vidrio
②A medida que aumenta la superficie específica de la fibra, disminuye la correspondiente resistencia a la corrosión
③Volumen y temperatura del medio de erosión (la temperatura aumenta, la estabilidad química disminuye; cuanto mayor es el volumen del medio, más grave es la erosión de la fibra)
6. Método de fabricación de fibra de vidrio: crisol Método, método de dibujo en horno de piscina.
7. Cómo evitar daños en la superficie en la fabricación de fibra de vidrio
Los tres pasos del proceso de fabricación de fibra de vidrio son la fabricación de bolas, el estirado y el hilado. El apresto se puede utilizar durante el proceso de trefilado. Sus funciones son:
① Las fibras de la seda cruda no se dispersan sino que pueden adherirse entre sí
② Previene el desgaste entre fibras. /p> p>
③Fácil para el procesamiento textil.
8. La fibra de carbono es un polímero fibroso de carbono transformado a partir de fibras orgánicas mediante reacción en fase sólida. Las que contienen aproximadamente un 95% de carbono se denominan fibras de carbono y las que contienen aproximadamente un 99% de carbono se denominan fibras de grafito.
9. Clasificación de la fibra de carbono:
Clasificación basada en propiedades mecánicas: fibra de carbono de altas prestaciones, fibra de carbono de bajas prestaciones
Clasificación según tipo de filamento en bruto: fibra a base de poliacrilonitrilo, fibra de carbono a base de brea, fibra de carbono a base de fibra, otras fibras de carbono a base de fibras
Clasificados según su función: fibra de carbono para estrés, fibra de carbono ignífuga, activada fibra de carbono, fibra de carbono conductora, fibra de carbono lubricante, fibra de carbono resistente al desgaste
10. Método de fabricación de fibra de carbono: método de conversión de precursores (método de carbonización de fibra orgánica) las materias primas incluyen rayón (fibra viscosa), fibra de poliacrilonitrilo , fibra de carbono a base de brea; proceso: 5 etapas: trefilado, tracción, estabilización, carbonización, grafitización.
11. La composición básica de la fibra de alúmina se divide principalmente en: alúmina, que contiene una pequeña cantidad de SIO2, B203 o Zr2O3, MgO, etc.
12. Proceso de preparación de fibras de carburo de silicio:
① Método de deposición química de vapor (método CVD)
② Método de sinterización (método de conversión de precursores)
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1) Método de deposición química de vapor: su estructura se puede dividir aproximadamente en cuatro capas desde el centro de la fibra hacia afuera, a saber, la fibra central, la capa de carburo de silicio rica en carbono, la capa de carburo de silicio, y el revestimiento rico en silicio en la superficie exterior. Pasos de preparación:
① El gas de reacción migra y se difunde a la superficie del alambre central calefactor
② El gas de reacción se adsorbe en la superficie del alambre central calefactor
③ El gas de reacción circula en el núcleo calefactor. Escisión en la superficie de la seda.
④Descomposición y difusión hacia afuera del gas de escape de reacción.
13. Propiedades de la fibra de aramida: excelente resistencia a la tracción y módulo de tracción, excelente absorción de impactos, resistencia al desgaste, resistencia al impacto, resistencia a la fatiga, estabilidad dimensional, resistencia química a la corrosión, baja expansión, baja conductividad térmica, no- inflamable y no fundente, aislamiento eléctrico, permeabilidad magnética, baja densidad. Desventajas: el coeficiente de expansión térmica es anisotrópico, poca resistencia a la luz, poca resistencia al envejecimiento, mala disolución, poca resistencia a la compresión y fuerte higroscopicidad.
14. Bigotes: Son fibras cortas de diámetros extremadamente pequeños que crecen en una estructura monocristalina. Debido a su pequeño diámetro (<3um), existen pocos defectos en el cristal y los átomos están muy ordenados. por lo que su fuerza es cercana al valor teórico de la fuerza de enlace entre átomos adyacentes. Dado que el diámetro de los bigotes es tan pequeño que no son adecuados para acomodar los defectos que a menudo ocurren en cristales grandes, la resistencia se aproxima al valor teórico de un cristal completo.
15. Rendimiento de los bigotes:
① Los bigotes no tienen un efecto de fatiga significativo
② Tienen mejores propiedades de alta temperatura y fluencia que los refuerzos de fibra. Propiedades
③ Su alargamiento es cercano al de la fibra de vidrio y su módulo elástico es equivalente al de la fibra de boro.
16. Tres mecanismos de endurecimiento de partículas: endurecimiento por cambio de fase y endurecimiento por microfisuras, la segunda partícula en el material compuesto cambia la ruta de propagación de la grieta y endurecimiento mixto.
17. Refuerzo de partículas rígidas: se refiere a partículas no metálicas como cerámica y grafito con alta resistencia, alto módulo, resistencia al calor, resistencia al desgaste y resistencia a altas temperaturas, como carburo de silicio, óxido de aluminio, y nitruro de silicio, carburo de titanio, carburo de boro, grafito, diamante fino, etc.
18. Refuerzo de partículas dúctiles: Principalmente partículas metálicas, generalmente añadidas a matrices frágiles como cerámicas, vidrios y vitrocerámicas, con el fin de aumentar la tenacidad del material de la matriz.