工程材料-过控-13-复合材料
复合材料工程
复合材料工程
复合材料工程是一门涉及多种材料的工程学科，它将不同类型的材料组合在一起，以产生具有优越性能的新材料。
复合材料通常由两种或两种以上的材料组成，其中一种是增强材料，另一种是基体材料。
增强材料通常是提供强度和刚度的材料，如玻璃纤维、碳纤维或聚合物纤维，而基体材料则是提供支撑和保护的材料，如树脂或金属。
复合材料工程在航空航天、汽车制造、建筑和体育用品等领域都有广泛的应用。
它的应用范围越来越广泛，因为它可以提供比传统材料更轻、更强、更耐腐蚀的性能。
在航空航天领域，复合材料被广泛应用于飞机机身、翼梁和动力系统中，以减轻飞机的重量并提高其性能。
在汽车制造领域，复合材料被用于制造车身和发动机零部件，以提高汽车的燃油效率和安全性能。
复合材料的制造过程包括预浸料、层压和固化等步骤。
预浸料是将增强材料浸
渍在树脂中，以便在层压过程中形成坚固的结合。
层压是将预浸料层叠在一起，并施加高温和高压，使其固化成为坚固的复合材料。
这种制造方法可以生产出具有复杂形状和优异性能的复合材料制品。
复合材料工程的发展离不开材料科学和工程技术的支持。
材料科学的发展为复
合材料提供了更多的材料选择和设计方法，工程技术的进步则为复合材料的制造和加工提供了更高的效率和更好的质量控制。
这些都为复合材料在各个领域的应用奠定了坚实的基础。
总的来说，复合材料工程是一门非常重要的工程学科，它的应用范围越来越广泛，对于提高产品性能、降低能耗、减轻重量都起到了重要的作用。
随着材料科学和工程技术的不断发展，相信复合材料工程将会在未来发挥更加重要的作用，为人类社会的发展做出更大的贡献。
复合材料工学
复合材料工学摘要：一、复合材料工学简介1.复合材料的定义2.复合材料的发展历程3.复合材料的主要分类二、复合材料的基本性能1.力学性能2.热学性能3.电学性能4.化学性能三、复合材料的制备工艺1.原材料的选择与处理2.复合材料的制备方法3.制备工艺的影响因素四、复合材料的应用领域1.航空航天领域2.汽车制造领域3.建筑行业4.能源行业5.其他领域五、复合材料的发展趋势与挑战1.新型复合材料的研究与发展2.低成本、高效率的制备工艺3.环境友好型复合材料4.跨学科研究与创新正文：复合材料工学是一门研究复合材料的组成、性能、制备工艺及其应用的学科。
复合材料是由两种或两种以上不同功能和性质的材料通过特定的工艺手段组合而成，以实现各种优异性能。
在过去的几十年里，复合材料在各个领域得到了广泛的应用，并取得了显著的成果。
复合材料的主要分类包括：金属基复合材料、陶瓷基复合材料、聚合物基复合材料以及它们的复合材料。
每种复合材料都有其独特的性能，可以满足不同领域的需求。
复合材料具有很多优异的性能，如高强度、高刚度、低密度、耐磨、耐腐蚀、导电、导热、电磁屏蔽等。
这些性能使得复合材料在很多领域取代了传统材料，成为现代工程技术的重要组成部分。
复合材料的制备工艺主要包括：熔融法、溶液法、化学气相沉积法、物理气相沉积法、聚合物固化法等。
这些制备工艺对原材料的选择和处理、设备要求、工艺参数等方面都有严格的要求。
合适的制备工艺可以得到具有理想性能的复合材料。
复合材料在航空航天、汽车制造、建筑、能源等众多领域都有广泛的应用。
如在航空航天领域，复合材料可以用于制造飞机、火箭、卫星等部件，以减轻结构重量、提高燃料效率；在汽车制造领域，复合材料可用于制造车身、底盘等部件，以降低汽车重量、提高燃油经济性；在建筑行业，复合材料可用于制造建筑模板、建筑补强等；在能源行业，复合材料可用于制造风力发电机叶片、太阳能电池板等。
尽管复合材料已经取得了显著的成果，但仍面临着许多挑战和发展趋势。
复合材料介绍
复合材料介绍复合材料是由两种或两种以上不同物质组成的材料，具有相较于单纯一种原料更好的物理和化学性质，广泛应用于各种领域中，包括航空、汽车、建筑、医疗、电子等等。
它们的应用领域不断扩大，是现代科技不可或缺的一部分。
复合材料的制造过程一般分为三步，即准备、制备和成型。
首先是制造材料所需的原料和成分，要根据每种复合材料的需要而设计，其中包括纤维、树脂、黏合剂等等。
然后将这些成分按比例混合，制备成一个均匀的混合物，通常称为预聚物。
最后是成型，使用各种方式注塑、压制、挤压等等，将预聚物、材料和工具分别做出形状并完成安装。
这些步骤在制造不同类型的复合材料时有所不同，经过特殊工艺的热处理、化学处理或其他表面处理后，材料可以在不同温度和环境下使用，具有很强的耐腐蚀、耐热、耐压等能力。
现代空气航天工业是复合材料的典型应用领域，航空器和火箭发动机都是典型的例子。
因为它们需要承受极端条件的体验，如巨大的气压、重量和温度变化。
复合材料的强度、刚度、抗拉性能和重量比钢和铝等单一材料具有很大优势，可大大提高空间飞行器的性能，减轻重量，提高飞行效率，改善舒适度。
还有其他应用领域，如汽车工业，很多车辆包括轿车、卡车、公交车和火车都采用了复合材料制造车身部件。
这有助于降低车辆重量、提高燃油效率并改善车辆的安全性。
一些复杂的零件,如引擎盖、门板、车轮是由碳纤维和其他增强材料制成的,具有很强的韧性、塑性和耐久性。
建筑业也是一个广泛使用复合材料的领域。
它们可用于墙体、屋顶、地面等外墙装饰，更容易安装和维护。
复合材料也可用于桥梁、楼梯和其他结构以增加强度和耐用性。
总之，复合材料具有很多优势，如韧性、耐久性、重量轻、力量大、耐腐蚀等，可推动不同行业的技术和产品发展。
机械工业、建筑工业、电子工业、医疗等各行各业都在不断地探索研究复合材料的应用。
复合材料ppt
建筑领域
建筑领域需要使用大量的结构材料，如钢筋混凝土 、木材等，复合材料可以替代这些传统材料。
复合材料可以用于制造建筑物的结构框架、墙体、 屋顶等部件，提高建筑物的强度和耐久性。
复合材料还可以用于制造桥梁、高速公路等大型 基础设施项目。
其他应用领域
除了上述领域，复合材料还可以应用于其他许多 领域。
汽车制造领域
1
汽车制造是复合材料的重要应用领域之一。
2
复合材料可以用于制造汽车的外壳、车轮、座 椅、内饰等部件。
3
ห้องสมุดไป่ตู้
复合材料的应用可以降低汽车的质量和成本， 提高汽车的燃油效率和安全性。
航空航天领域
01
航空航天领域对材料的要求极高，因此复合材料在航空航天领 域的应用也十分广泛。
02
复合材料可以用于制造机翼、机身、起落架等重要部件，提高
生产成本的挑战
复合材料的制备需要使用大量的原材料和能源，生产成本较高，而且生产过程中易产生环 境污染，因此需要采取有效的成本控制和环保措施。
应用领域的挑战
复合材料在不同的应用领域中具有不同的性能要求，需要根据具体的应用场景来设计材料 的组成和结构，这需要投入大量的研发和试验工作。
复合材料面临的机遇
复合材料的性能与特点
复合材料的性能
复合材料的性能取决于其组成和结构，具有优于单一材料的力学性能、热学性能 、化学稳定性等。
复合材料的特点
复合材料具有可设计性、可制备性、高强度和刚度、耐腐蚀和高温等特性，可满 足不同的应用需求。
02
复合材料的制造工艺
复合材料的制造工艺类型
热压罐成型工艺
使用热压罐将预浸料在高温高压下 固化成型的工艺。
工程材料及热处理
工程材料及热处理工程材料是指在工程设计和制造中所使用的材料，其性能和特性直接影响着工程产品的质量和使用寿命。
而热处理则是指通过加热、保温和冷却等工艺，改变材料的组织结构和性能，以达到提高材料硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性的目的。
本文将对工程材料及其热处理进行介绍和分析。
首先，工程材料包括金属材料、非金属材料和复合材料。
金属材料是工程中使用最广泛的材料，包括钢、铝、铜、镍等，具有优良的导热性、导电性和机械性能，常用于制造结构件、零部件和工具。
非金属材料包括塑料、橡胶、陶瓷等，具有轻质、绝缘、耐腐蚀等特点，常用于制造绝缘材料、密封件和化工设备。
复合材料是由两种或两种以上的材料组成，具有综合性能优异的特点，如碳纤维复合材料、玻璃钢复合材料等，广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域。
其次，热处理是对金属材料进行加热、保温和冷却等工艺处理，以改变其组织结构和性能。
常见的热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火等。
退火是将金属材料加热至一定温度，然后缓慢冷却，以减少内部应力、改善塑性和韧性。
正火是将金属材料加热至一定温度，然后在油或水中急冷，以提高硬度和强度。
淬火是将金属材料加热至一定温度，然后在油或水中急冷，使其获得高硬度和强度。
回火是将经过淬火处理的金属材料加热至一定温度，然后冷却，以降低脆性和提高韧性。
最后，工程材料的选择和热处理工艺的应用是工程设计和制造中至关重要的环节。
在选择工程材料时，需要考虑其力学性能、耐磨性、耐腐蚀性、导热性、导电性等因素，以满足工程产品的使用要求。
在应用热处理工艺时，需要根据材料的种类和要求，选择合适的加热温度、保温时间和冷却方法，以获得理想的组织结构和性能。
同时，还需要注意控制热处理过程中的各项参数，以确保产品质量和稳定性。
综上所述，工程材料及热处理是工程设计和制造中不可或缺的重要内容，对工程产品的质量和性能有着直接的影响。
因此，工程技术人员需要对工程材料的性能和特性有深入的了解，熟悉各种热处理工艺和方法，以保证工程产品的质量和可靠性。
工程材料的分类
工程材料的分类
工程材料是指具有一定性能，在特定条件下能够承担某种功能、被用来制造零件和工具的材料.工程材料种类繁多,有如下常见分类方法。
按成分分类：金属材料、非金属材料、复合材料。
金属是工业中应用广泛的材料，其中钢铁的用量最大。
一般金属具的优良的工艺性能和力学性能；
非金属材料中，合成高分子材料、特别是塑料的使用广泛；而陶瓷具有高硬度、耐高温、耐腐蚀、绝缘的特点，主要用于化工设备、电器绝缘件、机械加工刀具、发动机耐热元件等；
复合材料是指由两种或两种以上物理和化学性能不同的物质，复合材料一般综合了各组分材料的优良性能，在生活用品、机器制造等各个领域已得到广泛应用。
按用途分类：结构材料（如机械零件、工程构件）、工具材料(如量具、刃具、模具）、功能材料（如磁性材料、超导材料等）
按领域分类:机械工程材料、建筑工程材料、能源工程材料、信息工程材料、生物工程材料
工程材料的使用：材料种类繁多、性能各异,能符合设计者要求主要性能的材料是最合适的材料。
钢材具有较高的强度、较好的塑性,常用于制造受力的普通机器零件;
而制造飞机的结构件，那就不合适，这时选用质轻的铝合金或钛合金、复合材料更合适;
在高温下使用最好选用高熔点的陶瓷材料;
塑料具有良好的耐腐蚀性，可用在需要抗大气腐蚀的地方,但大多数塑料暴露在阳光下会严重老化，所以在室外长期使用时，选用塑料就不太合适。
复合材料名词解释
复合材料名词解释
复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的材料，具有优良的综合性能。
它通常由增强材料和基体材料组成，增强材料可以是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等，而基体材料则通常是树脂、金属或陶瓷等。
复合材料因其轻质、高强度、耐腐蚀等特点，在航空航天、汽车、建筑等领域得到了广泛的应用。
首先，复合材料的增强材料通常是纤维状的，如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。
这些纤维具有高强度、高模量的特点，能够有效地增强复合材料的力学性能。
同时，纤维的方向性也使得复合材料具有各向异性，可以根据实际工程需求进行设计和制造。
其次，复合材料的基体材料通常是树脂、金属或陶瓷等。
树脂基复合材料具有
重量轻、成型性好、耐腐蚀等优点，适用于航空航天、汽车等领域；金属基复合材料具有高温强度高、导热性好等特点，适用于航空发动机、航天器结构等领域；陶瓷基复合材料具有高温、耐磨、耐腐蚀等特点，适用于热工器件、化工设备等领域。
最后，复合材料的制造工艺主要包括预浸料成型、手工层叠成型、自动层叠成型、注塑成型等。
预浸料成型是将预先浸渍好的增强材料与基体材料在模具中成型，适用于复杂结构的零件；手工层叠成型是通过手工将增强材料和基体材料一层一层地叠加在模具中，适用于小批量生产；自动层叠成型是通过自动化设备将增强材料和基体材料一层一层地叠加在模具中，适用于大批量生产；注塑成型是将熔融状态的基体材料注入到增强材料的模具中，适用于复杂结构的零件。
综上所述，复合材料是一种具有优良综合性能的材料，由增强材料和基体材料
组合而成。
它的制造工艺多样，适用于航空航天、汽车、建筑等领域，具有广阔的应用前景。
复合材料基础知识
热压罐工艺2/2
设备成本高，配套设施投入较大。
模压工艺1/2
模压工艺2/2
缠绕工艺1/3
缠绕工艺基本用于制造中空、圆形或椭圆形结构件，如管道和槽。纤维束经过树脂浸 润后沿各种方向缠绕在芯轴上，工艺过程由缠绕机和芯轴转速控制。
主要缺点：
1、此工艺仅限于圆形中空结构 2、纤维不易沿部件轴向准确排布 3、大型结构件的芯轴阳模成本较高 4、机构外表面非模具面，因此美观性较差 5、使用低粘度树脂，需要注意力学性能和健康安全性能
工艺特点——缠绕工艺2/3
缠绕工艺3/3
可用于生产化学储罐和管道、气瓶等
拉挤工艺1/3
在设备拉力的作用下，纤维通过浸胶槽被树脂浸润，然后通过预成型装置进入加热模具固化成型。
主要缺点：
1、额外的工艺增加了劳动力和一次性真空袋材料的成本 2、对操作人员的技术要求较高 3、树脂混合及树脂含量的控制很大程度上取决于操作人员的熟练程度 4、尽管真空袋减少了挥发物的释放，操作人员受到的健康威胁仍然高于灌注或预浸料工艺
工艺特点——袋压工艺2/3
真空辅助树脂导入成型
袋压工艺3/3
热压罐工艺1/2
材料选择：
树脂：无要求，环氧、聚酯、聚乙烯基酯、酚醛树脂均可 纤维：无要求，但是基重较大的芳纶纤维难以手糊浸润 芯材：无要求
主要优点：
1、工艺历史悠久 2、简单易学 3、如果使用室温固化树脂，模具成本低廉 4、材料和供应商选择空间大 5、高纤维含量，所用的纤维多为长纤维
主要缺点：
1、树脂混合、树脂含量和产品品质与操作人员的熟练程度密切相关，难以获得低树脂含量且低空 隙率的制品 2、树脂存在健康和安全隐患 3、若没有安装良好的通风设备，从聚酯和聚乙烯基酯中挥发的苯乙烯浓度影响到环保要求 4、手糊树脂的黏度需要非常低，因此苯乙烯或其它溶剂的含量就相对较高，这样就损失了复合材 料的机械/热性能
工程学中的多功能材料和复合材料
工程学中的多功能材料和复合材料随着科技不断发展，工程学中的材料也在不断更新换代。
其中，多功能材料和复合材料成为了研究热点，应用范围也越来越广泛。
本文将探讨这两种材料的特点、应用以及未来发展趋势。
一、多功能材料多功能材料是指具备多种功能的材料，可以同时具有结构、力学、热学、光学和电学等多种性能。
这种材料的发展与制造技术和材料科学的进步密切相关。
目前，多功能材料已经被广泛应用于多个领域，例如航空航天、车辆制造、医学等。
在航空航天领域，多功能材料可用于制造高强度、轻量化的飞机材料，大幅降低飞机燃油消耗。
在车辆制造领域，多功能材料可用于制造高强度的车身材料，提高车辆的安全性能。
在医学领域，多功能材料可以用于制造可生长、可降解的植入物，用于人类组织工程学和医学器械等领域。
未来，多功能材料的应用前景十分广阔。
随着制造技术和材料科学的不断进步，多功能材料的性能将得到进一步提升，将有更广泛的应用空间。
二、复合材料复合材料是指由两种或两种以上材料制成的材料，通过界面相互作用实现结构性能的协同作用。
复合材料的制造过程中需要将两种或两种以上的材料结合起来，形成新的材料。
目前，复合材料在航空航天、能源、汽车、医学等领域都有广泛的应用。
在航空航天领域，复合材料已经成为制造飞机的主要材料，因为其具有优异的重量、强度、刚度等特点。
在能源领域，复合材料也被广泛应用于温室气体减排和能源开发等方面。
在汽车领域，复合材料已经被用于制造车身、车门等部件，取代传统的金属材料。
在医学领域，复合材料可以用于制造人造关节、人造血管等医疗器械。
未来，复合材料将会得到更广泛的应用。
在制造技术和材料科学的不断进步下，复合材料的性能将得到进一步提高，具备更多的应用潜力。
同时，复合材料的研究也将涉及到更广泛的领域，例如环保、生态建设等。
三、多功能材料和复合材料的结合多功能材料和复合材料的结合，可以将两种材料的特点充分发挥出来，形成一种更加优异的材料。
例如，多功能复合材料可以用于制造高强度、高性能的航空器件，在航空航天领域有广泛的应用。
复合材料有哪些
复合材料有哪些复合材料是一种由两种或两种以上的材料组合而成的新材料，具有优良的综合性能，广泛应用于航空航天、汽车、建筑、电子、医疗等领域。
复合材料通常由增强材料和基体材料组成，增强材料可以是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等，基体材料可以是树脂、金属、陶瓷等。
复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀、耐磨损等优点，因此备受青睐。
首先，复合材料具有优异的机械性能。
由于增强材料的加入，复合材料的强度和刚度远高于单一材料，具有很好的抗拉、抗压、抗弯等性能。
以碳纤维复合材料为例，其比强度是钢铁的两倍以上，比重却只有钢铁的四分之一，因此在航空航天领域得到了广泛应用。
其次，复合材料具有优异的耐腐蚀性能。
金属材料容易受到氧化、腐蚀的影响，而复合材料由于增加了非金属材料的含量，因此具有很好的耐腐蚀性能。
在海洋工程、化工设备等领域，复合材料得到了广泛应用。
此外，复合材料还具有优异的设计自由度。
传统材料的成型方式受到很大限制，而复合材料可以通过预制、模压等方式进行成型，能够制作出各种复杂形状的产品，满足不同领域的需求。
另外，复合材料还具有优异的热学性能。
一些复合材料具有较低的热膨胀系数，因此在高温、低温环境下能够保持较好的稳定性，适用于各种极端环境下的应用。
最后，复合材料还具有良好的电学性能。
一些复合材料具有优异的绝缘性能，能够在高电压、高频率下保持稳定的性能，因此在电子、通讯等领域得到了广泛应用。
综上所述，复合材料具有优异的机械性能、耐腐蚀性能、设计自由度、热学性能和电学性能，因此在各个领域都有着广泛的应用前景。
随着科技的不断进步，相信复合材料将会在未来发展中扮演更加重要的角色。
复合材料 课件
02
手糊成型是一种手工操作工艺，将增 强材料浸渍在树脂中，然后将其铺放 在模具上，通过刮刀或刷子去除多余 的树脂，最后进行固化。该工艺简单 易行，适用于小批量生产，但生产效 率较低。
03
喷射成型是一种半机械化或全自动化 工艺，将树脂和增强材料通过混合器 混合后，通过喷嘴喷涂在模具或制品 表面，形成一定厚度的层，然后进行 固化。该工艺生产效率高，适用于大 型制品的生产。
化学性能
耐腐蚀性
复合材料通常具有较好的耐腐蚀性，能够抵抗酸、碱、盐等化学 物质的侵蚀。
环境适应性
某些复合材料能够适应极端环境，如高湿度、紫外线暴露等。
阻燃性
一些复合材料具有阻燃性，能够有效地阻止火焰的蔓延。
03
复合材料的制备工艺
聚合物基复合材料的制备工艺
01
聚合物基复合材料是由聚合物基体和 增强材料组成的复合材料。其制备工 艺主要包括手糊成型、喷射成型、模 压成型和树脂传递模塑等。这些工艺 通常需要使用树脂、填料、增强材料 和其他添加剂，通过混合、涂布、浸 渍和固化等步骤来制备聚合物基复合 材料。
聚合物基复合材料的制备工艺
模压成型是一种半自动或全自动的工艺，将预浸料或干纤维 增强材料放在模具中，加热加压固化后得到制品。该工艺生 产效率高，制品尺寸精度高，适用于中小型制品的生产。
树脂传递模塑是一种全自动化或半自动化的工艺，将预浸料 或干纤维增强材料放在模具中，通过注射器将树脂注入模具 中，浸渍纤维后进行固化。该工艺生产效率高，适用于大型 制品的生产。
建筑领域
桥梁和高层建筑
复合材料用于制造桥梁和高层建筑的 承重结构，以减轻重量并提高结构的 稳定性。
建筑材料
复合材料用于制造建筑材料，如钢筋 混凝土的替代品，以提高建筑物的耐 久性和性能。
复合材料包括什么
复合材料包括什么复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的材料，通过相互作用形成新的具有特定性能的材料。
复合材料通常由增强材料和基体材料组成。
增强材料负责提供复合材料的强度和刚度，而基体材料则负责固定增强材料并传递载荷。
增强材料通常采用纤维或颗粒的形式，常见的增强材料有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。
这些纤维具有高强度、高模量和低密度的特点，能够显著提高复合材料的力学性能。
而基体材料则通常采用树脂、金属或陶瓷等材料，用来固定和保护增强材料。
复合材料的种类非常丰富，常见的有玻璃纤维增强树脂复合材料（GFRP）、碳纤维增强树脂复合材料（CFRP）、金属基复合材料等。
这些复合材料在航空航天、汽车制造、建筑工程、体育器材等领域都有广泛的应用。
复合材料具有许多优点，首先，它们具有优异的力学性能，比如高强度、高模量、低密度等，能够满足不同工程领域的需求。
其次，复合材料具有良好的耐腐蚀性能和耐磨损性能，能够在恶劣环境下长期使用。
此外，复合材料还具有设计自由度高、可塑性好、成型复杂等特点，能够满足工程设计的多样化需求。
然而，复合材料也存在一些缺点，首先，复合材料的成本较高，制造工艺复杂，需要专门的设备和工艺技术。
其次，复合材料的可靠性和损伤检测技术相对薄弱，需要进一步加强研究。
因此，在具体工程应用中需要综合考虑其优缺点，选择合适的材料。
综上所述，复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的材料，具有优异的力学性能、良好的耐腐蚀性能和设计自由度高的特点，广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑工程等领域。
随着科学技术的不断发展，复合材料必将在未来的工程应用中发挥越来越重要的作用。
2024版《复合材料》PPT课件
如环氧树脂、聚酰胺、聚酯等，具有良好的粘结性、耐腐蚀性等 特点。
原材料预处理
包括清洗、干燥、剪裁、浸润等步骤，以确保原材料的质量和性 能。
成型工艺方法介绍
手糊成型
喷射成型
将纤维增强材料和基体材料手工逐层铺设在 模具上，通过手工涂刷或喷涂基体材料，形 成复合材料制品。
利用喷枪将基体材料和短切纤维同时喷向模 具表面，形成复合材料层。
复合材料可用于制造汽车发动机罩、底盘护板等部件，具 有减振、降噪和提高耐久性等优点。
建筑领域应用
结构构件
复合材料用于制造建筑结构如梁、板、柱等，具有轻质高强、耐腐蚀和耐候性等优点，如纤 维增强混凝土（FRC）在建筑中的应用。
外墙材料
复合材料可用于制造建筑外墙板、保温材料和装饰材料等，提高建筑的保温性能和美观度。
汽车工业应用
车身结构
复合材料用于制造汽车车身、车门、车顶等结构件，具有 减重、提高刚度和耐撞性等优点，如碳纤维复合材料在高 端跑车和电动汽车中的应用。
内饰部件 复合材料可用于制造汽车座椅、仪表盘、门板等内饰部件， 提高舒适性和美观度，如玻璃纤维增强塑料（GFRP）在 内饰中的应用。
发动机和底盘部件
光子复合材料
能够调控光的传播路径和性质， 具有隐身、光学存储等智能特性， 在光通信、光计算等领域具有重 要应用价值。
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《复合材料》PPT课件
目录
contents
• 复合材料概述 • 复合材料的组成与结构 • 复合材料的制备工艺 • 复合材料的性能特点 • 复合材料的应用实例分析 • 复合材料的未来发展趋势
01
复合材料概述
定义与分类
定义
复合材料包括什么
复合材料包括什么复合材料是由两种或两种以上的材料组成的，具有明显界面的复合材料。
它是由增强材料和基体材料组成的，增强材料可以是玻璃纤维、碳纤维、有机纤维等，基体材料可以是树脂、金属、陶瓷等。
复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀、抗疲劳、设计自由度高等优点，因此在航空航天、汽车、建筑、体育器材等领域得到了广泛的应用。
首先，复合材料包括增强材料。
增强材料是复合材料中起到增强作用的材料，其种类繁多。
常见的增强材料有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。
这些增强材料具有高强度、高模量、耐疲劳等特点，能够有效地提高复合材料的强度和刚度，使其具有更好的性能。
其次，复合材料包括基体材料。
基体材料是复合材料中起到粘结作用的材料，其种类也非常丰富。
常用的基体材料有环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚丙烯、金属、陶瓷等。
这些基体材料具有良好的粘结性能和耐腐蚀性能，能够有效地固定增强材料，使其形成整体。
另外，复合材料还包括界面剂。
界面剂是用来提高增强材料和基体材料之间粘结强度的物质，常见的界面剂有硅烷偶联剂、聚氨酯树脂等。
界面剂能够有效地提高复合材料的界面结合强度，防止增强材料和基体材料之间的剥离和开裂，从而提高复合材料的整体性能。
此外，复合材料还包括填料和添加剂。
填料是用来改善复合材料性能的材料，常见的填料有碳黑、纳米粒子等。
添加剂是用来改善复合材料加工性能和使用性能的物质，常见的添加剂有抗氧化剂、光稳定剂、阻燃剂等。
填料和添加剂能够有效地改善复合材料的力学性能、耐老化性能和阻燃性能，使其更加适用于不同的工程领域。
综上所述，复合材料包括增强材料、基体材料、界面剂、填料和添加剂等多个组成部分。
这些组成部分相互作用，共同发挥作用，使复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀、抗疲劳等优良性能，广泛应用于航空航天、汽车、建筑、体育器材等领域。
复合材料的不断发展和应用将为人类社会带来更多的创新和进步。
复合材料有什么
复合材料有什么复合材料是由两种或更多种类型的材料通过一定的加工工艺结合而成的新材料。
它能够综合各种材料的优点，并弥补各种材料的缺点，具有高强度、轻质化、耐腐蚀、抗疲劳、耐高温等优点。
下面，将详细介绍复合材料的种类和应用。
复合材料主要有纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料、层板复合材料等几种类型。
其中，纤维增强复合材料是目前最为常见和应用广泛的一种。
纤维增强复合材料由纤维和基体组成，纤维主要为玻纤、碳纤维和有机纤维等。
它的优点包括高比强度、耐疲劳、耐腐蚀、电磁性能好等。
它广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑、体育器材等领域。
比如，飞机、车辆、体育器材中的各种部件都可以采用纤维增强复合材料制造，用以提高产品质量和性能。
颗粒增强复合材料是一种以均匀分散的颗粒为增强体，由基体和颗粒相互作用形成的新材料。
它能够充分利用颗粒增强材料的强度和基体材料的韧性，具有优异的力学性能和耐磨性。
颗粒增强复合材料广泛应用于制造轴承、粉末冶金、金属切削等领域。
层板复合材料由多层纤维增强复合材料薄片堆叠叠压而成。
它具有优异的力学性能、化学稳定性和耐腐蚀性。
层板复合材料广泛应用于航空航天、船舶制造、建筑装饰等领域，比如，飞机、船舶、建筑结构等。
除了上述几种类型外，还有层状复合材料、粉末冶金复合材料、多组分复合材料等。
层状复合材料由多层不同材料层叠组合而成，具有优异的解耦效应和吸能性能。
粉末冶金复合材料是将粉末混合并通过压制、烧结等工艺制备而成，具有高密度、低热膨胀系数以及优异的力学性能。
多组分复合材料由两种或多种不同材料组成，具有多种材料的优点，广泛应用于汽车、军事、航空航天等领域。
总之，复合材料以其优异的性能和多样的应用领域受到广泛关注和应用。
不仅能够提高产品质量和性能，而且可以满足不同领域的需求，推动科技进步和产业发展。
随着技术的不断进步和研发的推进，复合材料的应用前景将更加广阔。
复合材料的种类定义
复合材料的种类定义复合材料是由两种或多种不同性质的基材通过粘结、覆盖和混合等方法组合而成的新型材料。
它的优点是能够充分发挥各种基材的优势，综合性能更好，应用范围更广泛。
根据基材的不同，复合材料可以分为以下几种类型：纤维复合材料、颗粒复合材料、膜复合材料和箔复合材料。
1.纤维复合材料：纤维复合材料是指由纤维作为增强材料，与基体材料结合形成的材料。
纤维可以是无机纤维，如玻璃纤维和碳纤维；也可以是有机纤维，如聚酰胺纤维和聚酯纤维等。
基体材料可以是金属、树脂、陶瓷等。
纤维复合材料具有高强度、高模量、耐腐蚀、耐高温等特点，广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
2.颗粒复合材料：颗粒复合材料是由颗粒作为增强材料，与基体材料结合形成的材料。
常见的颗粒有金属、陶瓷、碳纳米管等。
基体材料可以是金属、塑料、陶瓷等。
颗粒复合材料具有重量轻、强度高、导热性好等特点，被广泛应用于制造汽车零部件、电子器件等。
3.膜复合材料：膜复合材料是由薄膜作为增强材料，与基体材料结合形成的材料。
薄膜可以是无机材料，如二氧化硅膜；也可以是有机材料，如聚酯膜或聚四氟乙烯膜。
基体材料可以是金属、塑料、陶瓷等。
膜复合材料具有高强度、高韧性、耐腐蚀、耐高温、阻隔性好等特点，广泛应用于包装行业、建筑行业等。
4.箔复合材料：箔复合材料是由箔片作为增强材料，与基体材料结合形成的材料。
箔片可以是金属箔片，如铝箔、铜箔；也可以是塑料薄膜，如聚酯薄膜。
基体材料可以是金属、塑料等。
箔复合材料具有轻、薄、柔韧性好、导电性好等特点，常用于电子元器件、食品包装等领域。
总之，复合材料具有结构轻、强度高、耐腐蚀、阻燃、导热、绝缘等优点，被广泛应用于航空航天、汽车、建筑、电子、包装等各个领域，并在未来的发展中具有广阔的应用前景。
复合材料的分类范文
复合材料的分类范文复合材料是由两种或两种以上的不同材料组成的材料系统，以获取优良的综合性能。
根据其组成和结构，复合材料可以分为不同的类型。
以下是常见的复合材料分类：1.根据基体材料的性质分类：-无机复合材料：基体材料是无机物质，如金属基复合材料、陶瓷基复合材料等。
-有机复合材料：基体材料是有机物质，如聚合物基复合材料、橡胶基复合材料等。
2.根据增强材料的性质分类：-颗粒增强复合材料：基体中加入颗粒状增强材料，如颗粒增强金属基复合材料。
-纤维增强复合材料：基体中加入纤维状增强材料，如纤维增强聚合物基复合材料。
-片层增强复合材料：基体中加入片层状增强材料，如层状增强聚合物基复合材料。
3.根据制备方法的不同分类：-预浸料复合材料：纤维材料在预先浸渍了树脂基体后，通过加热和固化形成复合材料，如预浸料碳纤维复合材料。
-压制复合材料：将纤维材料和树脂基体通过压制方法复合而成，如压制聚合物基复合材料。
-高分子化学反应复合材料：将纤维材料与树脂通过化学反应复合而成，如热固性树脂基复合材料。
4.根据复合材料的结构分类：-层合复合材料：多层纤维或片层材料按一定的顺序堆叠复合而成，如纤维增强塑料层合材料。
-骨料复合材料：在基体中加入颗粒状或纤维状的骨料进行增强，如混凝土中的纤维增强和颗粒增强。
-网格复合材料：通过在基体中加入网格材料，使其具有更好的强度和刚度，如网格增强塑料复合材料。
5.根据应用领域的不同分类：-结构复合材料：用于承受结构负载的复合材料，如航空航天结构材料、汽车结构材料等。
-功能复合材料：具有特殊功能的复合材料，如导电复合材料、隔热复合材料等。
-生物医用复合材料：用于生物医学领域的复合材料，如生物材料植入体、药物输送材料等。
综上所述，复合材料可以根据基体材料性质、增强材料性质、制备方法、结构和应用领域等多个因素进行分类。
不同类型的复合材料具有不同的特点和应用范围，广泛应用于各个领域。
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芳纶刹车片
纤维增强复合材料
在航空中的应用
美UH－60A型直升飞机
美国F/A-18歼击机
纤维增强复合材料
纤维增强金属基复合材料
• 金属的熔点高，故高强度纤维增强后的金属基复合 材料（MMC）可以使用在较高温的工作环境之下。 • 常用的基体金属材料有铝合金、钛合金和镁合金。
作为增强体的连续纤 维主要有硼纤维、 SiC和C纤维；Al2O3 纤维通常以短纤维的 形式用于MMC中。
C/C复合材料
Si/Si复合材料
纤维增强复合材料
• 用晶须作为增强相可以显著提高复合材料的强度 和弹性模量，但因为价格昂贵，目前仅在少数宇 航器件上采用。现在发现，晶须 (如SiC 和Si3N4) 能起到陶瓷材料增韧的作用。
ZnO晶须
自增韧Si3N4陶瓷
聚合物基复合材料的特性
1. 比强度、比模量大 玻璃纤维复合材料有较高的比强度和比模量，碳纤 维、硼纤维、有机纤维增强的聚合物复合材料的比强 度相当于钛合金的3~5倍，比模量相当于金属的4倍。 2. 耐疲劳性能好 聚合物复合材料纤维与基体的界面能阻止裂纹的扩 展，疲劳破坏从纤维的薄弱环节开始，扩展到结合面 上，破坏前有明显的前兆。碳纤维/聚酯复合材料的 疲劳极限可为抗拉强度的70%~80%。 3. 减震性能好 比模量高，具有高的自振频率，纤维和界面具有吸 震能力，振动阻尼高。
MMC的SEM照片
纤维增强复合材料
• MMC虽强度和弹性模量（刚度）增加，但塑性和韧 性因使用陶瓷纤维而有所降低。这在一定程度上限 制了MMC的应用范围。
航天飞机内MMC (Al / B纤维)桁架
纤维增强复合材料
纤维增强陶瓷复合材料
• 陶瓷材料耐热、耐磨、耐蚀 、抗氧化，但韧性低、难加 工。在陶瓷中加入纤维增强 ，能大幅度提高强度，改善 韧性，并提高使用温度。 • 陶瓷中增韧纤维受外力作用 ，因拔出而消耗能量，耗能 越多材料韧性越好。
纤维的种类和性能
• 1、玻璃纤维：用量最大、 价格最便宜。 • 2、碳纤维：化学性能与碳 相似。 • 3、硼纤维：耐高温、强度 、弹性模高。 • 4、金属纤维：成丝容易、 弹性模量高。 • 5、陶瓷纤维：用于高温、 高强复合材料。
玻璃纤 维
碳纤维
SiC纤维
纤维增强复合材料
• 6、芳香族聚酰胺纤维: 强度、弹 性模量高，耐热。 • 7、聚乙烯纤维: 韧性极好，密度 非常小 。 • 8、晶须：是直径小于30m，长 度只有几毫米的针状单晶体，断 面呈多角形, 是一种高强度材料。 • 分为金属晶须和陶瓷晶须。金属 中, Fe晶须已投入生产。工业生产 的陶瓷晶须主要是SiC晶须。
基体材料名称与增强体材料名称并用，表示一种具体 的复合材料。 玻璃纤维增强环氧树脂复合材料，简称玻璃纤维/环 氧树脂复合材料或玻璃纤维/环氧。 英文编号，头字母缩写。 MMC (Metal Matrix Composite), FRP (Fiber Reinforced Plastics), GF/Epoxy, G/Ep).
SiC晶须
纤维增强复合材料
纤维增强体的强度和模量
纤维增强复合材料
典型纤维增强体的性能
纤维增强复合材料
聚合物基纤维增强复合材料
• 常用碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维增强高分子材料。
• 这类复合材料的性能较环氧树脂等基体有大幅度的提 高，比强度也高得多。
材料种类 环氧树脂 环氧树脂 / E级玻璃纤维
金属晶须
金属片材 纤维 陶 瓷 玻 璃 碳 晶须 颗粒 纤维 颗粒 纤维 炭黑 塑料 橡胶
晶须/金属基复合材料
晶须/陶瓷基复合材料
有机 高分 子材 料
有机纤维
金属/塑料
纤维/树脂基复合材料
复合材料
复合材料的命名 强调基体时，以基体材料的名称为主。 树脂基、金属基、陶瓷基复合材料等。 强调增强体时，以增强材料的名称为主。 玻璃纤维、碳纤维、陶瓷颗粒增强复合材料。
工程材料
第13章 复合材料
贾 非
海洋科学与技术学院
Dalian University of Technology
09:31
主 要 内 容
复合增强理论及增强体材料 复合增强理论简介 增强体材料 复合材料的性能特点 常用复合材料 树脂基复合材料 金属基复合材料 陶瓷基复合材料
09:31
常用工程材料
Al2O3纤维
复合材料
结构复合材料按不同基体分类 -基体材料的种类
复合材料
结构复合材料按不同增强体形式分类 -增强相的形态
复合材料
增强相材料形态分类
复合材料
复合材料系统组合
分散相 金 属 材 料 无 机 非 金 属 材 料 金属纤维 连续相 金属材料 纤维/金属基复合材料 无机非金属材料 钢丝/水泥复合材料 有机高分子材料 增强橡胶 金属/塑料板 纤维/金属基复合材料 晶须/金属基复合材料 弥散强化合金材料 纤维/陶瓷基复合材料 晶须/陶瓷基复合材料 粒子填充塑料 纤维/树脂基复合材料 碳纤维/金属基复合材料 碳纤维/陶瓷基复合材料 碳纤维/树脂基复合材料 颗粒/橡胶；颗粒/树脂基
粒子增强复合材料
• 聚合物基粒子复合材料如酚 醛树脂中掺入木粉的电木、 碳酸钙粒子改性热塑性塑料 的钙塑材料(合成木材)等。 • 陶瓷基粒子复合材料如氧化 锆增韧陶瓷等。
粒子增强SiC陶瓷基复合材料
颗粒增强铝基泡沫复合材料
碳黑增强橡胶
粒子增强复合材料
• 金属基粒子复合材料又称 金属陶瓷，是由钛、镍、 钴、铬等金属与碳化物、 氮化物、氧化物、硼化物 等组成的非均质材料。
纤维增强高分子复合材料
复合材料
构成特性
复合材料可以是一个连续 相与一个分散相的复合，也 可以是两个或多个连续相与 一个或多个分散相在连续相 中的复合。 复合后的产物为固体。 产物为液体或气体时，不 能称为复合材料。
复合材料
复合材料的特点
复合材料与传统材料相比，两个主要特点是性能 可设计性和材料与构件成型的一致性。 复合材料所期望的复合效果是原材料（组分材料） 的性能互补，并产生叠加效果，具备一些原材料所不 具备的优异的物化性能。
复合材料
材料与构件制造的一致性
复合材料与复合材料构件是同时成型，在把增强材 料掺入基体形成复合材料的同时，形成复合材料构件， 称为复合材料与构件制造的一致性。 一次成型：根据构件形状设计模具，使基体材料与 增强材料组合、固化后获得复合材料构件。 后加工：构件的连接（螺接、铆接、焊接、粘结 等）、机械切削加工及坯件的进一步塑性变形（金属 基复合材料的挤压、轧制和滚压）。 净成型：一次成型后，复合材料构件可供直接使用 的成型方法。
c fV f mV m , E c E fV f E mV m
当外力垂直于纤维轴向时，则
பைடு நூலகம்
c m f , c mV m fV f fy Lc 2、纤维的临界长径比 d 2 my mu m 3、纤维最小体积分数 V fc fu m
复合材料
复合材料的分类
• 1、按基体材料分类，可分为 聚合物基、陶瓷基和金属基复 合材料。
• 2、按增强相形状分类，可分 为纤维增强复合材料、粒子增 强复合材料和层状复合材料。 • 3、按复合材料的性能分类， 可分为结构复合材料和功能复 合材料。
SiC颗粒
Al2O3片
增 强 相 三 种 类 型
纤维增强复合材料
• 纤维增强复合材料的强度和刚性与纤维方向有关。
• 纤维无规排列时，能获得基本各向同性的复合材料。
均一方向的纤维使材料具有明显的各向异性。纤维采 用正交编织，相互垂直的方向均具有好的性能。纤维 采用三维编织，可获得各方向力学性能均优的材料。
纤维在基体中的不同分布方式
纤维增强复合材料
金属基复合材料的特性
1. 高比强度、高比模量 金属基体中加入适量的纤维、晶须、颗粒等增强体， 明显提高材料的比强度、比模量。 2. 导热、导电性能 金属基复合材料中金属基体占60%以上，保持金属良 好导热和导电性。 3. 热膨胀系数小、尺寸稳定性好 碳纤维、碳化硅纤维、晶须、颗粒、硼纤维等具有很 小的热膨胀系数，有很高的模量，特别是高模量、超高 模量的石墨纤维具有负的热膨胀系数。 4. 良好的高温性能 具有比金属基体更高的高温性能，特别是连续纤维增 强金属基复合材料。
层状复合材料
• 双金属、表面涂层等也是层状复合材料。
• 结构层状材料根据材质不同，分别用于飞机制造、 运输及包装等。
有TiN涂层的 高尔夫球头
层 状 复 合
铝 合 金 蜂 窝 夹 层 板
复合材料
纤维增强复合材料
• 纤维增强复合材料是指以各种金属和非金属作为基
体，以各种纤维作为增强材料的复合材料。
复合材料
复合材料的性能可设计性
材料设计是指在材料科学的理论知识和已有经验的 基础上，按预定性能要求，确定材料的组分和结构， 预测达到性能要求应选择的工艺手段和工艺方法。 通过改变材料的组分、结构、工艺方法和工艺参数 来调节材料的性能，是材料性能的可设计性。 复合材料设计：选材、制备工艺、工艺参数控制。
环氧树脂 / 碳纤维（高弹性）
纵向抗拉强度 MPa 纵向弹性模量 GPa
69 1020
6.9 45
1240
145 76
210-280
环氧树脂 / 芳纶纤维（49） 1380
环氧树脂 / 硼纤维（70 % Vf ） 1400-2100
纤维增强复合材料
纤维增强聚合物基 复合材料零件
碳纤维增强聚酰亚胺复合材料制航空 发动机高温构件
纤维增强复合原则
在纤维增强复合材料中，纤维是材料 主要承载组分，其增强效果主要取决 于纤维的特征、纤维与基体间的结合 强度、纤维的体积分数、尺寸和分布。