复合材料基础知识培训优秀课件
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复合材料基础知识PPT课件
桨。 60年代在美国利用纤维缠绕技术，制造出北极星、土星等大型固体火
箭发动机的壳体，为航天技术开辟了轻质高强结构的最佳途径。 1972年美国PPG公司研究成功热塑性片状模型料成型技术，1975年
投入生产。 80年代又发展了离心浇铸成型法
自从先进复合材料投入应用以来， 有三件值得一提的成果
1、美国全部用碳纤维复合材料制成一架八座商用飞机--里尔芳2100 号，并试飞成功，这架飞机仅重567kg，它以结构小巧重量轻而称奇 于世。
1970年用玻璃钢蜂窝夹层结构制造了一座直径 44m的雷达罩
原材料：
包括基体相和增强相的原材及添加剂。 基体相材料指作为基体的各种聚合物，包
括热固性树脂和热塑性树脂 增强相材料则是指各种纤维，如玻璃纤维、
碳纤维、芳纶纤维、高密度聚乙烯纤维等。 添加剂是复合材料产品在生产或加工过程
中需要添加的辅助化学品通称为添加剂或" 助剂"
3、是在波音-767大型客机上使用了先进复合材料作为主承力结构， 这架可载80人的客运飞机使用碳纤维、有机纤维、玻璃纤维增强树脂 以及各种混杂纤维的复合材料制造了机翼前缘、压力容器、引擎罩等 构件，不仅使收音机结构重量减轻，还提高了飞机的各种飞行性能。
复合材料在中国
起始于1958年 ，首先用于军工制品，而后逐渐 扩展到民用。
复合材料基础知识
2009.1.2
定义：
复合材料(Composite materials)，是以 一种材料为基体(Matrix)，另一种材料为 增强体(reinforcement)组合而成的材料。 各种材料在性能上互相取长补短，产生协 同效应，使复合材料的综合性能优于原组 成材料而满足各种不同的要求。
非金属基复合材料由于密度小，用于汽车和飞机可减轻重量、提高速 度、节约能源。用碳纤维和玻璃纤维混合制成的复合材料片弹簧，其 刚度和承载能力与重量大5倍多的钢片弹簧相当。
箭发动机的壳体，为航天技术开辟了轻质高强结构的最佳途径。 1972年美国PPG公司研究成功热塑性片状模型料成型技术，1975年
投入生产。 80年代又发展了离心浇铸成型法
自从先进复合材料投入应用以来， 有三件值得一提的成果
1、美国全部用碳纤维复合材料制成一架八座商用飞机--里尔芳2100 号，并试飞成功，这架飞机仅重567kg，它以结构小巧重量轻而称奇 于世。
1970年用玻璃钢蜂窝夹层结构制造了一座直径 44m的雷达罩
原材料：
包括基体相和增强相的原材及添加剂。 基体相材料指作为基体的各种聚合物，包
括热固性树脂和热塑性树脂 增强相材料则是指各种纤维，如玻璃纤维、
碳纤维、芳纶纤维、高密度聚乙烯纤维等。 添加剂是复合材料产品在生产或加工过程
中需要添加的辅助化学品通称为添加剂或" 助剂"
3、是在波音-767大型客机上使用了先进复合材料作为主承力结构， 这架可载80人的客运飞机使用碳纤维、有机纤维、玻璃纤维增强树脂 以及各种混杂纤维的复合材料制造了机翼前缘、压力容器、引擎罩等 构件，不仅使收音机结构重量减轻，还提高了飞机的各种飞行性能。
复合材料在中国
起始于1958年 ，首先用于军工制品，而后逐渐 扩展到民用。
复合材料基础知识
2009.1.2
定义：
复合材料(Composite materials)，是以 一种材料为基体(Matrix)，另一种材料为 增强体(reinforcement)组合而成的材料。 各种材料在性能上互相取长补短，产生协 同效应，使复合材料的综合性能优于原组 成材料而满足各种不同的要求。
非金属基复合材料由于密度小，用于汽车和飞机可减轻重量、提高速 度、节约能源。用碳纤维和玻璃纤维混合制成的复合材料片弹簧，其 刚度和承载能力与重量大5倍多的钢片弹簧相当。
复合材料ppt课件
Pc 表示复合材料的某性能，如强度、弹性模量、密度、电导率、热 导率、热膨胀系数等；Pi 表示各组分材料的对应复合材料的某性能； V表示组成复合材料各组分的体积百分比（vol.%）；下标i表示组成 复合材料的组分数（包括基体、若干增强材料）。
第三章 例：
连续纤维单向增强复合材料，当只采用一种纤维增强时，复合材料 沿纤维方向的拉伸强度可以表示为：
除其优异性能外，复合材料还具有可设计性，可以根据 对材料的性能要求，在基体、增强材料的类型和含量上 进行选择，并进行适当的制备与加工。
第三章 3.5.2 复合材料复合原理
由于复合材料是由两种或两种以上不同的材料组分复合而 成的，除工艺因素外，基体和增强材料的性能必然影响复 合材料的性能。此外增强材料的形状、含量、分布以及与 基体的界面结合、结构也会影响复合材料的性能。
第三章
第三章
在民用工业如机械工业、交通运输、建筑工业以及生物医 学、体育等领域，由于3-73 玻璃钢建筑材料用于上海东方明珠电视塔大堂装潢(左) 复合材料(玻璃钢)制作的渔船 （右）
第三章
复合材料与基体材料相比具有以下优异的性能：
（1）比强度（强度/密度）和比模量（弹性模量/密度）高； （2）抗疲劳性能好； （3）高韧性和抗热冲击性，在PMC和CMC中尤为重要； （4）耐热性高； （5）减振性能好； （6）耐烧蚀性、耐磨损、导电和导热； （7）特殊的光、电、磁性能等。
第三章
颗粒增强复合材料的弹性模量与颗粒体积分量的关系
第三章
混合法则简明表达了复合材料的性能与基体、增强材料性能之间的 关系，但在应用混合法则对复合材料性能进行估算时，由于增强材 料的形状、长径比、分布以及基体与增强材料的结合等因素，还需 要对此进行一定的修正。
第三章 例：
连续纤维单向增强复合材料，当只采用一种纤维增强时，复合材料 沿纤维方向的拉伸强度可以表示为：
除其优异性能外，复合材料还具有可设计性，可以根据 对材料的性能要求，在基体、增强材料的类型和含量上 进行选择，并进行适当的制备与加工。
第三章 3.5.2 复合材料复合原理
由于复合材料是由两种或两种以上不同的材料组分复合而 成的，除工艺因素外，基体和增强材料的性能必然影响复 合材料的性能。此外增强材料的形状、含量、分布以及与 基体的界面结合、结构也会影响复合材料的性能。
第三章
第三章
在民用工业如机械工业、交通运输、建筑工业以及生物医 学、体育等领域，由于3-73 玻璃钢建筑材料用于上海东方明珠电视塔大堂装潢(左) 复合材料(玻璃钢)制作的渔船 （右）
第三章
复合材料与基体材料相比具有以下优异的性能：
（1）比强度（强度/密度）和比模量（弹性模量/密度）高； （2）抗疲劳性能好； （3）高韧性和抗热冲击性，在PMC和CMC中尤为重要； （4）耐热性高； （5）减振性能好； （6）耐烧蚀性、耐磨损、导电和导热； （7）特殊的光、电、磁性能等。
第三章
颗粒增强复合材料的弹性模量与颗粒体积分量的关系
第三章
混合法则简明表达了复合材料的性能与基体、增强材料性能之间的 关系，但在应用混合法则对复合材料性能进行估算时，由于增强材 料的形状、长径比、分布以及基体与增强材料的结合等因素，还需 要对此进行一定的修正。
复合材料pdfPPT课件
复合材料的热膨胀系数通常低于单一材料，使其在温度变化时能保 持较好的尺寸稳定性。
良好的热导性
某些复合材料具有良好的热导性，适用于需要散热或传热的场合。
耐高温性能
通过选择合适的基体和增强材料，复合材料可以在高温环境下保持 较好的力学性能。
电学性能
绝缘性能
大多数复合材料具有良好的绝缘性能，适用于电气 和电子设备中。
后处理与加工
固化处理
对成型的复合材料进行加热或自然固化，使其达到所需的物理和化 学性能。
机械加工
对固化后的复合材料进行切割、钻孔、打磨等机械加工，以满足产 品形状和尺寸的要求。
表面处理
对复合材料表面进行喷漆、电镀、阳极氧化等处理，以提高其耐腐蚀 性、装饰性等性能。
04
复合材料的性能特点
力学性能
成型工艺
手糊成型
在模具上涂刷脱模剂，然后铺贴一层纤 维布或毡，再涂刷一层树脂，如此反复
直至达到所需厚度。
模压成型
将预浸料或纤维与树脂混合物放入模 具中，在加热和加压的条件下固化成
型。
喷射成型
将树脂和固化剂分别通过喷嘴喷到模 具上，同时用喷枪将纤维切断并喷到 树脂中，形成复合材料层。
注射成型
将树脂和固化剂混合后注入到装有纤 维的模具中，然后在一定温度和压力 下固化成型。
复合材料的组成与结构
基体材料
聚合物基体
如环氧树脂、聚酰亚胺等，具有良好的可加工性和韧 性。
金属基体
如铝、镁、钛等合金，具有高比强度和优异的导电导 热性能。
陶瓷基体
如氧化铝、氮化硅等，具有高温稳定性和耐磨损性。
增强材料
纤维增强材料
如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等，具有高比 强度和模量。
良好的热导性
某些复合材料具有良好的热导性，适用于需要散热或传热的场合。
耐高温性能
通过选择合适的基体和增强材料，复合材料可以在高温环境下保持 较好的力学性能。
电学性能
绝缘性能
大多数复合材料具有良好的绝缘性能，适用于电气 和电子设备中。
后处理与加工
固化处理
对成型的复合材料进行加热或自然固化，使其达到所需的物理和化 学性能。
机械加工
对固化后的复合材料进行切割、钻孔、打磨等机械加工，以满足产 品形状和尺寸的要求。
表面处理
对复合材料表面进行喷漆、电镀、阳极氧化等处理，以提高其耐腐蚀 性、装饰性等性能。
04
复合材料的性能特点
力学性能
成型工艺
手糊成型
在模具上涂刷脱模剂，然后铺贴一层纤 维布或毡，再涂刷一层树脂，如此反复
直至达到所需厚度。
模压成型
将预浸料或纤维与树脂混合物放入模 具中，在加热和加压的条件下固化成
型。
喷射成型
将树脂和固化剂分别通过喷嘴喷到模 具上，同时用喷枪将纤维切断并喷到 树脂中，形成复合材料层。
注射成型
将树脂和固化剂混合后注入到装有纤 维的模具中，然后在一定温度和压力 下固化成型。
复合材料的组成与结构
基体材料
聚合物基体
如环氧树脂、聚酰亚胺等，具有良好的可加工性和韧 性。
金属基体
如铝、镁、钛等合金，具有高比强度和优异的导电导 热性能。
陶瓷基体
如氧化铝、氮化硅等，具有高温稳定性和耐磨损性。
增强材料
纤维增强材料
如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等，具有高比 强度和模量。
《复合材料》PPT课件(2024)
优异的抗疲劳性能
复合材料能够抵抗循环载荷作用下的疲劳破坏，具有较长的疲劳寿命， 适用于承受交变应力的结构件。
2024/1/26
03
良好的减震性能
Hale Waihona Puke 复合材料具有较好的阻尼性能，能够吸收和分散振动能量，降低结构的
振动和噪音水平。
16
物理性能
耐高低温性能
复合材料能够在极端温度环境下保持稳定的性能，适用于高温或低 温工作条件。
2024/1/26
25
建筑领域应用
建筑结构
复合材料可用于制造建 筑结构部件，如梁、板 、柱和墙体等，具有轻 质、高强度和耐腐蚀等 优点。
2024/1/26
建筑材料
复合材料还可作为建筑 材料使用，如复合地板 、复合门窗和复合墙板 等，具有美观、环保和 耐用等特点。
装饰装修
复合材料也可用于建筑 装饰装修领域，如吊顶 、隔断和家具等，具有 多样化的外观和优良的 性能。
X射线衍射（XRD）
分析复合材料的晶体结构和相组成，确定增 强体和基体的晶体类型。
2024/1/26
透射电子显微镜（TEM）
揭示复合材料内部微观结构，如增强体的分 布、取向和缺陷等。
原子力显微镜（AFM）
研究复合材料表面纳米级形貌和力学性质。
20
宏观性能测试方法
拉伸试验
测定复合材料的拉伸强度、弹性模量 和断裂伸长率等力学性能指标。
性能变化。
疲劳试验
2024/1/26
研究复合材料在交变应力作用下的疲 劳性能，预测其疲劳寿命和疲劳强度
。
耐化学腐蚀试验
测试复合材料在不同化学介质中的耐 腐蚀性能，评估其耐酸、耐碱、耐盐 雾等能力。
加速老化试验
复合材料能够抵抗循环载荷作用下的疲劳破坏，具有较长的疲劳寿命， 适用于承受交变应力的结构件。
2024/1/26
03
良好的减震性能
Hale Waihona Puke 复合材料具有较好的阻尼性能，能够吸收和分散振动能量，降低结构的
振动和噪音水平。
16
物理性能
耐高低温性能
复合材料能够在极端温度环境下保持稳定的性能，适用于高温或低 温工作条件。
2024/1/26
25
建筑领域应用
建筑结构
复合材料可用于制造建 筑结构部件，如梁、板 、柱和墙体等，具有轻 质、高强度和耐腐蚀等 优点。
2024/1/26
建筑材料
复合材料还可作为建筑 材料使用，如复合地板 、复合门窗和复合墙板 等，具有美观、环保和 耐用等特点。
装饰装修
复合材料也可用于建筑 装饰装修领域，如吊顶 、隔断和家具等，具有 多样化的外观和优良的 性能。
X射线衍射（XRD）
分析复合材料的晶体结构和相组成，确定增 强体和基体的晶体类型。
2024/1/26
透射电子显微镜（TEM）
揭示复合材料内部微观结构，如增强体的分 布、取向和缺陷等。
原子力显微镜（AFM）
研究复合材料表面纳米级形貌和力学性质。
20
宏观性能测试方法
拉伸试验
测定复合材料的拉伸强度、弹性模量 和断裂伸长率等力学性能指标。
性能变化。
疲劳试验
2024/1/26
研究复合材料在交变应力作用下的疲 劳性能，预测其疲劳寿命和疲劳强度
。
耐化学腐蚀试验
测试复合材料在不同化学介质中的耐 腐蚀性能，评估其耐酸、耐碱、耐盐 雾等能力。
加速老化试验
《复合材料》PPT课件
纳米绘画艺术—— 纳米中国
这是中国科学院化学所的科技人员利用 纳米加工技术在石墨表面通过搬迁碳原子而绘制 出的世界上最小的中国地图。
碳纳米球（富勒稀）
The Nobel Prize i n Chemistry 1996 for discovery of fullerenes（C60).
碳原子组成的小单元看起来和 足球一样。碳原子的活性差， 导电，非常稳定。绝佳的材料 和电性能
材料的创新：新材料的出现为产品设计提供更广阔 的前，由于其独
有的体积和表面效应，它从宏观上显示出许多奇妙 的特征。
制备纳米粒子的物理方法
1．球 磨
实施方法
2．振动 球磨
3．振动磨
4．搅拌磨
5．胶体磨
6．纳米气流粉碎 气流磨
球磨 (Milling)
新型日光温室复合材料 温室骨架和纵拉杆全部采用复合材料制成
绿可木，生态木塑 复合材料，木塑复
合材料吸音板
复合材料（玻璃 钢）制品
采用高分子复合材料制作浮雕和雕塑
碳纤维/树脂复合 材料
碳/碳复合材料
生物医学制品和体育运动
复合材料被用来预防受伤， 矫正生理机能，和帮助病人 复原。
生物医学制品和以体育运动器 材为主的碳纤维复合材料制品
• 台湾碳纤维约有3000吨/年的产能。
体育休闲用品应用
山地车
工业应用
这是一个覆盖甚广，内容甚多，也是一个发展最快， 前景最好的应用领域。
1、基础设施领域（混凝土结构加固补强）
基础设施（Infrastructure）系指建筑领域的房屋 、桥梁、隧道、涵洞、地铁及其相关的混凝土工程，其修 复、更新、加固已构成复合材料目前极重要的应用领域。
② 碳纤维增强复合材料 由碳纤维与酚醛、环氧、聚酯、聚四氧乙烯 等树脂组成的复合材料 特点：密度更低，比强度和比模量更高 具有优良的疲劳性能、耐冲击性能、自润滑 性能和耐磨、耐蚀、耐热性能
复合材料基础知识培训
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
表1-1—几种典型碳纤维性能数据
纤维类型
纤维性能
密度（Kg/m3） 纤维直径(μm) 拉伸弹性模量(GPa) 抗拉强度(Gpa) 断裂延伸率(%) 电阻率(μΩ/m) 线胀系数(×10-6/℃)
高强度Ⅰ型 1700~1800 7~8 220~250 2.5~3.5 1.2~1.4 15~18 — 0.5
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
△ 蜂窝结构的作用 蜂窝结构其作用主要是减轻结构重量，提高 结构的抗弯刚度。 △ 蜂窝夹芯的材质及类型 蜂窝夹芯是夹层复合材料中最常用的夹芯结 构，形状有六角形、菱形、矩形等。按制造 材料不同，有铝蜂窝、芳纶纸蜂窝和玻璃布 蜂窝等。
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
▲ 玻璃纤维的性质
玻璃纤维弹性模量比较低，价格低廉。 玻璃纤维最常用的有 “E‖ 型和 “S‖ 型，前者主要用 于“电子仪表板” ，后者主要用于高强度结构。S— 玻纤比E—玻纤相比，其抗压强度，抗拉强度，弹性模 量略高，密度降低， 更耐强酸，但成本较高。 其它如 “A‖、―C‖、―D‖ 型玻璃纤维，因其强度太低不 适合飞机结构使用。
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
七、碳/碳（C/C）基复合材料 所谓碳/碳复合材料，就是用碳纤维增强基 体碳的复合材料。该材料是当今能承受温度最 高的材料，同时具有很好的高温强 度和尺寸稳 定性。在极高的温度下，不仅能保持，甚至还 能 提高结构的性能。归纳起来碳/碳复合材料 主要有下列特点与优点：
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
极高的耐温性（可达3500~5000oF）（1930~2760℃）。 高温下3500oF（1930 ℃）强度实际有增加，而一般金 属和其它复合材料都将遭到破坏。 强度和刚度高。 形状不随温度变化而变化，高温下尺寸稳定性好。 抗烧蚀，烧蚀质量好，烧蚀中能保持结构特性。 良好的机械特性和良好的耐热冲击性。 碳纤维用目前的二维（平面）或三维（空间） 编织技术可得到优异的增强材料。
复合材料课件ppt
直升飞机——它的桨叶采用玻璃纤维或碳纤维布等不同 结构形成，具有抗疲劳性，使直升飞机在高空中保持稳 定，平行，充分发挥复合材料的结构特性。
小飞守角制作
复合材料在医疗上的应用
例如：假肢、关节、CT设备、身心保健设备、超声诊断仪 装置、磁共振诊断装置、残疾人辅助工具等
残疾人轮椅—— 它采用玻璃纤维 增强尼龙树脂， 特殊加气加压成 型，轻质高强、 造型轻便、外观 灵巧，便于残疾 人士生活自理。
E51
F51
双氰胺
DCMU 丙烯酰胺
配方1
70
20
50
7
2.8
0
配方2
70
20
50
7
2.8
2
配方3
70
20
50
配方4
70
20
50
7
2.8
5
7
2.8
8
Time/min
200
160
120
80
40
0
90 100 110 120 130
Temperature/℃
图1 四种配方的凝胶时间-温度曲线
小飞守角制作
1.
按基体材 料分类
3.
按复合材料 的性能分类
小飞守角制作
1.复合材料按基体材料分类 复合材料
聚合物基 陶瓷基 金属基
井盖
氟金云母
TPD钻头
小飞守角制作
2.复合材料按增强相形状分类
材料和层状
钛标准件
塑
料
复合材料 粒子增强
增
韧
剂
纤维增强
玻璃纤维垃圾桶
小飞守角制作
3.复合材料按性能分类
功能
化学课件《复合材料》优秀ppt4 鲁科版
外形将酷似飞碟,另一个设想就是使用复合材料，如纤维增强塑料。这种复 合材料强度可与金属媲美，而重量却比金属轻得多，因此可以节省燃油。
中国自研大飞机面临发动机与复合材料两大难题
哥伦比亚号航天飞机坠毁
•
哥伦比亚号在 2003年2月1日，在代 号STS-107的第28次 任务重返大气层的阶 段中与控制中心失去 联系，并且在不久後 被发现在德克萨斯州 上空爆炸解体，机上 7名太空人全数罹难。 超高温空气从机体表 面缝隙入侵隔热瓦下 部，最终造成航天飞
增强体：纤维（碳纤维、硼纤维、碳
化硅纤维、氧化铝纤维等） 性能：耐高温、强度高、导电导热性好、 不吸湿和不易老化，密度小。
全复合材料机身：轻型机的价格，中型机 的宽敞客舱，客舱内站立高度为1.65米。
目前商用飞机上复合材料仅占全机重量的 50%，而某些直升机早已达到90%
荷兰计划研发新型绿色环保飞机
合成树脂 SiO2 Al2O3 MgO 合成树脂 C
耐高温，强度高，导电性好，导热 性好 耐1600℃以上的高温，强度高，密 度小
4复合材料的分类：
树脂基复合材料 （1）按基体分类 金属基复合材料 陶瓷基复合材料 （2）按增强体 的形状分类 颗粒增强复合材料
夹层增强复合材料
纤维增强复合材料
形形色色的复合材料
有机合 成材料
塑料
耐腐蚀
1 复合材料定义：
将两种或两种以上的性质不同的 材料经过特殊的加工制成的材料称 为复合材料。
注意：①由两种或两种以上的材料。
②特殊加工不是简单的混合， 而是复杂的物理化学变化。
天然复合材料：
竹、木、茅草、贝壳、骨骼
传统复合材料
麻刀（纸筋）石灰、 土柸（草秆、粘土）、 钢筋混泥土
中国自研大飞机面临发动机与复合材料两大难题
哥伦比亚号航天飞机坠毁
•
哥伦比亚号在 2003年2月1日，在代 号STS-107的第28次 任务重返大气层的阶 段中与控制中心失去 联系，并且在不久後 被发现在德克萨斯州 上空爆炸解体，机上 7名太空人全数罹难。 超高温空气从机体表 面缝隙入侵隔热瓦下 部，最终造成航天飞
增强体：纤维（碳纤维、硼纤维、碳
化硅纤维、氧化铝纤维等） 性能：耐高温、强度高、导电导热性好、 不吸湿和不易老化，密度小。
全复合材料机身：轻型机的价格，中型机 的宽敞客舱，客舱内站立高度为1.65米。
目前商用飞机上复合材料仅占全机重量的 50%，而某些直升机早已达到90%
荷兰计划研发新型绿色环保飞机
合成树脂 SiO2 Al2O3 MgO 合成树脂 C
耐高温，强度高，导电性好，导热 性好 耐1600℃以上的高温，强度高，密 度小
4复合材料的分类：
树脂基复合材料 （1）按基体分类 金属基复合材料 陶瓷基复合材料 （2）按增强体 的形状分类 颗粒增强复合材料
夹层增强复合材料
纤维增强复合材料
形形色色的复合材料
有机合 成材料
塑料
耐腐蚀
1 复合材料定义：
将两种或两种以上的性质不同的 材料经过特殊的加工制成的材料称 为复合材料。
注意：①由两种或两种以上的材料。
②特殊加工不是简单的混合， 而是复杂的物理化学变化。
天然复合材料：
竹、木、茅草、贝壳、骨骼
传统复合材料
麻刀（纸筋）石灰、 土柸（草秆、粘土）、 钢筋混泥土
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树脂基体的作用 常有人错误的认为，复合材料的性能主要由增强体— —纤维决定，与基体无关。实际上基体材料也是不可 忽视的重要因素。归纳起来树脂基体具有如下重要作 用：
– 对增强体（纤维）的支撑作用（固定纤维的分布和 方向）；
– 对增强体（纤维）的保护作用（防止环境的机械破 坏和化学浸蚀，避免纤维自身摩擦）；
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
▲ 玻璃纤维的性质
玻璃纤维弹性模量比较低，价格低廉。 玻璃纤维最常用的有 “E” 型和 “S” 型，前者主要用 于“电子仪表板” ，后者主要用于高强度结构。S— 玻纤比E—玻纤相比，其抗压强度，抗拉强度，弹性模 量略高，密度降低， 更耐强酸，但成本较高。 其它如 “A”、“C”、“D” 型玻璃纤维，因其强度太低不 适合飞机结构使用。
高弹性模量Ⅱ 高弹性模量Ⅲ 高应变Ⅰ型
1800~1900 7~8
340~380 2.2~2.4 0.6~0.7
9~10 — 0.7
1900~2100 8~9
520~550 1.8~1.9 0.3~0.4
6~7 — 0.6
1700~1800 5~8
240~270 4.0~4.7 1.7~1.8
— 0.5
人为加工的复合材料： ——泥巴墙：将泥土涂在芦苇编织的网格上 ——混凝土：石子、水泥、(钢筋) 现代工业常用的先进的复合材料： ——玻璃钢：玻璃纤维增强环氧树脂 ——芳纶纤维、硼纤维、碳纤维等增强树脂
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
第二章 复合材料的分类与简介
复合材料主要由两部分组成：增强体+基体； 其分类方法较多，其中最常用的是按基体和增 强体类型分，如： － ■ 颗粒增强复合材料；
– 影响断裂韧性； – 横向传递载荷的作用(已断纤维承受的载荷→其它纤
维);
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
四、树脂基复合材料
在整个复合材料家族中，树脂基复合材料是使用最广、 最多、最重要的一种，这其中又以纤维增强的树脂基 复合材料最为突出。 （纤维增强）树脂基复合材料的组成
组成：树脂+纤维 纤维在前面已经作了介绍，这里主要介绍基 体材料——树脂。
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
1. 纤维增强原理 ■ 物质强度理论认为： 材料的强度取决于物质的分子结构结构 的完整性（杂质、位错、其它缺陷等）。
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
2．纤维的种类与性能简介 ■ 碳纤维 20世纪60年代,英国首先研制成功碳纤维， 继而日本又以聚丙烯腈（PAN）为基础研制出 PAN基碳纤维。飞机结构上主要采用聚丙烯腈 基碳纤维，此类碳纤维从性能上可分为高强度 型、超高强度型、高模量型等。下表给出了典 型碳纤维的品种与性能。
△ 蜂窝结构的作用 蜂窝结构其作用主要是减轻结构重量，提高 结构的抗弯刚度。
△ 蜂窝夹芯的材质及类型 蜂窝夹芯是夹层复合材料中最常用的夹芯结 构，形状有六角形、菱形、矩形等。按制造 材料不同，有铝蜂窝、芳纶纸蜂窝和玻璃布 蜂窝等。
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
三、纤维增强复合材料 纤维增强复合材料所用纤维有玻璃纤维、碳 纤维（石墨纤维）、芳纶纤维、硼纤维等。
■ 夹层增强复合材料； ■ 纤维（连续纤维和短纤维）增强复合材
料；
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
－ ■ 树脂基复合材料， ■ 金属基复合材料， ■ 陶瓷基复合材料，
还有比较特殊的先进碳基复合材料： － ■ 碳基复合材料，表示方法为：C/C；
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
一、颗粒增强复合材料
将各种形状的增强颗粒嵌镶在基体中构成 的多相材料。
二、夹层复合材料
1. 夹层板复合材料，如三合板等。 2. 夹芯结构复合材料
夹芯结构复合材料由两部分组成：面板+芯材 面板：树脂基复合材料板、铝合金板、
不锈钢板、钛合金板及高温合金板等。 芯材：泡沫、波纹板、蜂窝芯等。
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
▲ 芳纶纤维的应用 由于芳纶纤维的一系列优点，自70年代以来， 很多机种的玻璃纤维复合材料已由芳纶纤维复 合材料所取代，尤其是芳纶纤维与碳纤维混杂 后，可以优势互补，使芳纶纤维的抗压强度提 高一倍，碳纤维的冲击韧性提高一倍。
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
表1-1—几种典型碳纤维性能数据
纤维类型 纤维性能
密度（Kg/m3） 纤维直径(μm) 拉伸弹性模量(GPa) 抗拉强度(Gpa) 断裂延伸率(%) 电阻率(μΩ/m)
线胀Байду номын сангаас数(×10-6/℃)
高强度Ⅰ型
1700~1800 7~8
220~250 2.5~3.5 1.2~1.4 15~18 — 0.5
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
▲ 碳纤维的性能
目前飞机上使用的复合材料以碳纤维/环氧树脂为代表， 它具有比较高的比强度和比模量，可使飞机的结构重 量大幅度下降。
■芳纶纤维（Aramid）
该纤维是美国杜邦（DUPONT）化学公司1968年推出 的一种高强度、高模量和低密度的有机纤维。主要品 种有： KevLar 29、 KevLar 129、KevLar 49、 KevLar 149。（凯夫拉尔） 前两种主要用作轮胎帘子线，后两种可用在飞机上。
复合材料基础知识培训
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
第一章 复合材料的定义 一、复合材料的定义
定义：将两种或两种以上组织结构不同的物 质，自然地或人为地构成性质不同的 另一种多相材料称之为复合材料。
二、常见复合材料举例 自然形成的复合材料：
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
——木材（各种树干）、竹子、各种植物的 茎等
■玻璃纤维
玻璃纤维是应用最早最广的一种纤维，早在二 十世纪30年代就在复合材料中获得应用。玻璃 纤维通常有两种形式，即长纤维和短纤维。这 两种形式的纤维都可以用同一种方法制作。简 单地说，其生产过程是将硅砂、石英、硼酸和 其它成分（粘士、氟石等）干混后，经高温炉 熔融，熔化后的液态玻璃通过漏丝板即形成玻 璃纤维。
– 对增强体（纤维）的支撑作用（固定纤维的分布和 方向）；
– 对增强体（纤维）的保护作用（防止环境的机械破 坏和化学浸蚀，避免纤维自身摩擦）；
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▲ 玻璃纤维的性质
玻璃纤维弹性模量比较低，价格低廉。 玻璃纤维最常用的有 “E” 型和 “S” 型，前者主要用 于“电子仪表板” ，后者主要用于高强度结构。S— 玻纤比E—玻纤相比，其抗压强度，抗拉强度，弹性模 量略高，密度降低， 更耐强酸，但成本较高。 其它如 “A”、“C”、“D” 型玻璃纤维，因其强度太低不 适合飞机结构使用。
高弹性模量Ⅱ 高弹性模量Ⅲ 高应变Ⅰ型
1800~1900 7~8
340~380 2.2~2.4 0.6~0.7
9~10 — 0.7
1900~2100 8~9
520~550 1.8~1.9 0.3~0.4
6~7 — 0.6
1700~1800 5~8
240~270 4.0~4.7 1.7~1.8
— 0.5
人为加工的复合材料： ——泥巴墙：将泥土涂在芦苇编织的网格上 ——混凝土：石子、水泥、(钢筋) 现代工业常用的先进的复合材料： ——玻璃钢：玻璃纤维增强环氧树脂 ——芳纶纤维、硼纤维、碳纤维等增强树脂
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第二章 复合材料的分类与简介
复合材料主要由两部分组成：增强体+基体； 其分类方法较多，其中最常用的是按基体和增 强体类型分，如： － ■ 颗粒增强复合材料；
– 影响断裂韧性； – 横向传递载荷的作用(已断纤维承受的载荷→其它纤
维);
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
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四、树脂基复合材料
在整个复合材料家族中，树脂基复合材料是使用最广、 最多、最重要的一种，这其中又以纤维增强的树脂基 复合材料最为突出。 （纤维增强）树脂基复合材料的组成
组成：树脂+纤维 纤维在前面已经作了介绍，这里主要介绍基 体材料——树脂。
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1. 纤维增强原理 ■ 物质强度理论认为： 材料的强度取决于物质的分子结构结构 的完整性（杂质、位错、其它缺陷等）。
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
2．纤维的种类与性能简介 ■ 碳纤维 20世纪60年代,英国首先研制成功碳纤维， 继而日本又以聚丙烯腈（PAN）为基础研制出 PAN基碳纤维。飞机结构上主要采用聚丙烯腈 基碳纤维，此类碳纤维从性能上可分为高强度 型、超高强度型、高模量型等。下表给出了典 型碳纤维的品种与性能。
△ 蜂窝结构的作用 蜂窝结构其作用主要是减轻结构重量，提高 结构的抗弯刚度。
△ 蜂窝夹芯的材质及类型 蜂窝夹芯是夹层复合材料中最常用的夹芯结 构，形状有六角形、菱形、矩形等。按制造 材料不同，有铝蜂窝、芳纶纸蜂窝和玻璃布 蜂窝等。
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三、纤维增强复合材料 纤维增强复合材料所用纤维有玻璃纤维、碳 纤维（石墨纤维）、芳纶纤维、硼纤维等。
■ 夹层增强复合材料； ■ 纤维（连续纤维和短纤维）增强复合材
料；
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
－ ■ 树脂基复合材料， ■ 金属基复合材料， ■ 陶瓷基复合材料，
还有比较特殊的先进碳基复合材料： － ■ 碳基复合材料，表示方法为：C/C；
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
一、颗粒增强复合材料
将各种形状的增强颗粒嵌镶在基体中构成 的多相材料。
二、夹层复合材料
1. 夹层板复合材料，如三合板等。 2. 夹芯结构复合材料
夹芯结构复合材料由两部分组成：面板+芯材 面板：树脂基复合材料板、铝合金板、
不锈钢板、钛合金板及高温合金板等。 芯材：泡沫、波纹板、蜂窝芯等。
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▲ 芳纶纤维的应用 由于芳纶纤维的一系列优点，自70年代以来， 很多机种的玻璃纤维复合材料已由芳纶纤维复 合材料所取代，尤其是芳纶纤维与碳纤维混杂 后，可以优势互补，使芳纶纤维的抗压强度提 高一倍，碳纤维的冲击韧性提高一倍。
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
表1-1—几种典型碳纤维性能数据
纤维类型 纤维性能
密度（Kg/m3） 纤维直径(μm) 拉伸弹性模量(GPa) 抗拉强度(Gpa) 断裂延伸率(%) 电阻率(μΩ/m)
线胀Байду номын сангаас数(×10-6/℃)
高强度Ⅰ型
1700~1800 7~8
220~250 2.5~3.5 1.2~1.4 15~18 — 0.5
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▲ 碳纤维的性能
目前飞机上使用的复合材料以碳纤维/环氧树脂为代表， 它具有比较高的比强度和比模量，可使飞机的结构重 量大幅度下降。
■芳纶纤维（Aramid）
该纤维是美国杜邦（DUPONT）化学公司1968年推出 的一种高强度、高模量和低密度的有机纤维。主要品 种有： KevLar 29、 KevLar 129、KevLar 49、 KevLar 149。（凯夫拉尔） 前两种主要用作轮胎帘子线，后两种可用在飞机上。
复合材料基础知识培训
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
第一章 复合材料的定义 一、复合材料的定义
定义：将两种或两种以上组织结构不同的物 质，自然地或人为地构成性质不同的 另一种多相材料称之为复合材料。
二、常见复合材料举例 自然形成的复合材料：
第一部分 复合材料的基本概念和 基础知识
——木材（各种树干）、竹子、各种植物的 茎等
■玻璃纤维
玻璃纤维是应用最早最广的一种纤维，早在二 十世纪30年代就在复合材料中获得应用。玻璃 纤维通常有两种形式，即长纤维和短纤维。这 两种形式的纤维都可以用同一种方法制作。简 单地说，其生产过程是将硅砂、石英、硼酸和 其它成分（粘士、氟石等）干混后，经高温炉 熔融，熔化后的液态玻璃通过漏丝板即形成玻 璃纤维。