复合材料的复合理论

材料特种制备与加工研究部
Division of Special Fabrication and Process of Materials
Pc =
N
∑
i=1
( Pi ) n V i
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式中Pc为复合材料的特性，Pi为构成复合材料的原材料的特性， Vi为构成复合材料的原材料的体积分数，n由实验确定，其范围 为 -1≤n≤1。热传导、电导、透磁率等都属于此类，称为移动现 象。其稳态过程可以按静电场、静磁场的方法处理。
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1.3结构敏感特性
在复合材料的力学性能中，弹性模量等属于不敏感特性。即 它主要受第二相的体积分数所支配，而与其绝对尺寸和分散状态 关系不大。物理性能中的传导率也属于此类。 另一方面，还有一类性能对材料的微观结构和尺寸很敏感， 例如力性能中的强度。
主要内容
1、物理性能的复合法则 1.1加和（平均）特性 1.2乘积（传递）特性 1.3结构敏感特性
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1 物理性能的复合法则
对于复合材料，最引人注目的是其高比强度、高比弹性模量 等力学性能。但是其物理性能(non-structural properties)也 应该通过复合化得到提高。 按照Alberts和Halo的分类，物理性能分为: 1.1加和（平均）特性 1.2乘积（传递）特性 1.3结构敏感特性
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1.1加和特性(mean properties)
主要由原材料的组合形状和体积分数决定复合材料的性能。 相当于力学性能中的弹性模量、线膨胀率等结构不敏感特性。复 合法则为
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1.2传递特性(乘积特性，product properties)
复合材料的乘积特性的概念是充分发挥构成复合材料的两种 以上原材料的不同性能。 对于复合材料，假定X作为输入时产生输出Y（Y/X）；而Y 又作为第二次的输入，产生输出Z（Z/Y）。这样就相当于产生 了连锁反应，从而引出新的机能（Z/X）。 这种基本想法与传统的的复合材料中“引入作为强化的材料 的第二相以改善基体材料的性能不足的部分”的想法从本质上是 不同的。它为开发出具有全新性能的功能性复合材料指出了方向。 现在对该系统的研究主要是有关定向凝固合金等方面，当然对复 合材料的发展也寄予很大的希望。
诱电率、透磁率、电导系数、热导率、扩散系数等稳态过程的 相似性 现象
静电场 静磁场 电导 热传导 扩散 势φ 静电势 磁势 电动势 温度 浓度 梯度Xi=-∇φ 电场 磁场 电场 温度梯度 浓度梯度 物理常数 Lij 诱电率 透磁率 电导率 热导率 扩散系数 流束 Ji=Lijxi 电场密度 磁场密度 电流密度 热流束 质量流束