复合材料
第十一章 复合材料
碳素（纤维， 粒料）
碳纤维增强 金属
增强陶瓷
陶瓷增玻 璃
增强水泥
碳纤维增强 碳复合材料
无
碳纤维增强 塑料
碳纤炭黑增 强橡胶
玻璃（纤维， 粒料） 木材 有 机 材 料
无
无
无
增强水泥
无
无
玻璃纤维增 强塑料 纤维板
玻璃纤维增 强橡胶 无
无
无
无
水泥木板 丝 增强水泥 无
无
无
高聚物纤维 橡胶胶粒
无 无
无 无
无 无
二、复合材料的性能特点
1、比强度和比模量高
比强度 材料的强度与其密度之比。
比模量 材料的模量与其密度之比。 材料的比强度或比模量越高，构件的自重就小，或者体积会 越小。通常，复合材料的复合结果是密度大大减小，高的比强 度和比模量是复合材料的突出性能特点。
气瓶
质 量 轻
玻璃钢充气船
小飞守角制作
头盔
玻璃纤维的特点是强度高，弹性模量低，密度小，比强度、 比模量高；化学稳定性好；不吸水、不燃烧、尺寸稳定、隔热、 吸声、绝缘等。缺点是脆性较大，耐热性低，250℃以上开始软化。 由于价格便宜，制作方便，是目前应用最多的增强纤维。
(2)碳纤维 碳纤维是人造纤维(粘胶纤维、聚丙烯腈纤维等)在200～300℃ 空气中加热并施加一定张力进行预氧化处理，然后在氮气的保护下， 在1000～1500℃的高温下进行碳化处理而制得。其含碳量可达 85%～95%。由于其具有高强度，因而称高强度碳纤维，也称Ⅱ型 碳纤维。 如果将碳纤维在2000～3000℃高温的氩气中进行石墨化处理， 就可获得含碳量为98%以上的碳纤维。这种碳纤维中的石墨晶体的 层面有规则地沿纤维方向排列，具有高的弹性模量，又称石墨纤维 或高模量碳纤维，也称Ⅰ型碳纤维。
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。
复合材料是什么意思
复合材料是什么意思
复合材料是指由两种以上的不同材料组合而成，其性能比单一材料好的一种新型材料。
根据组合方式的不同，可以分为层状复合材料、颗粒复合材料等。
复合材料结构复杂，可以根据需要进行设计和制造，具有很高的机械性能、物理性能、化学性能和耐腐蚀性能，同时还具有很好的导热、绝缘、声学、热学、光学等特性，是一种理想的结构材料。
复合材料的组成部分主要有增强体和基体。
增强体是指在复合材料中起增强作用的成分，如纤维、颗粒、片、膜等；基体是指增强体所嵌入的材料，如塑料、金属、陶瓷等。
增强体和基体的组合可以根据需要进行选择，以达到最佳的性能要求。
复合材料广泛应用于航空航天、汽车、建筑、体育用品、电子产品等领域。
在航空航天领域，复合材料因其轻质高强、耐腐蚀等优势被广泛应用于飞机、导弹等部件的制造；在汽车领域，复合材料可以减轻车重、提高燃油效率；在建筑领域，复合材料可以提供更好的保温、隔热等性能。
然而，与传统材料相比，复合材料的制造过程更加复杂，成本更高。
同时，复合材料也存在着可回收性、耐久性等方面的问题，需要进一步的研发和改进。
综上所述，复合材料是一种由两种以上不同材料组合而成的新
型材料。
其具备优异的性能和特性，广泛应用于各个领域，但也面临着一些挑战，需要不断地进行研究和改进。
复合材料名词解释
复合材料名词解释复合材料是指由两种或两种以上的材料组合而成的材料，具有合成材料和传统材料的特点和优势。
复合材料的优点主要包括轻质、强度高、刚性好、耐腐蚀、耐磨损、导热性能好、成型性好、设计自由度高等。
复合材料由两种或以上的材料组成，其中一种称为基体（matrix），另一种或其他几种材料则是增强体（reinforcement）或填充物。
基体材料的主要作用是提供整体结构的支撑和连续性，而增强体则起到增加复合材料强度和刚性的作用。
常用的基体材料有塑料、树脂、金属等，而增强体则包括纤维、颗粒、薄膜等。
复合材料的制备过程主要包括预制部分、成型部分和固化部分。
在预制部分，根据所需材料和形状，将基体材料和增强材料等按一定比例混合、搅拌、形成复合材料的原料。
在成型部分，将预制的原料放入模具中，常见的成型方式包括压力成型、注塑成型、挤出成型等。
在固化部分，通过热固化或化学反应等方式使复合材料成型，得到最终的复合材料制品。
复合材料具有许多优点。
首先，由于增强体的加入，复合材料具有很高的强度和刚性，远远超过单一材料的强度。
其次，复合材料的密度相对较低，可以做到轻质化，便于携带和使用。
再次，复合材料的导热性能好，具有较高的绝缘性能，可以用于电子、电气和航空航天等领域。
此外，复合材料的耐腐蚀性能好、耐磨损性能好，可以提高材料使用寿命。
最后，由于复合材料可以灵活设计，成型性好，可以根据需要制作出各种形状和尺寸的制品。
复合材料在许多领域有着广泛应用。
在航天航空领域，复合材料被用于飞机、火箭、导弹的制造，可以减轻重量、提高载荷能力和提高耐用性。
在汽车工业中，复合材料被用于汽车车身和零部件的制造，可以减轻整车重量，提高燃油经济性和安全性能。
在建筑领域，复合材料被用于建筑结构、钢材替代、建筑保温材料等，可以提高建筑品质和节能效果。
在体育用品领域，复合材料被用于制作高尔夫球杆、网球拍、滑雪板等，可以提高运动器材的性能。
总之，复合材料是一种由两种或两种以上材料组合而成的材料，具有轻质、强度高、刚性好、耐腐蚀、耐磨损、导热性能好、成型性好、设计自由度高等优点。
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。
复合材料的组成及作用基体
层状陶瓷复合材料断口形貌
三明治复
双金属、表面涂层等也是层状复合材料。 层状结构材料根据材质不同，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
9.3 复合材料的成型工艺
复合材料成型工艺是复合材料工业的发展基础 和条件。随着复合材料应用领域的拓宽，复合 材料工业得到迅速发镇，其老的成型工艺日臻 完善，新的成型方法不断涌现，目前聚合物基 复合材料的成型方法已有20多种，并成功地 用于工业生产.
2 复合材料的特点
A 组成与结构特点 （1）具有可设计性 （2）组元间有明显界面或 呈梯度变化的多相材料； （3）性能取决于各组分性 能及协同效应。 B 性能特点 比强度高
抗疲劳性能好
耐磨减磨性能高 减震能力强 高温性能好 化学稳定性高
成型工艺简单灵活
复合材料性能不足之处
1、横向拉伸强度和层间剪切强度低。 2、断裂伸长率低，冲击韧性有时不好。 3、制造时产品性能不稳定，分散性大，质 检困难。 4、抗老化性能不好。 5、机械连接困难。 6、成本太高。
9.4 复合材料在设计中的应用
聚合物基纤维增强复合材料 通常用碳纤维、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
纵向抗拉强 度 MPa
69 1020
纵向弹性模 量 GPa
6.9 45
环氧树脂 / 碳纤维（高弹性） 环氧树脂 / 芳纶纤维（49）
3 复合材料分类
按组成分 ①金属与金属复合材料 ②非金属与金属复合材料 ③非金属与非金属复合材料 按结构特点： ①纤维复合材料 ②夹层复合材料 ③细粒复合材料 ④混杂复合材料
复合材料
的种类、配比、加工方法和纤维含量等进行设计，由于基体、增强体材料种 类很多，故其选材设计的自由度很大。
7、独特的成型工艺 复合材料可以整体成型，可以减少零部件紧固和接头数目，简化
结构设计，减轻结构重量。在中等批量生产的车型中，用树脂基复合 材料取代铝材可降低成本40%左右。
一、复合材料的组成及分类
复合材料=基体+增强体
基体是复合材料的主体，即自 身保持连续而包围增强相的材料。 起粘结作用，可以是金属、高分子 或陶瓷材料中的一种。
复合材料可以分为金属材料、高 分子材料和陶瓷材料中的任意两种 或几种制备而成。
二、复合材料的性能特点
1.高的比强度和比模量 复合材料最显著的特点是比强度和比模量高，对要求减轻自重和高速运转 的结构和零件是非常重要的，碳纤维增强环氧树脂复合材料的比强度是钢 的7倍，比模量是钢的4倍。
增强的复合材料的高温强度和弹性模量均较高。特别是金属基复合材 料，例如7075铝合金，在400℃时，弹性模量接近于零，强度值也从 室温时的500MPs降至30-50MPa。而碳纤维或硼纤维增强组成的复 合材料，在400℃时，强度和弹性模量可保持接近室温下的水平：碳 纤维增强的镍基合金也有类似的情况。
玻璃纤维增强塑料也称为玻璃钢。玻璃钢是汽车上应用最广的复合材料， 目前在轿车、吉普车以及卡车上使用的玻璃钢部件逐步增多。随着研究和开 发的不断深入，将更多地用玻璃钢替代金属材料，以达到节能的目的。
2.碳纤维增强塑料（CFRP）
碳纤维增强塑料是以树脂为基体材料， 常用树脂有环氧树脂、酚醛树脂和聚 四氟乙烯等。
这种复合材料具有质轻、强度高、导 热系数大、摩擦系数小、抗冲击性能 好、疲劳强度高等优点。
复合材料概论
1、复合材料的定义由两种或两种以上的物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。
2、同质复合材料和异质材料增强材料和基体材料属于同种物质的复合材料为同质材料。
异质材料则是不同物质。
3、金属基复合材料的性能在金属基体中加入了适量的高强度、高模量、低密度的纤维、晶须、颗粒等增强物，明显提高了复合材料的比强度和比模量。
4、树脂基复合材料、金属基复合材料和陶瓷基复合材料性能区别树脂基复合材料的使用温度一般为60℃~250℃，其导热性能为0.35~0.45W/m·K金属基复合材料为400~600℃，其导热性能为50~65W/m·K和陶瓷基复合材料性能为1000~1500℃，0.7~3.5W/m·K。
陶瓷基复合材料大于金属基复合材料的硬度，金属基复合材料大于树脂基复合材料的硬度。
5、复合材料结构的分类从固体力学角度，分为三个“结构层次”：一次结构、二次结构、三次结构。
一次结构：由基体和增强材料复合而成的单层材料，其力学性能决定于组分材料的力学性能、相几何和界面区的性能；二次结构：由单层材料层合而成的层合体，其力学性能决定于单层材料的力学性能和铺层几何；三次结构：通常所说的工程结构或产品结构，其力学性能决定于层合体的力学性能和结构几何。
6、复合材料选择基体的原则①金属基复合材料的使用要求：高性能发动机要求有高强度比、比模量性能，要求具有优良的耐高温性能，能在高温、氧化性气氛中正常工作。
在汽车发动机中要求其零件耐热、耐磨、导热，一定的高温强度等，又要求成本低廉，适合批量生产。
②金属基复合材料组成特点：对于连续纤维增强金属基复合材料，纤维是主要承载物体，纤维本身具有很高的强度和模量。
对于非连续增强金属基复合材料，基体是主要承载物，基体的强度对非连续增强基复合材料具有决定性的影响。
③基体金属与增强物的相容性。
7、与树脂相比水泥基体的特征①水泥基体为多孔体系；②纤维与水泥的弹性模量比不大；③水泥基材的断裂延伸率较低，仅是树脂基体的1/10~1/20；④水泥基材中含有粉末或颗粒状的物料，与纤维呈点接触，故纤维的掺量受到很大限制；⑤水泥基材呈碱性，对金属纤维可起保护作用，但对大多数矿物纤维是不利的。
《复合材料》PPT课件
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。
03
良好的减震性能
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。
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。
良好的电绝缘性能
模压成型
缠绕成型
将预浸料或预混料放入模具中，在加热和加 压的条件下使其固化成型。
将浸渍过树脂的连续纤维或布带按照一定规 律缠绕到芯模上，然后固化脱模。
后处理与加工技术
热处理
通过加热或冷却的方式改善复合 材料的性能，如消除内应力、提
高强度等。
表面处理
对复合材料表面进行打磨、喷涂 等处理，以提高其外观质量和耐 腐蚀性。
原材料的预处理
对增强材料和基体材料进行清洗、干燥、筛分等 预处理，以确保原材料的质量和性能。
成型工艺方法
手糊成型
喷射成型
在模具上涂刷脱模剂，然后铺贴一层基体材 料，再涂刷一层树脂，如此反复直至达到所 需厚度，最后固化脱模。
将树脂和增强材料分别通过喷嘴喷射到模具 上，通过调整喷射参数控制复合材料的厚度 和性能。
大多数复合材料具有优异的电绝缘性能，可用于电气设备和电子器 件的绝缘材料。
多样化的热性能
通过调整复合材料的组分和结构设计，可以实现不同的热性能要求， 如耐热性、隔热性或导热性等。
化学性能
耐腐蚀性
复合材料能够抵抗多种化学物质 的侵蚀，包括酸、碱、盐等，适 用于腐蚀性环境下的应用。
耐候性
复合材料能够抵抗紫外线、氧化、 潮湿等自然环境因素的影响，长 期保持稳定的性能。
复合材料有哪些
复合材料有哪些复合材料是由两种或两种以上的成分组成的材料，其性能优于单一成分的材料。
它们可以根据其组成和性能分为多个类别。
以下是一些常见的复合材料。
1. 纤维增强复合材料：这种复合材料由纤维和基体组成。
纤维通常是高强度材料，如玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维，而基体可以是塑料、金属或陶瓷。
纤维增强复合材料具有良好的强度和刚度，重量轻，抗腐蚀性能好，广泛应用于航空航天、汽车、船舶和建筑等领域。
2. 钢筋混凝土：钢筋混凝土是由钢筋和混凝土组成的复合材料。
钢筋提供了材料的强度和刚度，而混凝土则提供了压缩性能。
钢筋混凝土广泛应用于建筑、桥梁和基础结构等领域，具有较高的承载能力和耐久性。
3. 多层板：多层板是由多层薄木片通过胶合剂粘合而成的复合材料。
它具有较高的强度和稳定性，广泛应用于家具、地板和建筑结构等领域。
4. 陶瓷基复合材料：陶瓷基复合材料由陶瓷基体和增强相（如纤维或颗粒）组成。
它们具有较高的硬度、耐磨性和耐高温性能，适用于高温、高压和耐磨领域，如发动机部件和刀具。
5. 金属基复合材料：金属基复合材料由金属基体和强化相（如纤维或颗粒）组成。
它们具有较高的强度和韧性，同时保持金属的导电性和导热性。
金属基复合材料广泛应用于航空航天和汽车等领域。
6. 高分子基复合材料：高分子基复合材料由高分子基体和增强相（如纤维、颗粒或填充剂）组成。
它们具有较高的可塑性和耐腐蚀性，广泛应用于塑料制品、包装材料和纤维制品等领域。
7. 碳纳米管增强复合材料：碳纳米管增强复合材料由碳纳米管和基体材料组成。
碳纳米管具有很高的强度和弹性模量，可以显著提高复合材料的力学性能。
碳纳米管增强复合材料在航空航天、汽车和电子等高性能领域有广泛的应用。
总体来说，复合材料在各个领域中都有广泛的应用。
其优越的性能使得复合材料能够满足不同领域对材料性能的要求，推动了相关产业的发展。
常见复合材料
常见复合材料复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料组合而成的新型材料，具有优良的综合性能，广泛应用于航空航天、汽车、船舶、建筑等领域。
常见的复合材料包括玻璃钢、碳纤维复合材料、夹芯复合材料等，它们在工程结构中发挥着重要作用。
玻璃钢是一种以玻璃纤维为增强材料，树脂为基体的复合材料。
它具有重量轻、强度高、耐腐蚀、绝缘等优点，被广泛应用于化工设备、储罐、管道、建筑材料等领域。
玻璃钢制品表面光滑，易于清洗，具有良好的装饰性能，同时具有较好的抗老化性能，使用寿命长。
碳纤维复合材料是以碳纤维为增强材料，树脂为基体的复合材料。
碳纤维具有高强度、高模量、低密度等优点，因此碳纤维复合材料具有重量轻、强度高、刚度大、耐腐蚀等特点，被广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。
碳纤维复合材料制品具有良好的抗疲劳性能和抗冲击性能，适用于复杂受力状态下的工程结构。
夹芯复合材料是在两层面材料之间夹有一层蜂窝状或泡沫状芯材料的复合材料。
夹芯复合材料具有重量轻、强度高、刚度大、吸能性能好等特点，被广泛应用于船舶、飞机、汽车、建筑等领域。
夹芯复合材料在结构设计中能够实现轻量化和高强度的要求，同时具有良好的隔热、隔音性能，能够满足不同工程结构的需求。
在实际应用中，常见的复合材料制造工艺包括手工层叠工艺、预浸料工艺、自动化层叠工艺等。
手工层叠工艺简单易行，适用于小批量生产；预浸料工艺能够实现材料的自动化生产，提高生产效率；自动化层叠工艺能够实现复杂结构的生产，适用于大规模生产。
不同的制造工艺能够满足不同复合材料制品的生产需求。
总的来说，常见的复合材料在工程领域中发挥着重要作用，它们具有重量轻、强度高、耐腐蚀、绝缘、隔热、隔音等优点，能够满足不同工程结构的需求。
随着科学技术的不断发展，复合材料的应用领域将会更加广泛，同时制造工艺也将会更加先进，为工程结构的设计和制造提供更多可能性。
什么叫复合材料
什么叫复合材料
复合材料是指由两种或两种以上的材料组合而成的新型材料，它具有各种原材
料的优点，同时又能弥补各种原材料的缺点。
复合材料广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑工程、体育器材等领域，因其轻质、高强度、耐腐蚀等特点而备受青睐。
首先，复合材料的组成通常包括增强材料和基体材料。
增强材料通常是指具有
较高强度和刚度的材料，如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等；而基体材料则是起粘合作用的材料，如树脂、金属、陶瓷等。
这两种材料的结合，使得复合材料具有了高强度、高刚度、低密度等特点。
其次，复合材料的制备工艺多样，常见的有手工层叠、预浸料成型、压缩成型、注塑成型等。
这些工艺在保证复合材料性能的同时，也能够满足不同形状、尺寸的需求，使得复合材料在各个领域都有着广泛的应用。
另外，复合材料的优点还包括耐腐蚀、耐磨损、抗冲击等特性，这些使得复合
材料在航空航天领域得到了广泛的应用。
例如，飞机的机身、机翼、螺旋桨等部件都广泛采用了复合材料，因为它们能够减轻飞机重量，提高飞行性能，同时还能够延长使用寿命。
此外，复合材料还在汽车制造领域有着重要的应用。
汽车的车身、发动机罩、
座椅等部件都可以采用复合材料，以减轻汽车重量，提高燃油效率，降低尾气排放，满足环保要求。
总的来说，复合材料以其独特的性能优势，在各个领域都有着广泛的应用前景。
随着科技的不断进步，复合材料的制备工艺和性能将会得到进一步提升，相信它将会在未来的发展中扮演着越来越重要的角色。
复合材料
第一章绪论1、复合材料的定义、组成及分类①定义复合材料→是指将两种或两种以上的不同材料，用适当的方法复合成的一种新材料，其性能比单一材料性能优越。
②组成基体、增强材料、界面基体：起黏结作用，将增强材料黏合，起到均匀应力和传递应力的作用。
增强材料：承受力的组分界面：界面粘结力充分发挥其材料的性能使其大大优于单一材料的性能。
③分类A 按基体类型分类：⑴树脂基复合材料⑵金属基复合材料⑶无机非金属基复合材料B 按增强材料类型分类：⑴玻璃纤维复合材料（玻璃纤维增强的树脂基复合材料俗称玻璃钢）⑵碳纤维复合材料⑶有机纤维复合材料⑷陶瓷纤维复合材料C 按用途不同分类：⑴结构复合材料⑵功能复合材料2、复合材料的特性优点：㈠轻质高强㈡可设计性好㈢电性能好㈣耐腐蚀性好㈤热性能良好㈥工艺性能优良缺点：㈦弹性模量较低（易变形）㈧长期耐热性不足（不能高温下长期使用）㈨老化现象3、复合材料的应用及发展应用：⒈在航天航空方面的应用：轻质高强，使飞机的质量减轻，连接减少，速度提升，耗能减少。
⒉在交通运输方面的应用：汽车质量减轻，相同的条件下耗油量只是钢铁汽车的四分之一，而且受到撞击时复合材料能大幅度的吸收冲击能量，保护人员安全。
⒊在化学工业方面的应用：复合材料主要被用来制造防腐制品，因为聚合物复合基材料具有优良的耐腐性能，可用于制造各种管道，烟囱，地坪，风机，泵等。
⒋在电气工业方面的应用：因为复合基材料是一种优异的电绝缘材料，广泛的用于电机、电工器材制造。
例如：绝缘板、绝缘管、电机护环等。
⒌在建筑方面的应用：玻璃钢具有优异的力学性能、良好的隔热，隔音性能，吸水率低，耐腐蚀性好和很好的装饰性，因此是一种理想的建筑材料，建筑上玻璃钢被用作承重结构、围护结构、冷却塔、水箱、卫生洁具、门窗等。
耐海水性能，并能极大的减少金属钢筋对电磁波的屏蔽作用。
建筑物损坏修补材料等⒍在机械工业方面的应用：用于制造各种叶片、风机、各种机械部件、齿轮、皮带轮和防护罩等。
有关复合材料
复合材料的概念是指一种材料不能满足使用要求，需要由两种或两种以上的材料复合在一起，组成另一种能满足人们要求的材料，即复合材料。
玻璃钢（FRP）亦称作GRP，即纤维强化塑料，一般指用玻璃纤维增强不饱和聚脂、环氧树脂与酚醛树脂基体。
以玻璃纤维或其制品作增强材料的增强塑料，称谓为玻璃纤维增强塑料，或称谓玻璃钢。
由于所使用的树脂品种不同，因此有聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢之称。
质轻而硬，不导电，机械强度高，回收利用少，耐腐蚀。
可以代替钢材制造机器零件和汽车、船舶外壳等。
高强度高模量纤维的主要用途：①橡胶增强材料，主要用作轮胎帘子线；②缆绳类和工业织物，包括各种防护材料；③塑料增强材料；④石棉代用品。
无机高强度高模量纤维则主要用作塑料、陶瓷和金属基复合材料及碳—碳复合材料。
其中碳纤维除作结构材料外，还可用作密封材料、耐磨和绝热材料、烧蚀材料等。
芳纶全称为"聚对苯二甲酰对苯二胺"，其定义是：至少有85%的酰胺链(-CONH-)直接与两苯环相连接。
根据此定义，可把主要化学链和环链脂肪基的一般聚酰胺聚合物和其清楚的分开。
它是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能,其强度是钢丝的5～6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560度的温度下，不分解，不融化。
它具有良好的绝缘性和抗老化性能，具有很长的生命周期。
对位芳纶纤维是重要的国防军工材料，为了适应现代战争的需要，目前，美、英等发达国家的防弹衣均为芳纶材质，芳纶防弹衣、头盔的轻量化，有效提高了军队的快速反应能力和杀伤力。
在海湾战争中，美、法飞机大量使用了芳纶复合材料。
除了军事上的应用外，现已作为一种高技术含量的纤维材料被广泛应用于航天航空、机电、建筑、汽车、体育用品等国民经济的各个方面。
碳化硅纤维是以有机硅化合物为原料经纺丝、碳化或气相沉积而制得具有β-碳化硅结构的无机纤维,属陶瓷纤维类。
复合材料是什么意思
复合材料是什么意思
复合材料是一种由两种或两种以上的材料组合而成的新型材料，这些材料在组合后能够充分发挥各自的优点，形成一种具有特定性能的新材料。
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，而基体材料则通常是树脂、金属或陶瓷等。
复合材料的优点在于其具有轻质、高强度、耐腐蚀、耐磨损等特点，因此在航空航天、汽车制造、建筑材料、体育器材等领域得到了广泛的应用。
在航空航天领域，复合材料可以替代传统的金属材料，减轻飞机的重量，提高燃油效率，同时还能提供更好的机械性能和耐腐蚀性能。
在汽车制造领域，复合材料的使用可以减轻汽车的重量，提高燃油经济性，同时还可以提高车辆的安全性能和舒适性能。
除此之外，复合材料还具有设计自由度高、成型工艺灵活、易于加工成型等优点，因此在产品设计和制造过程中得到了广泛的应用。
在建筑材料领域，复合材料可以制成各种形状和结构的构件，满足建筑设计的多样化需求，同时还能提供更好的耐候性能和耐久性能。
总的来说，复合材料是一种具有很高综合性能的新型材料，它的应用领域非常广泛，可以满足不同行业的需求，为各种产品的设计和制造提供了更多的可能性。
随着科技的不断发展和进步，相信复合材料在未来会有更广阔的发展空间，为人类创造出更多的奇迹。
复合材料
第一章1复合材料有哪些优点？存在的主要问题是什么？（P6）2简述复合材料的组成？界面为什么也是一个重要组成？答：组成：基体，增强材料3谈谈复合材料的发展？答：复合材料是新材料领域的重要组成部分，与传统材料相比，复合材料具有：可设计性强、比强度比模量高、抗疲劳断裂性能好、结构功能一体化等一系列优越性能，是其他材料难以替代的功能材料和结构材料，是发展现代工业、国防和科学技术不可缺少的基础材料，也是新技术革命赖以发展的重要物质基础，复合材料已成为新材料领域的重要主导材料。
第二章2为什么玻璃纤维与块状玻璃性能不同？纤维的粗细对其强度有什么影响？为什么?答：玻璃纤维的结构与玻璃的结构本质上没有什么区别，都是一种具有短距离网络结构的非晶结构。
玻璃纤维的强度和模量主要取决于组成氧化物的三维结构。
玻璃是由二氧化硅的四面体组成的三维网络结构，网络间的空隙由钠离子填充，每一个四面体均由一个硅原子与其周围的氧原子形成离子键，而不是直接联到网络结构上。
网络结构和各化学键的强度可以通过添加其它金属氧化物来改变，由此可生产出具有不同化学性能和物理性能的玻璃纤维。
填充的Na或ca等阳离子称为网络改性物。
（P276. 玻璃纤维性能的主要特点是什么？..力学特性-脆性材料，拉伸强度高，但模量较低；纤维强度分散性较大，强度受湿度影响；..热性能-高温热处理后强度下降，导热系数低..耐介质性能-除HF外，对其他介质具有较好的耐腐蚀能力，受水侵蚀强度下降..电性能-与组分尤其是含碱量有关，具有良好的高频介电性能8什么是原纱、单丝、捻度、合股数、支数、特、旦？8. 什么是原纱、单丝、捻度、合股数、支数、特、旦？见p2910为什么玻璃布的强度比单丝强度要低的多？答：玻璃纤维的细度的影响因素：原料的熔融温度、漏板孔径、拉丝温度、拉丝速度等。
从理论上讲，玻璃纤维直径越细，其强度越高。
但实际生产中，单丝在拉丝过程中表面形成了很多微裂纹，使其强度远低于理论值。
复合材料(百度百科)
复合材料(Composite materials)，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。
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。
复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。
金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。
非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。
增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。
橡塑复合材料复合材料使用的历史可以追溯到古代。
从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。
20世纪40年代，因航空工业的需要，发展了玻璃纤维增强塑料（俗称玻璃钢），从此出现了复合材料这一名称。
50年代以后，陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。
70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。
这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，构成各具特色的复合材料。
[编辑本段]分类复合材料是一种混合物。
复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。
按其结构特点又分为：①纤维复合材料。
将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成。
如纤维增强塑料、纤维增强金属等。
②夹层复合材料。
由性质不同的表面材料和芯材组合而成。
通常面材强度高、薄；芯材质轻、强度低，但具有一定刚度和厚度。
分为实心夹层和蜂窝夹层两种。
③细粒复合材料。
将硬质细粒均匀分布于基体中，如弥散强化合金、金属陶瓷等。
④混杂复合材料。
由两种或两种以上增强相材料混杂于一种基体相材料中构成。
与普通单增强相复合材料比，其冲击强度、疲劳强度和断裂韧性显著提高，并具有特殊的热膨胀性能。
分为层内混杂、层间混杂、夹芯混杂、层内／层间混杂和超混杂复合材料。
60年代，为满足航空航天等尖端技术所用材料的需要，先后研制和生产了以高性能纤维（如碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维等）为增强材料的复合材料，其比强度大于4×106厘米（cm），比模量大于4×108cm。
什么是复合材料
什么是复合材料复合材料是由两种或更多种不同性质的材料经过结合制备而成的新型材料。
复合材料具有多个材料的优点，能够实现不同材料之间的协同作用，以获得更好的性能和功能。
复合材料由两个基本组成部分组成：增强材料和基体材料。
增强材料通常是纤维或颗粒，如碳纤维、玻璃纤维、陶瓷颗粒等，用于提供强度和刚度。
基体材料则是支撑和固定增强材料的介质，通常是聚合物、金属或陶瓷等，用于提供保护和连接。
复合材料的制备过程通常分为两个步骤：增强材料预处理和制备。
在增强材料预处理阶段，增强材料通常需要进行表面处理，以提高与基体材料的粘附性和连接性。
在制备阶段，通过层层堆积或浸渍法将增强材料与基体材料结合在一起，然后通过热固化或化学固化将其固化成为一体。
复合材料具有许多优点。
首先，复合材料具有优异的强度和刚度，远远超过传统的材料。
其次，复合材料具有较低的密度，重量轻，有助于减小结构的自重，提高运载效率。
此外，复合材料还具有良好的磨损性能、耐腐蚀性能和热稳定性能等。
复合材料在许多领域都有广泛的应用。
在航空航天领域，复合材料可以制作轻量化的飞机、导弹和航天器，以提高载荷能力和飞行性能。
在汽车工业中，复合材料可以制作汽车车身和零部件，以减轻重量和提高燃油效率。
在建筑领域，复合材料可以制作高强度、耐久性和绝缘性能优良的建筑材料。
尽管复合材料具有诸多优点，但也存在一些挑战。
首先，复合材料的制备过程较为复杂，需要严格的工艺控制和设备要求。
其次，复合材料的成本较高，只能用于一些对性能要求较高的特殊领域。
此外，复合材料的可回收性和环境友好性也需要进一步研究和改进。
总之，复合材料是一种具有优越性能和广泛应用前景的材料。
随着科技的不断发展，复合材料将在更多领域展示其独特的优势，为人们创造更加美好的生活。
复合材料
1.复合材料的定义和组成复合材料：将两种或两种以上的不同材料用适当的方法复合成的一种新材料，其性能比单一材料的性能优越。
复合材料由基体和增强材料组成。
2.基体的作用：将增强材料粘合成一个整体，起到均衡应力和传递应力的作用，是增强材料的性能得到充分的发挥，从而产生一种复合效应，是复合材料的性能大大优于单一材料的性能。
增强材料的作用：复合材料的主要承力组分，特别是拉伸强度、弯曲强度和冲击强度等力学性能主要有增强材料承担。
3.举一个复合材料的例子，说明其组成、结构与应用之间的关系。
玻璃纤维增强环氧树脂，承载载荷，传递载荷。
玻璃纤维是增强材料，环氧树脂是基体玻璃纤维是无机增强材料，是熔融物过冷时因黏度增加而具有固体物理机械性能的无定形物体，是各向同性的均相材料。
其化学组成主要是二氧化硅、三氧化硼。
玻璃纤维的拉伸强度很高，耐热性较高。
环氧树脂是分子中含有两个或两个环氧基基团的有机高分子化合物，其分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。
环氧树脂粘附力强，优良的力学性能，良好的电性能等。
玻璃纤维增强环氧树脂具有优良的的电绝缘性能，在高频下仍保持良好的介电性能，因此可作为高性能的电机、电器的绝缘材料，具有良好的透波性能，被广泛用于制造机载、地面雷达罩。
4.玻璃纤维的力学性能和和影响化学稳定性的因素有哪些？影响玻璃纤维力学性能的因素：①纤维的直径和长度②化学组成③存放时间④负荷时间影响玻璃纤维化学稳定性的因素：①玻璃纤维直径②化学组成5.玻璃纤维的生产方法有哪几种？主要区别是什么？玻璃纤维的生产方法有坩埚法和窑池法两种区别：坩埚法生产玻璃纤维主要由制球和拉丝两部分组成。
而池窑法省掉了制球工艺，且拉丝操作有稳定性好，断头飞丝少，单位能耗低等特点。
6.玻璃纤维的组成和作用？首先，玻璃纤维是以SiO2,,B2O3为骨架，对玻璃纤维的性质和工艺特点起决定作用。
加入碱金属氧化物如Na2O，K2O 等能降低玻璃的熔化温度和熔融粘度使玻璃溶液中的气泡易排除。
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复合材料复习资料
一简答证明题
1复合材料的概念：
复合材料是有两种或多种不同性质的材料用物理和化学方法在宏观尺度上组成的具有新性能的材料。
2复合材料的种类：
（1）颗粒复合材料，由颗粒增强材料和基本组成。
（2）纤维增强复合材料，由纤维和基本组成。
（3）层合复合材料，由多种片状材料层合而成。
3 复合材料的优缺点：
优点：比强度高，比模量高，材料具有可设计性，制作工艺简单成本较低，某些复合材料的而稳定性好，高温性能好，各种复合材料还具有各种不同的优良性能，例如抗疲劳性，抗冲击性，透电磁波性，减振阻尼性和耐腐蚀性等。
缺点：材料各向异性严重，材料性能分散程度较大，材料成本较高，有些复合材料韧性较差，机械连接较困难。
4复合材料的应用：
航空航天工程的应用，建筑工程中的应用，兵器工业中的应用，化学工程中的应用，车辆制造工业中的应用，电气设备中的应用，机械工程中的应用，体育器械中的应用，医学领域中的应用。
4 C ij对称性：
由dW=C ijεj dεi对两边求偏导
=C ij =C ji
因应变势能密度W的微分与次序无关，所以有 C ij=C ji，即刚度系数矩阵C具有对称性。
5，独立常数
对于正交各向异性材料，只有9个独立弹性数具有以下关系
即（i,j=1.2.3,但i j）
共有六个和E1，E2，E3
ij
二计算题
1单层板任意方向应力---应变关系
3-2已知玻璃/环氧单层材料的E 1=4.8MPa,E2=1.6 MPa,=0.27,
G 12=0.80MPa,受有应力=100MPa,=-30MPa,=10MPa,求应变。
3-3已知单层板材料受应力=50MPa,=20Pa,=-30MPa，求角时的,,分量。
3-4已知玻璃/环氧单层材料的E 1=3.9MPa,E2=1.3 MPa,=0.25,
G 12=0.42MPa,求S ij,Q ij
2层合板刚度（层板理论） 90/0
5-2略
5-6已知
Q 11=5.50MPa,Q22=1.30MPa,Q12=0.50MPa,Q66=MPa,每层t=0.10cm,求90/090/0 4层层合板的所有刚度系数。
5-7已知单层板弹性常数E 1=9.6MPa，E2=2.40MPa,=0.40,
G
12=1.00MPa,求正交铺设5层对称层合板（每层t1=0.1cm）0900的所有刚度系数。
5-8已知上题弹性常数的层合板，求正交铺设6对称层合板（每层t1=0.1cm）
0900的所有刚度系数。
3层合板强度（屈服极限）强度准则
6-1已知三层层合板梁长 200mm，宽 10mm，单层E 1=5.0MPa,E2=1.0 MPa,=0.40, G
12=2.0MPa,铺设顺序为090 1mm,两端作用拉力P=5000，求各层应力分布。
6-4设有三层正交铺设层合板如图6-2所示，总厚度为t，外层厚为t/12，内层厚为
t，材料为硼/环氧，受轴向拉力Nx作用，E 1=2.0105 MPa,E2=2.0
MPa,=0.30, G 12=6MPa,Xt=1.0MPa，Xc=1.0MPa，
Yt=1.0MPa，Yc=1.0MPa，S=60MPa，试求层合板极限载荷（Nx/t）.
4单层复合材料细观力学（串并联，弹性常数）
11-2已知E f=7.50MPa ,E m=3.50MPa,f=0.22,m=0.35,试用串联和并联模型计算单向复合c f=50和60时G12的值
11-4已知玻璃/环氧复合材料的f=0.25 ,m=0.35, c f=70, E m=3.50102MPa，
E 1=5.0MPa，试用串联和并联模型计算E2和。
11-6已知单层板复合材料的f=5.010-6-1，m=5.010-5-
1,E f=8.0MPa,E m=3.0102MPa，
=0.25,m=0.35, c f=50和70,试求材料的
f
热碰撞系数1，2。