复合材料概论总论
复合材料概论
复合材料概论1.复合材料的定义：复合材料是一个连续物理相与一个连续分散相的复合，也可以是两个或者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时才称为复合材料。
2.复合材料的结构：三个“结构层次”：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（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（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）。
3、复合材料与传统材料的不同：复合材料既能保持原组分材料的重要特性，又可通过复合效应使各组分的性能相互补充，获得传统材料不具备的许多优良性能。
4.金属基复合材料组成特点：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金属基复合材料具有决定性的影响。
因此要获得高性能的金属基复合材料必须选用高强度的铝合金为基体。
5.无机凝胶材料主要包括水泥、石膏、菱苦土和水玻璃等。
6.聚合物基体的种类：不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂及各种热塑性聚合物。
7.聚合物基体的组分：主要组分是聚合物，其他组分油固化剂、增韧剂、稀释剂、催化剂等。
8.聚合物基体的作用：基体材料通过与增强材料界面间的粘接成为一个整体，并以剪应力的形式向增强材料传递载荷，保护增强材料免受外界环境的作用和物理损伤。
9.不饱和树脂聚酯的固化特点：不饱和聚酯树脂的固化是一个放热反应，其过程可以分三个阶段：a.胶凝阶段：从加入促进剂到树脂变成凝胶状态的一段时间，影响凝胶时间的因素有很多，如阻聚剂、引发剂和促进剂的量，环境温度和湿度、树脂的体积、交联剂蒸发损失等。
b.硬化阶段：硬化阶段是从树脂开始凝胶到一定硬度，能把制品从模具上取下为之的一段时间。
c.完全固化阶段：通常在室温下进行，并用后处理的方法来加速，这段时间越长，制品吸水率越小，性能越好。
10.玻璃纤维的结构：玻璃纤维的结构假说有“微晶结构假说”和“网络结构假说”。
复合材料概论绪论
• 第三代：1980年到1990年，碳纤维增强金属基复合材料
以铝基复合材料的应用最为广泛。
• 第四代：1990年以后，主要发展多功能复合材料，
如智能复合材料和梯度功能材料等。
复合材料概论绪论
35
六、复合材料的分类
(1) 强调基体
即强调了基体材 料的种类和特征
酚醛树脂基复合材料、 铝合金基复合材料等
晶须/陶瓷基复合材料
粒子填充塑料
金 玻 纤维
属 材
璃 颗粒
纤维/树脂基复合材料
料
纤维 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
碳
炭黑
颗粒/橡胶；颗粒/树脂基
有机 高分 子材
料
有机纤维 塑料 橡胶
金属/塑料
复合材料概论绪论
纤维/树脂基复合材料
43
各种材料的发展状况
玻璃钢和树脂基复合材料 非常成熟
复合材料概论绪论
45
复合材料的性能比较
性能：取决于基体相、增强相种类及数量，其次是 它们的结合界面、成型工艺等。
1、主要取决于增强相的性能 ⑴.比强度、比刚度高 ⑵.冲击韧性和断裂韧性高 ⑶.耐疲劳性好 ⑷.减震性 ⑸.热膨胀系数小
复合材料概论绪论
裂纹扩展示意图 46
各种材料的比强度和比模量
分散相
金属材料
连续相 无机非金属材料
有机高分子材料
金 金属纤维 纤维/金属基复合材料
属 材
金属晶须
晶须/金属基复合材料
料 金属片材
钢丝/水泥复合材料 晶须/陶瓷基复合材料
增强橡胶 金属/塑料板
纤维 纤维/金属基复合材料 纤维/陶瓷基复合材料
无 机 非
【复合材料概论】复习重点应试宝典
【复合材料概论】复习重点应试宝典第⼀章总论1、名词：复合材料基体增强体结构复合材料功能复合材料复合材料(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。
包围增强相并且相对较软和韧的贯连材料，称为基体相。
细丝(连续的或短切的)、薄⽚或颗粒状，具有较⾼的强度、模量、硬度和脆性，在复合材料承受外加载荷时是主要承载相，称为增强相或增强体。
它们在复合材料中呈分散形式，被基体相隔离包围，因此也称作分散相。
结构复合材料：⽤于制造受⼒构件的复合材料。
功能复合材料：具有各种特殊性能（如阻尼，导电，导磁，换能，摩擦，屏蔽等）的复合材料。
2、在材料发展过程中，作为⼀名材料⼯作者的主要任务是什么？（1）发现新的物质，测试其结构和性能；（2）由已知的物质，通过新的制备⼯艺，改变其显微结构，改善材料的性能；（3）由已知的物质进⾏复合，制备出具有优良性能的复合材料。
3、简述现代复合材料发展的四个阶段。
第⼀代：1940-1960 玻璃纤维增强塑料第⼆代：1960-1980 先进复合材料的发展时期第三代：1980-2000 纤维增强⾦属基复合材料第四代：2000年⾄今多功能复合材料（功能梯度复合材料、智能复合材料）4、简述复合材料的命名和分类⽅法。
增强材料+（/）基体+复合材料按增强材料形态分：连续纤维复合材料，短纤维复合材料，粒状填料复合材料，编织复合材料；按增强纤维种类分类：玻璃纤维复合材料，碳纤维复合材料，有机纤维复合材料，⾦属纤维复合材料，陶瓷纤维复合材料，混杂复合材料（复合材料的“复合材料”）；按基体材料分类：聚合物基复合材料，⾦属基复合材料，⽆机⾮⾦属基复合材料；按材料作⽤分类：结构复合材料，功能复合材料。
5、简述复合材料的共同性能特点。
(1)、综合发挥各组成材料的优点，⼀种材料具有多种性能；(2)、复合材料性能的可设计性；(3)、制成任意形状产品，避免多次加⼯⼯序。
复合材料概论个人整理版(考试专用)
第一章总论1.1 复合材料的发展概况第一代：1940年到1960年，玻璃纤维增强塑料；第二代：1960年到1980年，先进复合材料的发展时期；第三代：1980年到1990年，纤维增强金属基复合材料；第四代：1990年以后，多功能复合材料。
纵观复合材料的发展过程，可以看到：早期发展出现的复合材料，由于性能相对比较低，生产量大，使用面广，可称之为常用复合材料。
后来随着高技术发展的需要，在此基础上又发展出性能高的先进复合材料。
1.2 复合材料的定义什么是复合材料? (Composition Materials , Composite)复合材料是由两种或两种以上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。
复合材料＝基体(连续相)＋增强材料(分散相)1.3 复合材料的命名复合材料在世界各国还没有统一的名称和命名方法，比较共同的趋势是根据增强体和基体的名称来命名，通常有以下三种情况：（1）强调基体时以基体材料的名称为主如树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料等。
（2）强调增强体时以增强体材料的名称为主如玻璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料、陶瓷颗粒增强复合材料等。
（3）基体材料名称与增强体材料并用。
这种命名方法常用来表示某一种具体的复合材料，习惯上把增强体材料的名称放在前面，基体材料的名称放在后面。
例如：“玻璃纤维环氧树脂复合材料”，或简称为“玻璃/环氧复合材料”。
碳纤维和金属基体构成的复合材料叫“金属基复合材料”，也可写为“碳/金属复合材料”。
碳纤维和碳构成的复合材料叫“碳/碳复合材料”。
国外还常用英文编号来表示，如MMC（Metal Matrix Composite）表示金属基复合材料，FRP （Fiber Reinforced Plastics）表示纤维增强塑料，而玻璃纤维/环氧则表示为GF/Epoxy, 或G/Ep(G-Ep)1.4 复合材料的分类按增强材料形态分类：连续纤维复合材料、短纤维复合材料、粒状填料复合材料、编织复合材料、其他: 层叠、骨架、涂层、片状、天然增强体按增强纤维种类分类：玻璃纤维复合材料、碳纤维复合材料、有机纤维复合材料、金属纤维复合材料、陶瓷纤维复合材料、混杂复合材料。
复合材料概论
复合材料概论第一章总论1.复合材料的定义答：用经过选择的、含一定数量比的两种或两种以上的不同性能、不同形态的组分（或称组元）材料通过人工复合组合而成的多相、三维结合且各相之间有明显界面的、具有特殊性能的材料。
它既保持了原组分的主要特点，又显示了原组分材料所没有的新性能。
2.复合材料的发展进程(四代的发展)答：第一代复合材料（玻璃纤维增强塑料）第二代复合材料(碳纤维增强塑料)第三代复合材料（纤维增强金属基复合材料）第四代复合材料（多功能复合材料）3.复合材料的特点答：a.复合材料的组分和相对含量是由人工选择和设计的b.复合材料是以人工制造而非天然形成的（区别于具有某些复合材料形态特征的天然物质）c.组成复合材料的某些组分在复合后仍然保持其固有的物理和化学性质（区别于化合物和合金）.d.复合材料是各组分之间被明显界面区分的多相材料e.复合材料的性能取决于各组成相性能的协同。
复合材料具有新的、独特的和可用的性能，这种性能是单个组分材料性能所不及或不同的。
4.复合材料结构及分类答：(1)复合材料是由基体相、增强相和界面组成。
这三相的结构与性质、它们的配置方式和相互作用以及相对含量决定了复合材料的性能。
(2)5.相关符号的代表意义答：MMC（Metal Matrix Composite）表示金属基复合材料，FRP（Fiber Reinforced Plastics）表示纤维增强塑料GF/Epoxy, 或G/Ep(G-Ep) 表示玻璃纤维/环氧第二章1.复合材料中基体的作用答：1.将纤维粘合为整体并使纤维固定，在纤维间传递载荷，并是载荷均衡；2.决定复合材料的一些性能，如高温使用性能、层间剪切性能、耐介质性能（耐水、耐化学性能）等；3.决定复合材料成型工艺方法及工艺参数选择；4.保护纤维免受各种损伤。
2.金属基体选择遵循原则答:（1）金属基复合材料的使用要求（2）金属基复合材料组成特点（3）基体金属与增强物的相容性3.常见金属基体的类型答:（1）结构用金属基复合材料的基体a.用于450 ︒C以下的轻金属基体b.用于450-700 ︒C的复合材料的金属基体c.用于1000 ︒C以上的高温复合材料的金属基体（2）功能用金属基复合材料的基体。
材料科学与工程之复合材料总论
④金属纤维复合材料
作增强纤维的金属主要是强度较高的高熔点金属钨、 钼、钢、不锈钢、钛、铍等，它们能被基体金属润湿，也 能增强陶瓷。
Ａ、金属纤维金属复合材料：研究较多的增强剂为钨钼丝， 基体为镍合金和钛合金。
Ｂ、金属纤维陶瓷复合材料：利用金属纤维的韧性和抗拉 能力改善陶瓷的脆性。
19
材料的优缺点组合示意图
20
因此复合材料必须通过对原材料的选择，各组分分 布的设计和工艺条件的保证等，以使原组分材料的优点 互相补充，同时利用复合材料的复合效应使之出现新的 性能，最大限度地发挥优势。
21
综上所述，复合材料应具有以下三个特点： (1)复合材料是由两种或两种以上不同性能的材料组元通 过宏观或微观复合形成的一种新型材料，组元之间存在着明 显的界面。 (2)复合材料中各组元不但保持各自的固有特性而且可最 大限度发挥各种材料组元的特性，并赋予单一材料组元所不 具备的优良持殊性能。
1
目录
第一章 总论
第二章 复合材料的基体材料
第三章 复合材料的增强材料
第四章 复合材料的界面
第五章 复合材料的成型工艺
第六章 金属基复合材料
第七章 陶瓷基复合材料
第八章 复合材料基本特性、应用及其研究现状
第九章 功能复合材料
2
第一章 总论
3
材料分类：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料 各有千秋 扬长避短
1、纤维增强复合材料： a.连续纤维复合材料：作为分散相的长纤维的两个端点都
位于复合材料的边界处； b.非连续纤维复合材料：短纤维、晶须无规则地分散在基
体材料中；
பைடு நூலகம்32
2、颗粒增强复合材料：微小颗粒状增强材料分散在基体中； 3、板状增强体、编织复合材料：以平面二维或立体三维物 为增强材料与基体复合而成。 其他增强体：层叠、骨架、涂层、片状、天然增强体
复合材料概论 复习 重点
第一章总论一．复合材料是由两种或两种以上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。
★二．复合材料的命名和分类★1．按增强材料形态分类(1)连续纤维复合材料:作为分散相的纤维，每根纤维的两个端点都位于复合材料的边界处;(2)短纤维复合材料:短纤维无规则地分散在基体材料中制成的复合材料;(3)粒状填料复合材料:微小颗粒状增强材料分散在基体中制成的复合材料;(4)编织复合材料:以平面二维或立体三维纤维编织物为增强材料与基体复合而成的复合材料。
2. 按增强纤维种类分类(1)玻璃纤维复合材料;(2)碳纤维复合材料;(3)有机纤维(芳香族聚酰胺纤维、芳香族聚酯纤维、高强度聚烯烃纤维等)复合材料;(4)金属纤维(如钨丝、不锈钢丝等)复合材料;(5)陶瓷纤维(如氧化铝纤维、碳化硅纤维、硼纤维等)复合材料。
如果用两种或两种以上纤维增强同一基体制成的复合材料称为混杂复合材料3．按基体材料分类(1)聚合物基复合材料:以有机聚合物(主要为热固性树脂、热塑性树脂及橡胶)为基体制成的复合材料;(2)金属基复合材料:以金属为基体制成的复合材料，如铝基复合材料、钛基复合材料等;(3)无机非金属基复合材料:以陶瓷材料(也包括玻璃和水泥)为基体制成的复合材料。
4.按材料作用分类(1)结构复合材料:用于制造受力构件的复合材料;(2)功能复合材料:具有各种特殊性能(如阻尼、导电、导磁、换能、摩擦、屏蔽等)的复合材料。
三．复合材料是由多相材料复合而成，其共同的特点是:★(1)可综合发挥各种组成材料的优点，使一种材料具有多种性能，具有天然材料所没有的性能。
(2)可按对材料性能的需要进行材料的设计和制造。
例如，针对方向性材料强度的设计，针对某种介质耐腐蚀性能的设计等。
(3)可制成所需的任意形状的产品，可避免多次加工工序。
四．影响复合材料性能的因素很多，主要取决于①增强材料的性能、含量及分布状况，②基体材料的性能、含量，以及③增强材料和基体材料之间的界面结合情况，作为产品还与④成型工艺和结构设计有关。
复合材料概论
《复合材料概论》
xx年xx月xx日
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技术复合材料的应用领域复合材料的发展趋势与挑战结论与展望
01复合材料概述源自VS复合材料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组成，具有新性能和新功能的材料。
分类
根据不同的组成材料和制造方法，复合材料可分为金属基复合材料、非金属基复合材料和纳米复合材料等。
热压时间
热压时间也是热压成型过程中的一个重要因素，过长或过短的热压时间都会影响制品的质量和性能。
注射成型技术
01
注射成型是一种将树脂、纤维和其他添加剂在高温高压下注入模具中，制成复合材料制品的工艺。注射成型可以快速、高效地生产出形状复杂、尺寸精确的复合材料制品。
注射成型技术
树脂类型与粘度
02
注射成型过程中需要选择流动性好、粘度低的树脂，以便于注射和充模。
建筑领域
桥梁结构
复合材料可用于建筑外墙的保温和装饰。
建筑外墙
复合材料可用于室内装饰，如地板、墙板等。
室内装饰
复合材料在体育器材中得到应用，如碳纤维自行车架、高尔夫球杆等。
体育器材
复合材料在医疗器械中得到应用，如人工关节、牙科种植物等。
医疗器械
复合材料在电子产品中得到应用，如手机外壳、笔记本电脑外壳等。
总结复合材料的优势与挑战
展望新材料研发：随着科技的不断进步，未来将会有更多新型复合材料出现，满足更多应用需求。绿色环保：环保意识日益增强，未来复合材料将更加注重环保和可持续发展。高性能化：对复合材料的性能要求越来越高，未来将会有更多高性能复合材料问世。建议加强基础研究：加大对复合材料基础研究的投入，提升自主创新能力。推广应用：积极推广复合材料在各领域的应用，促进其产业发展。加强国际合作：加强与国际先进技术交流合作，共同推动复合材料的发展。
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。
复合材料概论
复合材料概论
复合材料是指由两种或两种以上的基体构成的综合材料，具有单体材料无法比拟的机械性能及其它物理性能。
复合材料大致可分为有机复合材料、无机复合材料和特殊复合材料三大类。
有机复合材料是指由有机无机混合物、聚合物、天然高分子或其它有机材料构成的复合材料，如树脂基复合材料、橡胶复合材料、植物维纶复合材料等。
无机复合材料是指由非金属无机金属基体、非金属无机非金属基体、金属无机金属基体等构成的复合材料，其中矿物复合材料是最常用的类型，它由无机矿物和高分子的共混体构成。
特殊复合材料是指特定用途的复合材料，比如水性复合材料、芯片复合材料等。
复合材料和许多其它传统材料不同，它具有非常糟糕的机械性能，能有效保护结构性能，并保证了质量和外观的美观性。
它的定义不仅是有效利用存在的资源，还可以开发新的功能，可以使复合材料成为许多行业的必备材料。
近年来，由于现代技术的进步，复合材料获得了大量的研究，可以用于汽车、航空航天、海洋等行业，并且复合材料还在不断地发展和改进，使用户可以获得更好的性能和效率。
复合材料概论笔记(武汉理工大学复合材料概论上课笔记,考试资料)
复合材料笔记第一章总论1.复合材料定义：复合材料是由两种或两种以上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。
在复合材料中，通常有一相为连续相，称为基体；另一相为分散相，称为增强材料。
2.复合材料的分类：1.按增强材料的形态分类1)连续纤维复合材料2)短纤维复合材料3)粒状填料复合材料4)编织复合材料2.按增强纤维的种类分类1)玻璃纤维复合材料2)碳纤维复合材料3)有机纤维复合材料4)金属纤维复合材料5)陶瓷纤维复合材料此外，如果用两种或两种以上纤维增强同一基体制成的复合材料称为混杂复合材料。
3.按基体材料分类1)合物基复合材料2)金属基复合材料3)无机非金属基复合材料4.按材料作用分类①结构复合材料（用于制造受力构件的复合材料）②功能复合材料（具有各种特殊性能的复合材料）3.复合材料的特点①综合发挥各种组成材料的优点，使一种材料具有多种性能，具有天然材料所没有的性能。
②可按对材料性能的需要进行材料的设计和制造。
③可制成所需的任意形状的产品，可避免多次加工次序。
性能的可设计性是复合材料的最大特点。
4.影响复合材料性能的因素有：增强材料的性能、含量及分布状况，基体材料的性能、含量，以及它们之间的界面结合情况，作为产品还与成型工艺和结构设计有关。
5.聚合物基复合材料的主要性能1)比强度大、比模量大2)耐疲劳性好3)减震性好4)过载时安全性好5)具有多种功能性（①耐烧蚀性好—较高的比热、熔融热和气化热②有良好的摩擦性能，包括良好的摩阻特性及减摩特性③高度的电绝缘性能④优良的耐腐蚀性能⑤有特殊的光学、电学、磁学的特性）6)有很好的加工工艺性6.金属基复合材料的主要性能1)高比强度、高比模量2)导热、导电性能3)热膨胀系数小、尺寸稳定性好4)良好的高温性能5)耐磨性好6)良好的疲劳性能和断裂韧性7)不吸潮、不老化、气密性好7.陶瓷基复合材料的主要性能陶瓷材料强度高、硬度大、耐高温、抗氧化，高温下抗磨损性好、耐化学腐蚀性优良、热膨胀系数和相对密度小。
复合材料概论
1、复合材料：是由两种或者两种以上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、反玻璃化：许多无机玻璃可以通过适当的热处理使其由非晶态转变为晶态，这一过程称为反玻璃化。
3、不饱和聚酯树脂：是指由线型结构的，主链上同时具有重复酯键及不饱和双键的一类聚酯物。
4、热塑性树脂：是指具有线型或支链型结构的那一类有机高分子化合物，这类聚合物可以反复受热软化，而冷却后变硬。
5、增强材料：在复合材料中，凡是能提高基材料力学性能的物质，均称为增强材料。
6:、微晶结构假说：微晶结构假说认为玻璃是由硅酸或二氧化硅的微晶子组成，在微晶子之间由硅酸块过冷溶液所填充。
7、网络结构假说：认为玻璃是由二氧化硅的四面体氧硅三面体或硼氧三面体相互连成不规则三维网络，网络的空隙由Na、K、Ca、Mg等填充。
8、捻度：捻度是指单位长度内纤维与纤维之间所加的转数，以捻/米为单位。
9、碳纤维：是由有机纤维经固相反应转变而成的纤维状聚合物碳，是一种非金属材料。
10、复合材料的界面：指基体与增强物之间化学成分有显著变化的构成彼此结构的能起载荷传递作用的微小区域。
11、RTM成型工艺：RTM是由计量设备分别从储桶内抽出，经静态混合器混合均匀，注入事先铺有玻璃纤维增强材料的密封模内，经固化、脱模后加工而成制品。
12、缠绕工艺：将浸过树脂胶液的连续纤维或布带按照一定规则缠绕到芯模上，然后固化脱模成为增强塑料制品的工艺过程。
13、金属基复合材料：是以金属为基体，以高强度的第二相为增强体而制得的复合材料。
14、固体电阻：把碳等导电粒子分散在陶瓷等绝缘性基体中制成的电阻叫固相电阻。
15、碳/碳复合材料：由碳纤维或者各种碳织物增强碳或石墨化的树脂碳以及化学气相沉积碳所形成的复合材料。
16:、化学蒸气沉积法：将甲烷之类的烃类气体混合氢氩之类的载气于1000—1100度进行热分解，在胚体的空隙中沉碳。
1、复合材料的共同特点是是什么？答：1）综合发挥各种组成材料的优点，使一种材料具有多种性能具有天然材料所没有的性能；2）可按对材料性能的需要进行材料的设计与制造；3）可制成所需的任意形状的产品，可避免多次加工工序。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2020/9/17
13
1.5.4 工艺特性
不同复合材料成型及加工工艺差别很大， 但各类复合材料相对于其所用的基体材料而 言，成型与加工工艺并不复杂，有时很简单。 如：
RMC、MMC、CMC可整体成型，可大大 减少结构中的装配零件数量，提高构件的质 量和使用可靠性；
短纤维或颗粒增强MMC，可采用传统的 金属工艺进行制备和二次加工。
2020/9/17
16
1.6.1 航空航天领域中的应用
复合材料的高比强度、高比模量、良好 的抗疲劳损伤、独特的可设计性，可使飞行 器显著提高结构效率和寿命，减轻重量，改 善气动力性能，同时在隐身、智能、结构综 合等方面显示巨大的潜力。
2020/9/17
17
国外军用飞机上应用情况
2020/9/17
2020/9/17
14
1.5.5 影响复合材料性能的主要因 素
增强材料的性能； 基体材料的性能； 含量及其分布状况； 界面结合情况； 作为产品还与成型工艺和结构设计。
2020/9/17
15
1.6 复合材料的应用
目前复合材料已大量应用在航空航天、 国防、建筑、化工、能源、体育等国民经济 经济各领域。
比强度、比模量高；
耐磨性好（MMC、C/C复合材料）；
抗疲劳性能好，通常金属材料的疲劳强度 极限/拉伸强度=30-50%，而CFRP的疲劳强度 极限/拉伸强度=70-80%；
抗冲击能力强（如：RMC）； 高温性能好（如：MMC、C/C复合材料）
2020/9/17
11
表1-1 传统金属材料与复合材料性能比较
18
续 表
2020/9/17
19
国外民用飞机上复合材料的应用
2020/9/17
20
波音767用复合材料
2020/9/17
21
某飞机垂尾使用复合材料减轻的重量
美国90年就计划到20世纪末在先进作战飞机上复合材料 的用量将占结构总重量的26%—65%。每架飞机平均使 用2.4-4.5t，年增长率8%-20%，到2000年先进复合材料 在飞机上的用量超过3万t.
2020/9/17
8
1.5 复合材料的特性
复合材料能构保持原组分材料的部分特性 和优点的同时取长补短，从而可获得比单一 组分材料更为优异的性能。
复合材料主要特性 1）性能可设计性
2）力学性能
3）物理性能
4）工艺特性
性能的可设计性是复合材料最大特点。
2020/9/17
9
1.5.1 性能可设计性
复合材料概论
主讲教师：黄龙男
课程要求
学时：20学时 参考书
1）王荣国，《复合材料概论》，哈尔滨 工业大学出版社；
2）周曦亚，《复合材料》，化学工业出 版社
课堂纪律：不迟到、不讲话
考核范围和形式：开卷
2020/9/17
2
主要内容
总论 基体 增强材料 树脂基复合材料 金属基复合材料 陶瓷基复合材料 C/C复合材料
复合材料最显著的特性是其性能（主要指 力学性能、物理性能和工艺性能）在一定范围 内具有可设计性。
选择基体、增强体的类型及其含量；
增强体在基体中的排列方式；
基体与增强体之间的界面性能。
来获得常规材料难以提供的某一性能或综 合性能 。
例如：FRP
2020/9/17
10
1.5.2 力学性能
与传统材料相比，复合材料一般具有优异 的力学性能，主要表现在
2020/9/17
5
1.2 复合材料发展概况
复合思想的产生：单一材料无法满足人们 对结构性能的要求
自古有之 近代复合材料 现代复合材料 我国发展现状
2020/9/17
6
1.3 复合材料的组成
2020/9/17
7
1.4 复料形状分类 3) 按基体材料分类
2020/9/17
22
直升飞机上应用
金属桨叶的寿命一般不超过3000h，而复合材 料桨叶的寿命可达10000h以上。1987年第一架全复 合材料飞机——波音公司的360直升机，被称为直 升机技术的第二次革命。
2020/9/17
23
航天器结构对材料的要求
发射时，航天器受到很大的加速度过载和 强烈的振动，要求材料有足够的强度；
材料
C/环氧 芳纶/环氧
B/环氧 碳化硅/环
氧 石墨纤维/
铝 钢
铝合金
钛合金
密度 g/cm3
1.6 1.4 2.1 2.0
2.2
7.8 2.8 4.5
抗拉强度 MPa
1800
拉伸模量 GPa
128
1500
80
1600
220
1500
130
比强度 *1e6/cm
11.3 10.7 7.6 7.5
比模量 *1e8/cm
太阳电池帆板：要求高比模量、低热变形，采 用碳/环氧材料；
空间平台材料：石墨/铝； 热结构材料：C/C、C/SiC、SiC/SiC； 隔热材料：SiC/SiO2防热瓦使用温度高达1260
为了避免航天器和发射系统共振，要求结构 有足够的刚度；
在轨运行中航天器处于高低温交变环境中， 某些部件（如卫星抛物线天线等）尺寸精度 要求很高，必须有尽可能小的热膨胀系数；
高真空及粒子、紫外辐射下具有足够的稳 定性；
返回式航天器结构，还要求防热、耐热。
2020/9/17
24
应用例
卫星天线：用石墨/环氧复合材料天线支撑桁架 比铝合金减重50%，可设计成零膨胀系数结构；
主要以介绍性能、成型方法、应用
2020/9/17
3
第一章 总论
复合材料？ 简历？ 复合材料的那些类型？ 复合材料的特性？ 用途？
2020/9/17
4
1.1 复合材料定义
复合材料（Composite material） 定义：由两种或两种以上物理化学性质不 同的物质，经人工组合而成的多相固体材料。
8 5.7 10.5 6.5
膨胀系数 *1e-6/K
0.2 1.8 4.0 2.6
800
231
3.6
10.5
2.0
1400
210
1.4
2.7
12
500
77
1.7
2.8
23
1000
110
2.2
2.4
9.0
2020/9/17
12
1.5.3 物理性能
密度小：比强度、比模量高； 低膨胀系数小：热稳定性好,（如CFRP、 KFRP可设计成零膨胀结构）； 导电、导热性：导电和超导材料、散热结构； 抗冲刷、耐烧蚀：CMC、C/C复合材料； 阻尼性能：受力结构的自振频率除与形状有关 外，还同结构材料的比模量平方根成正比。减振 结构材料（CFRP）、隐身材料；