第一章复合材料的概念、分类及讲义其发展历程
第一章复合材料的概念分类及其发展历程
Ａ、热塑性玻璃钢
热塑性玻璃钢是以玻璃纤维为增强剂和以热塑性树脂 为粘结剂制成的复合材料。
Ｂ、热固性玻璃钢
热固性玻璃钢是以玻璃纤维为增强剂和以热固性树脂 为粘结剂制成的复合材料。
第一章复合材料的概念分类及其发展 历程
② 碳纤维复合材料
Ａ、碳纤维复合材料：作基体的树脂，目前应用最多的是环 氧树脂、酚醛树脂和聚四氟乙烯。
第一章复合材料的概念分类及其发展 历程
•目 录
第一章 复合材料的概念、分类及其发展历程
第二章 复合材料基本特性、应用及其研究现状
第三章 复合材料的基体材料
第四章 复合材料的增强材料
第五章 复合材料的成型工艺
第六章 功能复合材料
第七章 复合材料的复合原则及界面
第八章 陶瓷基复合材料
第九章 金属基复合材料
第一章复合材料的概念分类及其发展 历程
通过对各种定义、解释加以总结，复合材料应包括： 组元是人们根据材料设计的基本原则有意识地选择， 至少包括两种物理和力学性能不同的独立组元，其中一组元 的体积分数一般不低于20％，第二组元通常为纤维、晶须或 颗粒； 复合材料是人工制造的，而非天然形成的。 复合材料的性质取决于组元性质的优化组合，它应优 于独立组元的性质，特别是强度、刚度、韧性和高温性能。
第一章复合材料的概念分类及其发展 历程
•《材料大辞典》中关于复合材料的定义为： •复合材料是根据应用的需要进行设计，把两种以上的有机 聚合物材料，或无机非金属材料，或金属材料组合在一起， 使之互补性能优势，从而制成的一类新型材料。一般由基 体组元与增强材料或功能体组元所组成，因此亦属于多相 材料范畴。
第一章复合材料的概念分类及其发展 历程
最新第一章 复合材料的概念、分类及其发展历程
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
目录
第一章 复合材料的概念、分类及其发展历程
第二章 复合材料基本特性、应用及其研究现状
第三章 复合材料的基体材料
第四章 复合材料的增强材料
第五章 复合材料的成型工艺
第六章 复合材料的复合原子及界面
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１、复合材料的定义
什么是复合材料 (Composition Materials , Composite) ? 要给复合材料下一个严格精确而又统一的定义是很困难 的。概括前人的观点，有关复合材料的定义或偏重于考虑复 合后材料的性能，或偏重于考虑复合材料的结构
第七章 聚合物基复合材料
第八章 金属基复合材料
第九章 陶瓷基复合材料
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第十章 金属间化合物基复合材料
第一章 复合材料的概念、分类及其发展历程
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F．L. Matthews和Ｒ．D．Rawlings认为，复合材料 是两个或两个以上组元或相组成的混合物，并应满足下面 三个条件：
(1)组元含量大于5％； (2)复合材料的性能显著不同于各组元的性能， (3)通过各种方法混合而成。
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《复合材料》PPT课件
界面在复合材料中起到传递载荷、阻止裂纹扩展和调节内应力的作 用。
界面优化
通过改变界面形态、引入界面相容剂或采用表面处理技术等方法，可 改善界面性能，提高复合材料的综合性能。
03
复合材料的制备工艺
原材料选择与预处理
增强材料选择
如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等，具有高比强度、高比模量等 优点。
医疗器械
复合材料可用于制造医疗器械如手术器械、牙科 设备和医疗床等，具有轻质便携、X光透过性好 和耐消毒等优点。
能源领域
复合材料可用于制造风力发电机叶片、太阳能板 支架和石油管道等，具有耐候性强、抗腐蚀和轻 质高强等优点。
06
复合材料的未来发展趋势
新型复合材料研究进展
碳纳米管增强复合材料
具有优异的力学、电学和热学性能，广泛应用于航空航天、汽车 、电子等领域。
航天器结构
复合材料用于制造卫星、火箭和导弹等航天器的结构件，如碳纤维/环 氧树脂复合材料在卫星结构中的应用。
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发动机部件
复合材料可用于制造航空发动机的叶片、机匣和涡轮等部件，提高发动
机的推力和效率，如陶瓷基复合材料在发动机热端部件中的应用。
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。
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 。
桥梁和道路
复合材料可用于制造桥梁结构、道路护栏和标志牌等，具有耐久性强、维护成本低等优点 。
其他领域应用
1如网球拍、高尔 夫球杆和自行车车架等，具有轻质高强和良好的 力学性能。
《复合材料概论》课件
航天器结构材料
在卫星、火箭和空间站等航天器中， 复合材料用于制造结构件，如太阳能 电池板、卫星天线和推进器等。
汽车工业领域
汽车车身
复合材料可以减轻车身重量，提高燃油经济性和 降低排放，广泛应用于汽车车身制造。
汽车零部件
复合材料也可用于制造汽车零部件，如发动机罩 、车门和座椅骨架等。
汽车功能材料
复合材料在汽车功能件中也有广泛应用，如电池 外壳、传感器和油箱等。
THANKS
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冷却凝固。
金属基复合材料的制备方法 主要包括
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粉末冶金法：将增强材料与 金属粉末混合，然后进行热
压或烧结。
喷射沉积法：将增强材料与 金属熔体一起喷射并沉积在
冷却表面上。
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这些方法的选择取决于所需 的复合材料的性能和用途。
陶瓷基复合材料的制备
陶瓷基复合材料的制备方法 主要包括
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晶须增强法：将陶瓷晶须与 陶瓷基体混合，然后进行烧 结或热压。
体育器材领域
高性能运动器材
复合材料具有高强度、轻质和抗 冲击等特点，广泛应用于制造高 性能运动器材，如网球拍、滑雪 板和自行车等。
休闲运动器材
在休闲运动器材中，复合材料也 用于制造轻便、舒适和耐用的运 动装备，如泳镜、潜水服和滑水 板等。
建筑领域
建筑材料
复合材料可以用于制造轻质、高强度 的建筑材料，如复合板、玻璃纤维增 强水泥和碳纤维增强混凝土等。
良好的热性能和化学稳定性
复合材料在高温和恶劣环境下仍能保持较好 的性能。
抗腐蚀性
某些复合材料具有较好的耐腐蚀性能，能够 延长使用寿命。
易于加工和制造
复合材料的加工和制造相对简单，能够快速 成型，降低生产成本。
1.复合材料的历史.发展.应用解析
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第一章 总论
1.1 复合材料发展概况 1.2 复合材料命名与分类 1.3 复合材料的基本性能 1.4 复合材料结构设计基础
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复合材料的基本性能
复合材料的共同特点：
➢ 性能的可设计性。例如，针对方向性材料强度的设计，针
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航天飞机与复合材料
“发现号”
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“阿特兰蒂斯号 ”
“奋进号”
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航天飞机的三大件
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发现号航天飞机的组成
轨道行行器，最具代表性部分，长37.24m，高17.27m，翼展29.79m。 ➢ 前段:航天员座舱，分三层。上、中层可容纳8人，供航天员工作和休 息；下层为底舱，设置冷气管道、风扇、水泵、油泵和存放废弃物等。 ➢ 后段：垂直尾翼、三台主发动机和两台轨道机动发动机。主发动机在 起飞时工作。每台产生1668千牛的推力。轨道器中、后段外两侧是机翼。 ➢ 轨道器的头锥部和尾部，有用于轻微轨道调整的小发动机，共44台。 外挂燃料箱：长46.2m，直径8.25m，能装700多吨液氢液氧推进剂。 固体火箭助推器：两枚，在外贮箱两侧，长45m，直径约3.6m，每枚 可 产 生 15682 千 牛 的 推 力 ， 承 担 航 天 飞 机 起 飞 时 80% 的 推 力 。
铜雀台是如何构筑的？
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古代的复合材料
➢ 糯米石灰浆 ➢铜雀台的核桃油浸地砖 ➢草秸增强泥巴筑墙 ➢古代的灰油 (桐油+石灰)
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第一章复合材料的概念分类及其发展历程
第一章复合材料的概念分类及其发展历程复合材料是由两种或两种以上不同的成分构成的材料体系。
它以其各成分的优点相互补充、相互作用，达到材料性能的综合优良，被广泛应用于各个领域。
复合材料的分类主要依据是其增强相的特征，一般可分为颗粒增强复合材料、纤维增强复合材料和层状结构复合材料。
颗粒增强复合材料是将颗粒状的增强相与基体相结合而形成的材料。
增强相可以是金属颗粒、陶瓷颗粒、碳纳米管等。
颗粒增强复合材料具有良好的抗磨损性能、高硬度等特点，常用于制造耐磨材料、陶瓷刀具等。
纤维增强复合材料是以纤维为增强相的复合材料。
纤维可以是玻璃纤维、碳纤维、腈纶纤维等。
纤维增强复合材料具有高强度、高模量、低密度等特点，被广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
层状结构复合材料是通过将两种或两种以上的不同材料叠加起来形成的复合材料。
层状结构复合材料具有多种性能，如强度、刚度、导热性、耐磨性等，常用于制造电路板、涂层等。
复合材料的发展历程可以追溯到古代，但真正的发展始于20世纪。
20世纪50年代，随着塑料和树脂材料的应用，复合材料的发展进入了一个新阶段。
20世纪60年代，纤维增强塑料的出现推动了复合材料的应用。
20世纪70年代，碳纤维复合材料的出现使复合材料的强度和刚度得到了进一步提高。
20世纪90年代以后，复合材料的应用领域不断扩大，涉及到各个行业。
复合材料的发展主要受到科学技术的推动。
随着纳米技术、材料科学等领域的不断发展，复合材料的性能和应用范围将会有更大的突破。
预计未来的复合材料将更加轻量化、高强度、高性能，可以满足更多领域的需求。
综上所述，复合材料是由两种或两种以上不同的成分构成的材料体系，根据增强相的特征可分为颗粒增强复合材料、纤维增强复合材料和层状结构复合材料。
复合材料的发展历程起源于古代，但真正的发展始于20世纪，受到科学技术的不断推动。
未来的复合材料将更加轻量化、高强度、高性能，满足更多领域的需求。
复合材料的发展历程及其应用
二、 复合材料的发展历程
材料科学的发展经历了天然材 料、 无机非金属材料、 金属材料、 有 机合成材料、 复合材料这5个阶段。 其中， 无机非金属材料主要包括陶 瓷材料、 玻璃材料、 无机非金属涂层 材料等。 此类材料一般耐高温、 抗腐 蚀， 有些材料还有独特的光电特性。 硅酸盐材料主要指水泥、 玻璃、 陶瓷 等， 是传统的无机非金属材料。 而半 导体材料、 超硬耐高温材料、 发光材 料等是新型无机非金属材料。 复合 材料最早的原型， 可追溯到2000多年 前中国祖先， 曾采用黏性泥浆中加入 稻草做成土坯建造房子这一实例。 这实际上表明祖先们已使用稻草纤 维增强黏土的复合材料。 自然界中， 许多天然材料都可 看作是复合材料。 树木、 竹子是由 纤维素和木质素复合而成的。 纤维 素抗拉强度大， 但刚性小， 比较柔 软， 而木质素则把众多的纤维素粘 结成刚性体。 动物的骨骼是由硬而 脆的磷酸盐和软而韧的蛋白质骨胶 组成的复合材料。 人类很早就仿效 天然复合材料， 在生活和生产中制 成了初期复合材料。 例如在建筑房 屋时， 人们将麦秸或稻草掺入泥浆 中以增强泥土的强度； 在现代建筑 上大量使用的混凝土， 特别是钢筋 混凝土制成的复合材料等等。 近 代 复合 材 料 的 发 展 是 从 1932年玻璃纤维增强塑料问世开 始的。 上世纪30年代末期， 美国因
复合材料的发展历程及其应用
文/肖 艳
一、复合材料的含义
复合材料是一种多相材料， 可 由金属材料、 无机非金属材料和高 分子材料复合而成。 采用物理或化 学的方法， 使两种或两种以上材料 在相态与性能相互独立的形成下 共存于一体中， 以达到提高材料的 某些性能或互补其缺点和获得新 的性能为目的的特种材料。 这个定 义包括三层思考： 制造复合材料的 方法； 构成复合材料的基本组成单 元应是两种以上的材料(而不是像 合金或化合物基本组成单元是元 素)； 复合的目的， 是发挥两种或两 种以上组成材料的各自的长处， 又 在一定程度上克服它们彼此间固 有的一些缺点， 以达到提高该复合 材料的性能(或功能)。 在工程上， 复合材料通常是指 将一种材料人为均匀地分散在另 一种材料中， 以克服单一材料的某 些弱点， 使之优于各组分材料的综 合性能， 有时甚至成为各组分材料 所没有的优良性能的新材料。 凡是 由两种或两种以上性质不同的材 料， 通过各种工艺手段组合而成的 材料， 均可称为复合材料。 不同的非 金属材料之间， 不同的金属材料之 间； 非金属材料与各种不同的金属 材料之间都可以相互复合。 这种材 料既可以保持原材料的某些特征， 又能发挥复合后的新特点， 它可以 根据需要进行设计， 从而更能合理 地达到使用要求的目的。
复合材料的概念、分类及其发展历程
复合材料的发展阶段
20世纪初
随着工业革命的发展，人们开始研究复合材料的制备和应用。在这个阶段，人们开始使用 玻璃纤维和有机树脂制造复合材料，这些复合材料具有更高的强度和刚度，被广泛应用于 航空、航天、军事等领域。
20世纪中叶
随着科技的不断进步，复合材料的种类和应用范围不断扩大。在这个阶段，人们开始使用 碳纤维、硼纤维等高性能纤维制造复合材料，这些复合材料具有更高的强度、刚度和耐高 温性能，被广泛应用于航空、航天、汽车等领域。
复合材料能够提供高性能的运动 器材，如碳纤维自行车、高尔夫 球杆等，提高运动员的成绩和表
现。
轻量化体育器材
复合材料能够实现体育器材的轻 量化，如羽毛球拍、网球拍等， 提高运动员的灵活性和机动性。
安全防护器材
复合材料具有较好的抗冲击和抗 碰撞性能，能够提供安全防护器 材，如头盔、护具等，保护运动
员的安全。
用等方面。
提高性能与功能
未来复合材料将朝着更高性能、更多功能 的方向发展，以满足更加严苛的工程要求。
智能化与多功能化
随着智能化和多功能化需求的增加，复合 材料将进一步融合传感器、功能器件等， 实现一体化、智能化的应用。
THANKS
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抗疲劳性能
复合材料具有较好的抗疲劳性能， 能够承受反复的载荷变化，适用于 飞机和航天器的关键结构部件。
汽车工业领域的应用
汽车轻量化
定制化设计
复合材料能够显著减轻汽车重量，提 高燃油经济性和动力性能，降低排放。
复合材料具有Βιβλιοθήκη 好的可塑性和可设计 性，能够实现汽车定制化设计和制造。
安全性能
复合材料具有较好的抗冲击和抗碰撞 性能，能够提高汽车的安全性能。
第一章 复合材料的概念、分类及其发展历程
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１-1 复合材料的定义 复合材料(Composite materials)， 是由界面分明、物理化学性质不同的组 分材料，通过物理或化学的方法构成的 性能优越的多相材料。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。
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相（Phase）
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细观复合材料的分类
按连续相分类 非金属基复合材料 聚合物基复合材料 陶瓷基复合材料 金属基复合材料 碳基复合材料
热固性树脂 热塑性树脂
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细观复合材料的分类
按分散相分类
纤维增强 复合材料
颗粒增强 复合材料
晶须增强 复合材料
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纤维增强 复合材料
连续纤维增强
短纤维增强
纺织复合材料
纤维的两端达到制成的 复合材料构件的边界
复合材料导论
Introduction to Composite Materials
轻型产业学院 吴玲
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第一章 绪论 0 1 2 3 4 材料科学简介 复合材料的定义 复合材料的发展简史 复合材料的组成结构特点和分类 复合材料的性能
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复合材料导论
第一章 绪论
1-1 1-2 1-3 1-4 复合材料的定义和分类 复合材料的发展简史 复合材料的组成结构特点和分类 复合材料的性能
复合材料的命名
•强调基体材料：树脂基复合材料 •强调增强体材料：碳纤维增强复合材料 •基体与增强体材料共用：玻璃纤维增强 环氧树脂，玻璃纤维/环氧树脂，
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复合材料的命名
• • • • • • MMC (metal matrix composite) FRP (Fiber Reinforced composite) GF/Epoxy SiCf /Al SiCp /Al SiCw/Al
复合材料的定义、性能与分类.pptx
复合材料结构示意图
a)层叠复合 b)连续纤维复合 c)细粒复合 d)短切纤维复合
四、复合材料的性能
○比强度、比模量高 ○良好的抗疲劳性能 纤维复合材料，对缺口、应力集中敏感
性小，且纤维与基体界面能够阻止疲劳裂纹扩散，改变裂纹扩 展方向。
○ 优良的高温性能 铝合金在300℃时，强度由室温的
500MN/m2降到30～50MN/m2，而用碳纤维或硼纤维增强后， 300℃的强度与室温基本相同。
很明显，传统的单一材料无法满足以上综合要求， 不能满足现代科学技术发展的需要。
二、复合材料的定义
用经过选择的、含一定数量比的两种 或两种以上的组分（或称组元），通过 人工复合、组成多相、且各相之间有明 显界面的、具有特殊性能的固体材料。
复合材料的特点
➢两种或两种以上的化学相 ➢具有两种材料所不具备的优良性能 ➢人工设计出来的，具有可设计性
建筑上，复合门窗 交通上，汽车保险杠和轿车底板 体育娱乐方面，羽毛球拍、钓鱼竿、自行车中
的车架等
铝木复合门窗
汽车保险杠和底板、发动机 罩等，甚至全复合材料汽车
材料
牌号
铬钼钢 铝合金
钛 碳纤维 镁合金
低合金钢 6001/T6
纯钛 CFRP AM60
密度 /(g/cm3)
7.9 2.6~2.9
风力发电设备中风力发动机的叶片和支杆 核电站浓缩铀253的离心机转筒
5、海洋资源开发方面的应用
6、环境方面应用
通过设计，合理利用材料，节约加工能耗，降低 废弃边角料，延长工件和设施的使用寿命；用废 弃物如矿渣、木屑、废塑料、麦秆等制造复合材 料
废水治理厂的容器和管道、处理汽车尾气的高压 气瓶
（1） 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，最后加上“复合材料”
2024年第一章复合材料概述课件
2024年第一章复合材料概述课件一、教学内容本节课主要依据教材《复合材料》第一章“复合材料概述”部分，详细内容如下：1. 复合材料的定义及分类；2. 复合材料的性能特点；3. 复合材料的应用领域；4. 我国复合材料的发展现状及趋势。
二、教学目标1. 让学生掌握复合材料的定义、分类及性能特点；2. 使学生了解复合材料的应用领域及我国复合材料的发展现状；3. 培养学生运用复合材料知识解决实际问题的能力。
三、教学难点与重点教学难点：复合材料的性能特点及其应用领域。
教学重点：复合材料的定义、分类及我国复合材料的发展趋势。
四、教具与学具准备1. 教具：多媒体课件、实物样品；2. 学具：教材、笔记本、文具。
五、教学过程1. 导入：通过展示复合材料实物样品，引发学生对复合材料的兴趣，提出问题：“什么是复合材料？它有哪些独特的性能和应用？”2. 讲解：（1）复合材料的定义及分类；（2）复合材料的性能特点；（3）复合材料的应用领域；（4）我国复合材料的发展现状及趋势。
3. 例题讲解：讲解一道与复合材料性能特点相关的例题，引导学生运用所学知识解决实际问题。
4. 随堂练习：布置一道与复合材料应用领域相关的练习题，检验学生对课堂所学内容的掌握程度。
5. 小组讨论：分组讨论复合材料在日常生活、工程领域的应用，培养学生团队协作和解决问题的能力。
六、板书设计1. 复合材料定义2. 复合材料分类3. 复合材料性能特点4. 复合材料应用领域5. 我国复合材料发展现状及趋势七、作业设计1. 作业题目：简述复合材料的定义、分类及性能特点，并举例说明其在实际应用中的优势。
2. 答案：参照课堂所学内容，结合实例进行解答。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课学生对复合材料的定义、分类及性能特点掌握较好，但在应用领域方面的理解还需加强，今后教学中需注重实际案例的讲解。
2. 拓展延伸：鼓励学生课后查阅资料，了解复合材料在其他领域的应用，如航空航天、建筑、医疗等，拓宽知识面。
【材料课件】第一章复合材料的概念、分类及其发展历程.pptx
偏重于考虑复合后材料的性能 诸如（１） 复合材料是由两种或更多的组分材料结合在 一起，复合后的整体性能应超过组分材料，保留了所期 望的性能(高强度、刚度、轻的重量)，抑制了所不期望 的特性(低延性)。
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（２） 复合材料是多功能的材料系统，它们可提供任何 单一材料所无法获得的特性；它们是由两种或多种成分 不同，性质不同，有时形状也不同的相容性材料，以物 理形式结合而成的。
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偏重于考虑复合材料的结构，诸如： （１）复合材料是两种或多种材料在宏观尺度上组合而成的
一种有用的材料。 （２）复合材料就是两种或两种以上的不同化学性质或不同
组织相的物质，以微观或宏观的形式组合而成的材料。 （３）复合材料是不同于合金的一种材料，在合金中，每一
种组分都保留着它们独立的特性，而构成复合材料时，仅取它 们的优点而避开其缺点，从而获得一种改善了的材料。
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吴人洁教授“在复合材料的未来发展”一文中指出：复 合材料将由宏观复合形式向微观(细观)复合形式发展。微观 复合材料包括：均质材料在加工过程中内部析出的增强相和 剩余的基体相构成的原位复合材料或纤维增强复合材料，也 包括用纳米级增强体的复合材料以及刚强棒状分子增强的分 子复合材料等。
综上所述，复合材料定义所阐述的主要有两点，即组成规 律和性能持征。
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从广义上讲，复合材料是由两种或两种以上不同化学性质 的组分组合而成的材料。但在现代材料学界中，复合材料专指 由两种或两种以上不同相态用经过选择的、含一定数量比的两种 或两种以上的组分（或称组元），通过人工复合、组成多相、 三维结合且各相之间有明显界面的、具有特殊性能的材料。
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国际标准化组织：由两种以上在物理和化学上不同的物质组 合起来而得到的一种多相固体材料。 《材料科学技术百科全书》中关于复合材料的定义如下： 复合材料是由有机高分子、无机非金属或金属等几类不同材 料通过复合工艺组合而成的新型材料。它既保留原组成材料 的重要特色，又通过复合效应获得原组分所不具备的性能。 可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联，从 而获得更优越的性能，与一般材料的简便混合有本质区别。
《复合材料概论》课件
化学反应法：通过化学反 应将增强材料与聚合物结 合，形成复合材料。
金属基复合材料的制备
金属基复合材料的制备方法主要包括
这些制备方法的选择取决于所需的金属 基复合材料的性能和用途。
喷射沉积法：将增强材料与金属熔体一 起喷射并沉积在基体上，形成复合材料 。
《复合材料概论》课件
• 复合材料的定义与分类 • 复合材料的组成与结构 • 复合材料的制备方法 • 复合材料的性能与应用 • 复合材料的发展趋势与挑战
01
复合材料的定义与分类
定义
总结词
复合材料的定义是指由两种或两种以上材料组成的新材料，各组分之间具有显著的相界 面。
详细描述
复合材料是通过物理或化学的方法将两种或两种以上的材料结合在一起，形成一个新的 材料。这些原始组分在复合材料中保持相对独立，并能够共同发挥作用，以满足特定的
智能复合材料是指具有感知、响应和 自适应能力的复合材料，是未来复合 材料发展的重要方向之一。
纳米复合材料的研究
纳米技术的应用为复合材料的发展带 来了新的机遇，纳米复合材料在提高 材料性能、增强材料功能等方面具有 显著优势。
环保与可持续发展
绿色复合材料的推广
随着环保意识的提高，绿色复合材料在生产和使用过程中对环境的 影响越来越受到关注，推广绿色复合材料是可持续发展的必然要求。
改善界面性能是提高复合材料 性能的关键手段之一，可以通 过表面处理、偶联剂等方法来
实现。
03
复合材料的制备方法
聚合物基复合材料的制备
聚合物基复合材料的制备 方法主要包括
聚合物溶液法：将增强材 料浸渍在聚合物溶液中， 然后去除溶剂，形成复合 材料。
复合材料概述
二、复合材料的分类
结构复合材料是作为承力结构使用的材料，基本上由能承受载荷的增强体组元与能连接增强体成为整体材 料同时又起传递力作用的基体组元构成。增强体包括各种玻璃、陶瓷、碳素、高聚物、金属以及天然纤维、 织物、晶须、片材和颗粒等，基体则有高聚物(树脂)、金属、陶瓷、玻璃、碳和水泥等。由不同的增强体和 不同基体即可组成名目繁多的结构复合材料，并以所用的基体来命名，如高聚物(树脂)基复合材料等。 结构复合材料的特点是可根据材料在使用中受力的要求进行组元选材设计，更重要是还可进行复合结构设 计，即增强体排布设计，能合理地满足需要并节约用材。
二、复合材料的分类
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。 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。
二、复合材料的分类
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。 为了与第一代玻璃纤维增强树脂复合材料相区别，将这种复合材料称为先进复合材料。它们的性能虽然优 良，但价格相对较高，主要用于国防工业、航空航天、精密机械、深潜器、机器人结构件和高档体育用品 等。
二、复合材料的分类
功能复合材料一般由功能体组元和基体组元组成，基体不仅起到构成整体的作用，而且能产生协同或加强 功能的作用。功能复合材料是指除机械性能以外而提供其他物理性能的复合材料。如：梯度复合材料(材料 的化学和结晶学组成、结构、空隙等在空间连续梯变的功能复合材料)、机敏复合材料（具有感觉、处理和 执行功能，能适应环境变化的功能复合材料）、仿生复合材料、隐身复合材料等。复合材料也可分为常用 和先进两类。 常用复合材料如玻璃钢，便是用玻璃纤维等性能较低的增强体与普通高聚物(树脂)构成。由于它的价格低廉， 得以大量发展，已广泛用于船舶、车辆、化工管道和贮罐、建筑结构、体育用品等方面。
复合材料的定义和分类
Wing: Glass Thermoplastic J-nose
CFRP Outer Flaps: CFRP, ATL
Center Wing Box: HT & IM Fiber, ATL
1.1.2.复合材料的分类
功能复合材料
特点：以功能性为主导，如电学、 磁学、光学、热学、放射等性能
02
结构复合材料
特点：具有良好的力学性能， 用于建造和构造结构的材料
01
按材料 作用分类
按增强材料
01.
的形态分类
01.
短纤维
01.
复合材料
01.
粒状填充
01.
复合材料
01.
片状填充
01.
材 料
密度/ g/cm3
抗拉强度/GPa
弹性模量/GPa
比强度
比模量
钢
7.8
1.01
206
0.13
26
铝
2.8
0.46
74
0.17
26
钛
4.5
0.94
112
0.21
25
玻璃钢
2.0
1.04
39
0.52
20
CFII/Epoxy
1.45
1.47
137
1.02
95
CFI /Epoxy
1.6
1.05
235
X-45复合材料用量提高到90%以上
RQ-4B“全球鹰” 复合材料机翼长 39.9米，重约1814千克
复合材料在直升机上的应用
复合材料概述
复合材料概述复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的新材料。
它具有多种优良性能，广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑工程、电子通信等领域。
本文将从复合材料的定义、组成、制备方法、应用领域以及未来发展趋势等方面进行概述。
一、复合材料的定义复合材料是由两种或两种以上具有不同化学成分和物理性质的材料经过一定方式组合而成的新材料。
它通常由增强相和基体相组成，其中增强相起到增强材料强度和刚度的作用，而基体相则起到固定增强相的作用。
二、复合材料的组成复合材料的组成主要包括增强相和基体相两部分。
增强相可以是纤维、颗粒或片层等形式，常见的有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等；基体相则可以是金属、陶瓷或聚合物等，常见的有环氧树脂、聚酰亚胺等。
通过选择不同的增强相和基体相组合，可以得到具有不同性能和应用领域的复合材料。
三、复合材料的制备方法复合材料的制备方法主要包括预浸法、纺织法、注塑法、层压法等。
预浸法是将增强相浸渍在基体相中，然后通过固化使其固定；纺织法是将纤维交织在一起形成纺织品，再通过浸渍固化形成复合材料；注塑法是将增强相和基体相混合后注入模具中，通过固化形成复合材料；层压法是将增强相和基体相交替层叠，然后通过高温高压使其固化。
不同的制备方法适用于不同的复合材料类型和应用需求。
四、复合材料的应用领域复合材料由于其优异的性能，在各个领域都有广泛的应用。
在航空航天领域，复合材料被广泛应用于飞机机身、翼面、推进器等部件，以提高飞机的性能和降低重量；在汽车制造领域，复合材料被用于制造车身、发动机罩等部件，以提高汽车的燃油经济性和安全性；在建筑工程领域，复合材料被应用于加固和修复混凝土结构、制造新型建筑材料等；在电子通信领域，复合材料被用于制造印刷电路板、光纤等部件，以提高电子设备的性能和可靠性。
五、复合材料的未来发展趋势随着科技的不断进步，复合材料的研究和应用也在不断发展。
未来，复合材料将更加注重环保和可持续发展，研究和开发新型的高性能、低成本复合材料；同时，随着3D打印技术的发展，将有望实现复合材料的定制化制造，提高生产效率和产品质量；此外，纳米复合材料、生物可降解复合材料等新型复合材料的研究也将成为未来的热点领域。
复合材料发展概述
复合材料发展概述1. 引言复合材料是指由两种或两种以上的不同材料组合而成的材料，具有独特的性能和特点。
随着科学技术的不断发展，复合材料在各个领域得到了广泛的应用和发展。
本文将全面、详细、完整地探讨复合材料的发展概述，按照以下几个方面进行阐述：复合材料的定义和分类、复合材料的制备方法、复合材料的应用领域以及未来的发展方向。
2. 复合材料的定义和分类2.1 定义复合材料是由两种或两种以上的不同材料通过物理或化学的方法组合而成的一种材料。
它结合了各种材料的优点，具有优异的性能、结构和载荷承受能力，并在工程应用中发挥着重要的作用。
2.2 分类根据复合材料的不同组分和结构，可以将其分为以下几类： - 纤维增强复合材料：由纤维作为增强相，基质作为主体相组成。
常见的纤维包括碳纤维、玻璃纤维和有机纤维等。
- 颗粒增强复合材料：由颗粒作为增强相，基质作为主体相组成。
常见的增强颗粒有陶瓷颗粒和金属颗粒等。
- 层板复合材料：由两层或多层材料通过粘结剂粘合在一起组成。
层板复合材料具有较高的强度和刚度，广泛应用于航空、航天等领域。
- 层状复合材料：由多个互相平行排列的薄片构成，各薄片之间通过粘结剂粘合在一起。
层状复合材料具有优异的热导性能和电导性能，广泛应用于电子、光学领域等。
3. 复合材料的制备方法3.1 手工制备法手工制备法是最早被采用的复合材料制备方法之一，主要适用于小批量生产和试验阶段。
该方法需要操作人员将增强相和基体相手工粘合在一起，并通过层叠、压实等方式进行成型。
3.2 真空吸塑法真空吸塑法是应用于层状复合材料制备的一种方法。
通过将预先加热的树脂板材放置在模具中，然后利用真空将树脂吸附在模具表面，最后进行固化和成型。
3.3 注塑成形法注塑成形法是一种常用的复合材料制备方法，适用于纤维增强复合材料的生产。
该方法通过将预先处理好的纤维增强相放置在注塑机中，然后注入熔化状态的树脂，最后通过模具冷却和硬化实现成型。
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《材料大辞典》中关于复合材料的定义为： 复合材料是根据应用的需要进行设计，把两种以上的有机 聚合物材料，或无机非金属材料，或金属材料组合在一起， 使之互补性能优势，从而制成的一类新型材料。一般由基 体组元与增强材料或功能体组元所组成，因此亦属于多相 材料范畴。
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根据《材料大辞典》中关于复合材料的定义可以看出,复 合材料具有两个鲜明的特点: １、复合材料不仅能保持原组分的部分优点，而且产生原组 分所不具备的新性能。 ２、复合材料具有可设计性。由于各种原材料都具有各自的 优点和缺点，所以在组合时可能出现如下图所示的结果。
7
偏重于考虑复合后材料的性能 诸如（１） 复合材料是由两种或更多的组分材料结合在 一起，复合后的整体性能应超过组分材料，保留了所期 望的性能(高强度、刚度、轻的重量)，抑制了所不期望 的特性(低延性)。
8
（２） 复合材料是多功能的材料系统，它们可提供任何 单一材料所无法获得的特性；它们是由两种或多种成分 不同，性质不同，有时形状也不同的相容性材料，以物 理形式结合而成的。
13
以下面五点概括了复合材料的特点： 1、复合材料的组分和相对含量是由人工选择和设计的； 2、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）；
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3、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）； 4、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； 5、复合材料是各组分之间被明显界面区分的多相材料。
精品
第一章复合材料的概念、分 类及其发展历程
主要参考资料
1、现代复合材料----陈华辉 邓海金 李 明 （中国物质出版社,1998） 2、复合材料概论----王荣国 武卫莉 （哈尔滨工业大学出版社,1999） 3、复合材料--------吴人洁（天津大学出版社,2000） 5、复合材料及其应用—尹洪峰,任耘（陕西科学技术出版社,2003） 6、高性能复合材料学---郝元恺,肖加余 (化学工业出版社,2004) 7、先进复合材料----鲁 云 朱世杰 马鸣图 （机械工业已出版社,2004） 8、复合材料--------周曦亚（化学工业出版社,2005）
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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。
19
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。
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国际标准化组织：由两种以上在物理和化学上不同的物质组 合起来而得到的一种多相固体材料。 《材料科学技术百科全书》中关于复合材料的定义如下： 复合材料是由有机高分子、无机非金属或金属等几类不同材 料通过复合工艺组合而成的新型材料。它既保留原组成材料 的重要特色，又通过复合效应获得原组分所不具备的性能。 可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联，从 而获得更优越的性能，与一般材料的简便混合有本质区别。
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上述复合材料的定义较易被普遍接受，它不仅明确指 出复合材料是“通过人工复合的”和“有特殊性能的”材 料，而且还指明了复合材料的组分、结构特点及与其他种 材料（如简单混合物、化合物、合金）的特征区别。
根据上述复合材料的定义，复合材料应相合金和 多相合金。
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从广义上讲，复合材料是由两种或两种以上不同化学性质 的组分组合而成的材料。但在现代材料学界中，复合材料专指 由两种或两种以上不同相态的组分所组成的材料。
复合材料可定义为：用经过选择的、含一定数量比的两种 或两种以上的组分（或称组元），通过人工复合、组成多相、 三维结合且各相之间有明显界面的、具有特殊性能的材料。
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目录
第一章 复合材料的概念、分类及其发展历程
第二章 复合材料基本特性、应用及其研究现状
第三章 复合材料的基体材料
第四章 复合材料的增强材料
第五章 复合材料的成型工艺
第六章 功能复合材料
第七章 复合材料的复合原则及界面
第八章 陶瓷基复合材料
第九章 金属基复合材料
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第一章 复合材料的概念、分类及其发展历程
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材料分类：金属、无机非金属、有机高分子材料 各有千秋 扬长避短
克服单一材料的缺点 产生原来单一材料没有本身所没有的新性能
复合材料
5
各种材料在各个历史时期相对重要性
金 铜 铁
高分子 木材 皮肤 动物胶 纤维
钢 合金钢
导电高分子
高温合金
复合材料
石材 陶器
陶瓷 玻璃
橡胶
电木
尼龙
PE PS PC
高模聚合物
聚酯
金属基复合材料
PAN PP
陶瓷基复合材料
水泥 耐火材料
熔融硅
耐湿陶瓷
韧性机械陶瓷
10000BC 5000BC
0
1500
1900
1960
1980
3
6
1990
2000 2010 2020
１、复合材料的定义
什么是复合材料 (Composition Materials , Composite) ? 要给复合材料下一个严格精确而又统一的定义是很困难 的。概括前人的观点，有关复合材料的定义或偏重于考虑复 合后材料的性能，或偏重于考虑复合材料的结构
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F．L. Matthews和Ｒ．D．Rawlings认为，复合材料 是两个或两个以上组元或相组成的混合物，并应满足下面 三个条件：
(1)组元含量大于5％； (2)复合材料的性能显著不同于各组元的性能， (3)通过各种方法混合而成。
10
按这Matthews和Rawlings给出的定义，钢铁及其合 金不应属于复合材料，如Co—Cr—Mo—Si合金不属于 复合材料，因为这种合金经过熔化和凝固过程；而仅有 像SiC颗粒强化的Al合金这种混合而成的材料才属于复合 材料。因此有人认为可将复合材料划分为广义复合材料 和狭义复合材料。