纤维增强复合材料
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• 在基体和增强体之间存在着界面。
Chapter 9 Composites
9
Schematic illustration of composite constituents
Chapter 9 Composites
10
复合材料历史
• 古代－近代－先进复合材料 • 天然复合材料
–竹、贝壳，树木和竹子： 纤维素和木质素的复合体 –动物骨骼： 无机磷酸盐和蛋白质胶原复合而成
Chapter 9 Composites
12
9.2 复合材料的分类
按增强材料形态分类
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； 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
Chapter 9 Composites
6
• 《材料科学技术百科全书》 ：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，从而获得更优秀的性 能，与一般材料的简单混合有本质区别。
混杂复合材料：
• 两种或两种以上增强体与同一基体制成的复合材料 • 可以看成是两种或多种单一纤维或颗粒复合材料的相互复合，
即复合材料的“复合材料”。
Chapter 9 Composites
15
按基体材料分类
① 聚合物基复合材料:以有机聚合物（热固性树脂、热塑 性树脂及橡胶等）为基体；
② 金属基复合材料：以金属（铝、镁、钛等）为基体； ③ 无机非金属基复合材料：以陶瓷材料（也包括玻璃和
1965年英国科学家研制出碳纤维
1971年美国杜邦公司开发出开芙拉-49
1975年先进复合材料“碳纤维增强、及开芙拉纤维 增强环氧树脂复合材料” 用于飞机、火箭的主承力件 上。
• 第三代：1980年到1990年，碳纤维增强金属基复合材料
泛。
以铝基复合材料的应用最为广
• 第四代：1990年以后，主要发展多功能复合材料，
水泥）为基体。
Chapter 9 Composites
16
按材料作用分类
① 结构复合材料：用于制造受力构件； ② 功能复合材料：具备各种特殊性能（如阻尼、
导电、导磁、摩擦、屏蔽等）。
• 同质复合材料（增强材料和基体材料属于同 种物质，如碳/碳复合材料）
• 异质复合材料（复合材料多属此类）。
Chapter 9 Composites
Chapter 9 Composites
7
• 复合材料的特点：
• 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特殊性能；
Chapter 9 Composites
5
复合材料的定义
• 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
• 《材料大词典》 ：复合材料是根据应用进行设 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，使其性能互补，从 而制成的一类新型材料。
特点和要求； • 理解复合材料的复合原理，包括混合法
则、增韧机制和界面作用； • 了解复合材料的成型工艺。
Chapter 9 Composites
3
参考书目
• 王荣国 主编，复合材料概论，哈尔滨工业大 学出版社，1999
• 闻荻江主编，复合材料原理，武汉理工大学出 版社，1998
• 鲁云，先进复合材料，机械工业出版社，2004 • ASM International, Engineered materials
• 3）复合材料具有可设计性。可以根据使用条件要求进 行设计和制造，以满足各种特殊用途，从而极大地提 高工程结构的效能。
Chapter 9 Composites
8
基体和增强材料
Matrix and Reinforcement
• 基体——连续相 • 增强材料——分散相
–也称为增强体、增强剂、增强相等 –显著增强材料的性能 –多数情况下，分散相较基体硬，刚度和强度较基体大。 –可以是纤维及其编织物，也可以是颗粒状或弥散的填料。
Chapter 9 Composites
Chapter 9 Composites
复合材料
1
本章内容
1. 复合材料概述 2. 复合材料分类 3. 复合材料的基体 4. 复合材料的增强相 5. 复合材料的复合原理 6. 复合材料的成型工艺
Chapter 9 Composites
2
学习目的
• 掌握复合材料的特点； • 了解复合材料中基体和增强相的种类、
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
Chapter 9 Composites
13
Classes of composites
Chapter 9 Composites
14
纤维增强复合材料种类
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、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、碳化硅纤维等）复合材料。
• 古代：使用 、效仿
–半坡人－－草梗合泥筑墙，且延用至今 –漆器－－麻纤维和土漆复合而成，至今已四千多年 –敦煌壁画－－泥胎、宫殿建筑里园木表面的披麻覆漆
ChBaidu Nhomakorabeapter 9 Composites
11
近现代：
• 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
handbook, Composites, Vol.1, Metals, Park, 1987
Chapter 9 Composites
4
9.1 复合材料概述
• 三大材料：
金属
–金属
材料
–无机非金属 –有机高分子
• 复合材料
–取长补短
复合
材
无机
有机
非金属 料 高分子
材料
材料
–协同作用
–产生原来单一材料没有本身所没有的新性能
Chapter 9 Composites
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Schematic illustration of composite constituents
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10
复合材料历史
• 古代－近代－先进复合材料 • 天然复合材料
–竹、贝壳，树木和竹子： 纤维素和木质素的复合体 –动物骨骼： 无机磷酸盐和蛋白质胶原复合而成
Chapter 9 Composites
12
9.2 复合材料的分类
按增强材料形态分类
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； 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
Chapter 9 Composites
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• 《材料科学技术百科全书》 ：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，从而获得更优秀的性 能，与一般材料的简单混合有本质区别。
混杂复合材料：
• 两种或两种以上增强体与同一基体制成的复合材料 • 可以看成是两种或多种单一纤维或颗粒复合材料的相互复合，
即复合材料的“复合材料”。
Chapter 9 Composites
15
按基体材料分类
① 聚合物基复合材料:以有机聚合物（热固性树脂、热塑 性树脂及橡胶等）为基体；
② 金属基复合材料：以金属（铝、镁、钛等）为基体； ③ 无机非金属基复合材料：以陶瓷材料（也包括玻璃和
1965年英国科学家研制出碳纤维
1971年美国杜邦公司开发出开芙拉-49
1975年先进复合材料“碳纤维增强、及开芙拉纤维 增强环氧树脂复合材料” 用于飞机、火箭的主承力件 上。
• 第三代：1980年到1990年，碳纤维增强金属基复合材料
泛。
以铝基复合材料的应用最为广
• 第四代：1990年以后，主要发展多功能复合材料，
水泥）为基体。
Chapter 9 Composites
16
按材料作用分类
① 结构复合材料：用于制造受力构件； ② 功能复合材料：具备各种特殊性能（如阻尼、
导电、导磁、摩擦、屏蔽等）。
• 同质复合材料（增强材料和基体材料属于同 种物质，如碳/碳复合材料）
• 异质复合材料（复合材料多属此类）。
Chapter 9 Composites
Chapter 9 Composites
7
• 复合材料的特点：
• 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特殊性能；
Chapter 9 Composites
5
复合材料的定义
• 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
• 《材料大词典》 ：复合材料是根据应用进行设 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，使其性能互补，从 而制成的一类新型材料。
特点和要求； • 理解复合材料的复合原理，包括混合法
则、增韧机制和界面作用； • 了解复合材料的成型工艺。
Chapter 9 Composites
3
参考书目
• 王荣国 主编，复合材料概论，哈尔滨工业大 学出版社，1999
• 闻荻江主编，复合材料原理，武汉理工大学出 版社，1998
• 鲁云，先进复合材料，机械工业出版社，2004 • ASM International, Engineered materials
• 3）复合材料具有可设计性。可以根据使用条件要求进 行设计和制造，以满足各种特殊用途，从而极大地提 高工程结构的效能。
Chapter 9 Composites
8
基体和增强材料
Matrix and Reinforcement
• 基体——连续相 • 增强材料——分散相
–也称为增强体、增强剂、增强相等 –显著增强材料的性能 –多数情况下，分散相较基体硬，刚度和强度较基体大。 –可以是纤维及其编织物，也可以是颗粒状或弥散的填料。
Chapter 9 Composites
Chapter 9 Composites
复合材料
1
本章内容
1. 复合材料概述 2. 复合材料分类 3. 复合材料的基体 4. 复合材料的增强相 5. 复合材料的复合原理 6. 复合材料的成型工艺
Chapter 9 Composites
2
学习目的
• 掌握复合材料的特点； • 了解复合材料中基体和增强相的种类、
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
Chapter 9 Composites
13
Classes of composites
Chapter 9 Composites
14
纤维增强复合材料种类
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、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、碳化硅纤维等）复合材料。
• 古代：使用 、效仿
–半坡人－－草梗合泥筑墙，且延用至今 –漆器－－麻纤维和土漆复合而成，至今已四千多年 –敦煌壁画－－泥胎、宫殿建筑里园木表面的披麻覆漆
ChBaidu Nhomakorabeapter 9 Composites
11
近现代：
• 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
handbook, Composites, Vol.1, Metals, Park, 1987
Chapter 9 Composites
4
9.1 复合材料概述
• 三大材料：
金属
–金属
材料
–无机非金属 –有机高分子
• 复合材料
–取长补短
复合
材
无机
有机
非金属 料 高分子
材料
材料
–协同作用
–产生原来单一材料没有本身所没有的新性能