复合材料概论_第1章_总论
《复合材料》课程笔记
《复合材料》课程笔记第一章：复合材料概述1.1 材料发展概述复合材料的发展历史可以追溯到古代，人们使用天然纤维（如草、木）与土壤、石灰等天然材料混合制作简单的复合材料，例如草绳、土木结构等。
然而，现代复合材料的真正发展始于20世纪40年代，当时因航空工业的需求，发展了玻璃纤维增强塑料（俗称玻璃钢）。
此后，复合材料技术经历了多个发展阶段，包括碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维的研制和应用。
70年代，芳纶纤维和碳化硅纤维的出现进一步推动了复合材料的发展。
这些高强度、高模量纤维能够与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，形成了各种具有特色的复合材料。
1.2 复合材料基本概念、特点复合材料是由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。
复合材料具有以下特点：- 重量轻：复合材料通常具有较低的密度，比传统材料轻，有利于减轻结构重量。
例如，碳纤维复合材料的密度仅为钢材的1/5左右。
- 强度高：复合材料可以承受较大的力和压力，具有较高的强度和刚度。
例如，碳纤维复合材料的拉伸强度可达到3500MPa以上。
- 加工成型方便：复合材料可以通过各种成型工艺进行加工，如缠绕、喷射、模压等。
这些工艺能够适应不同的产品形状和尺寸要求。
- 弹性优良：复合材料具有良好的弹性和抗冲击性能，能够吸收能量并减少损伤。
例如，橡胶基复合材料在受到冲击时能够吸收大量能量。
- 耐化学腐蚀和耐候性好：复合材料对酸碱、盐雾、紫外线等环境因素具有较好的抵抗能力，适用于恶劣环境下的应用。
例如，聚酯基复合材料在户外长期暴露下仍能保持较好的性能。
1.3 复合材料应用由于复合材料的优异性能，它们在各个领域得到了广泛的应用。
主要应用领域包括：- 航空航天：飞机、卫星、火箭等结构部件。
复合材料的高强度和轻质特性使其成为航空航天领域的重要材料，能够提高飞行器的性能和燃油效率。
复合材料概论
复合材料概论第一讲复合材料概论一、材料的发展与人类社会的进步材料是人类社会进步的物质基础和先导，是人类进步的里程碑。
综观人类发展和材料发展的历史，可以清楚地看到，每一种重要材料的发现和利用都会把人类支配和改造自然的能力提高到一个新的水平，给社会生产力和人类生活带来巨大的变化。
材料的发展与人类进步和发展息息相关。
一万年前，人类使用石头作为日常生活工具，人类进入了旧石器时代，人类战争也进入了冷兵器时代。
7000年前人类在烧制陶器的同时创造了炼铜技术，青铜制品广泛地得到应用，同时又促进了人类社会发展，人类进入了青铜器时代。
同时火药的发明又使人类战争进入了杀伤力更强的热兵器时代。
5000年前人类开始使用铁，随着炼铁技术的发展，人类又发明了炼钢技术。
十九世纪中期转炉、平炉炼钢的发展使得世界钢产量迅猛增加，大大促进了机械、铁路交通的发展。
随着二十世纪中期合金钢的大量使用，人类又进入钢铁时代，钢铁在人类活动中起着举足轻重的作用。
核材料的发现，又将人类引入了可以毁灭自己的核军备竞赛，同时核材料的和平利用，又给人类带来了光明。
二十世纪中后期以来，高分子、陶瓷材料崛起以及复合材料的发展，又给人类带来了新的材料和技术革命，楼房可以越盖越高、飞机越飞越快，同时人类进入太空的梦想成为了现实。
当前材料、能源、信息是现代科技的三大支柱，它会将人类物质文明推向新的阶段。
二十一世纪将是一个新材料时代。
二、复合材料的提出现代高科技的发展更紧密地依赖于新材料的发展；同时也对材料提出了更高、更苛刻的要求。
在现代高技术迅猛发展的今天，特别是航空、航天和海洋开发领域的发展，使材料的使用环境更加恶劣，因而对材料提出了越来越苛刻的要求。
例如，航天飞机等空间飞行器在飞行过程中要受到大气阻力、地球引力、太阳辐射力、空间热环境、太阳风、宇宙射线、宇宙尘埃、流星、磁矩等的作用。
飞行器发动机还要受到其热环境、内流形成的气动力、结构振动、机件高速转动、液体晃动、振荡燃烧和POGO振动等非正常破坏力的作用。
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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。
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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。
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国外军用飞机上应用情况
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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。
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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）
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表1-1 传统金属材料与复合材料性能比较
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续 表
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国外民用飞机上复合材料的应用
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。
复合材料概论教案
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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。
第一章复合材料概论
1、航空航天、武器方面的应用
波音787“梦幻客 机”半成机身材料 为轻型复合材料， 而波音777型客 机机身轻型复合 材料比例仅为12 ％。由此，“梦幻 客机”更轻更省油。
第一章复合材料概论
第一章复合材料概论
2、信息电子、生物方面的应用
光导纤维，电子设备的电路板，磁带磁 盘，机壳和屏蔽
1.4
1.4
0.8
1.0
57
SiC纤维 -环氧
2.2
1.09
1.02
0.5
46
第一章复合材料概论
硼纤维-铝 2.65
1.0
2.0
0.38
75
复合材料和金属的疲劳破坏性能
第一章复合材料概论
六、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：
第一章复合材料概论
（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”
（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。
复合材料概论
2011.Hale Waihona Puke 2.11第一章复合材料概论
注意事项
迟到5次或旷课3次、早退3次及以上，平时成 绩为0分；
勤作笔记，课后做作业，常思考，多查资料 考核办法：平时(出勤率，课堂提问）20%，
期终考查，闭卷 80%。 联系方式:Emai:
Tel:
第一章复合材料概论
第一章 绪论
主要内容：
【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。
6、简述聚合物基复合材料的主要性能特点。
高一化学上册第四章复合材料知识点
高一化学上册第四章复合材料知识点第一章概论1、复合材科的定义、组分功能和作用：定义：由两种或两种以上物理遏和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。
复合后的产物为固体时才称为复合材料，为气体或液体不能称为复合材料。
组分：其组分相对独立，通常有一相连续相，称为基体，另一相分散相，称为增强相(增强体)。
功能和作用：复合材料既可以保持原材料的特点，又能发挥组合其后的新特征，可以根据需要作出设计，从而最合理地承诺达到选用所要求的性能。
2、复合材料的命名强调基体，以基体复合材料的名称为主，如树脂基复合材料，金属基复合材料，陶瓷基为复合材料等;强调增强体，以增强体材料的名称为主，如玻璃纤维进一步增强复合材料，碳纤维增强复合材料，陶瓷颗粒增强复合材料;基体空穴材料与增强体材料名称并用，如玻璃纤维增强聚乙烯复合材料(玻璃钢)。
3、复合材料的分类方式按基体材料类型分与：聚乙烯基复合材料，金属基复合材料，无机非金属基复合材料;按增强材料种类分：玻璃纤维碳纤维，碳纤维复合材料，生物农药纤维复合材料，吉洛姆复合材料，陶瓷纤维复合材料;按增强材料形态分：已连续纤维复合材料，短纤维复合材料，粒状填料复合材料，编制复合材料;按用途分：结构复合材料，功能复合材料;4、常用的基体材料及各自的适用范围轻金属基体(主要包括铝基和镁基)，用于450℃左右;钛合金及钛铝金属间化合物作基体的复合材料，适用温度650℃左右，镍、钴基和复合材料可在1200℃使用。
5、常用热固性基体铝合金：环氧树脂，热固性聚酰亚胺树脂。
常用热塑性基体复合材料：聚醚醚酮，聚苯硫醚，聚醚砜，热塑性聚酰亚胺。
常用紫砂基体复合材料：玻璃，氧化物陶瓷，非氧化物陶瓷，无机胶凝材料;6、玻璃和玻璃陶瓷的定义及不同玻璃窗是无机材料经熔融高温熔融、冷却硬化而得到的一种非晶态固体;玻璃陶瓷是将特定组成的玻璃进行通过晶化热处理，在玻璃内部均匀析出大量细小晶体并进一步稀疏长大，形成致密的微晶并置;天花板相充填于晶界，得到的像陶瓷一样的多晶固体材料。
复合材料概论
σy －复合材料屈服强度；Gm －基体的切变模量； b － 为柏氏矢量； d － 颗粒直径；C － 常数
VP － 颗粒体积分数； Gp －颗粒的切变模量。
2、 弥散增强复合材料增强机制 基体是承受外来载荷的主要相；颗粒起着
阻碍基体位错运动的作用，从而降低了位错的流 动性。另外，复合材料中的裂纹的扩展在颗粒 前受阻，发生应力钝化或扩展路径发生偏转， 同样可以消耗较多的断裂能，提高材料的强度。
三、复合材料的发展历史和意义
1、复合材料的发展历史 6000年前人类就已经会用稻草加粘土作为建筑复
合材料。水泥复合材料已广泛地应用于高楼大厦和河 堤大坝等的建筑，发挥着极为重要的作用；
20世纪40年代，美国用碎布酚醛树脂制备枪托、 代替木材，发展成为玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）这 种广泛应用的较现代化复合材料。
TiB2纤维表面涂层SiCF / Ti复合材料界面SEM（黄线为连续线扫描）
3、界面残余应力及其表征 （1）界面残余应力
复合材料成型后，由于基体的固化或凝固发生 体积收缩或膨胀（通常为收缩），而增强体则体积 相对稳定使界面产生内应力，同时又因增强体与基 体之间存在热膨胀系数的差异，在不同环境温度下 界面产生热应力。这两种应力的加和总称为界面残 余应力。
三、复合材料的界面理论
1、界面润湿理论 界面润湿理论是基于液态树脂对纤维表面的浸润
亲和，即物理和化学吸附作用。 浸润不良会在界面上产生空隙，导致界面缺陷和
应力集中，使界面强度下降。良好的或完全浸润可使 界面强度大大提高，甚至优于基体本身的内聚强度。
根据力的合成 ： L cos = S - SL 粘合功可表示为：WA = S + L - SL= L（1+ cos ） 粘合功WA最大时： cos =1，即 = 0，
王国荣版复合材料概论的课件 第一章_总论
近代复合材料
近代复合材料的发展主要从军事上轻质、高 性能需求发展起来的。 • 纤维增强橡胶：轮胎是以帘子线增强橡胶复合 材料； • 玻璃钢：1932年在美国出现，1940年制成了 玻璃纤维增强聚酯的军用飞机雷达罩，其后美 国莱特空军发展中心设计制造了GFRP为机身 和机翼的飞机。二战以后开始迅速扩展到民用 材料。
碳化纤维复合材料在中国?始于军品开发1958年研制出玻璃钢快艇手提火箭发射管?60年代研制成用于远程火箭的gf酚醛树脂烧蚀防热弹头gfrp直升机螺旋桨?1970年制造出直径44米的gfrp雷达罩?70年代以后gfrp逐渐转入民用如冷却塔化学储罐水箱汽车部件运动器材等?目前研发frtpmmc和cmc13复合材料的组成14复合材料的命名和分类1按材料作用分类2按增强材料形状分类3按基体材料分类按材料作用分类按增强材料形状分类按基体材料分类15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
1.6.3 医疗、体育、娱乐方面应用
• 医疗器具：X射线透光板，采用CFRP是铝 的8倍；玻璃钢轮椅； • 体育、娱乐器械：FRP赛艇、FRP皮艇、 CFRP桨、CFRP高尔夫球杆、网球拍、滑 雪板、弓箭、钓鱼竿；GFRP水上滑道，儿 童滑梯等
1.64 复合材料在电子工业中的应用
• 电子功能材料是电子元器件和电子装备的 基础和支撑。复合材料可赋予电子产品以 轻质、高强度、高刚度、高尺寸精度等特 性。 • 例如：印刷线路板、天馈系统、电磁屏蔽 系统、计算机壳体等
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。
第1章 复合材料概论
（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。
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例如：“玻璃纤维增强环氧树脂复合材料”，或简称为 “玻璃纤维/环氧树脂复合材料或玻璃纤维/环氧”。而我国则常 把这类复合材料通称为“玻璃钢”。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”。
作用的基体组元构成。
特点：
可根据材料在使用中受力的要求进行组元选材和增强体
排布设计，从而充分发挥各组元的效能。
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Ａ、 按基体类型分类
热固性树脂基 聚合物基复合材料 热塑性树脂基 橡胶基 轻金属基 金属基复合材料 高熔点金属基 金属间化合物基
结构复合材料
高温陶瓷基 陶瓷基复合材料 玻璃基 玻璃陶瓷基 水泥基复合材料 碳基复合材料
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。
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二、按材料作用分两类:
① 结构复合材料； ② 功能复合材料。
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① 结构复合材料
主要用于制造受力构件；结构复合材料主要是作为承
力结构使用的复合材料，它基本上是由能承受载荷的增强体
组元与能联接增强体成为整体承载同时又起分配与传递载荷
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注意事项
常思考，教学互动，多查资料; 考核办法：平时30%，期终考试70%; 基础70，点名+5，缺席-10； 奖励：回答问题+1，专题报告+30； 课代表（+10分）；
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。
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复合材料概论-Introduction of Composite Materials
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第一章 总论
1.1 复合材料的定义 1.2 复合材料的发展概况 1.3 复合材料的命名和分类 1.4 复合材料的基本性能 1.5 复合材料结构设计 1.6 复合材料的应用
复合材料概论-Introduction of Composite Materials
复合材料概论 Introduction of Composite Materials
主 讲：胡 标 手 机：183-5547-0121 邮 箱：bhu@
安徽理工大学材料科学与工程学院
2014年4月21日
注意事项
旷课3次，课程成绩为0分；旷课2次，平时 成绩为0分
迟到、早退、上课玩手机、睡觉、说话累 计3次，平时成绩为0分
古代－近代－先进复合材料
•天然复合材料
–竹子、贝壳、树木等：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
•古代：使用 、效仿
–草拌泥－西安半坡村遗址中草拌泥制成的墙壁和砖坯， 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
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第一章 总论
1.2 复合材料的发展概况
•各种材料的发展状况 - 玻璃钢和树脂基复合材料
非常成熟 广泛的应用
- 金属基复合材料
开发阶段 某些结构件的关键部位
-陶瓷基复合材料及功能复合材料等
尚处于研究阶段 有不少科学技术问题有待解决
• 散射和吸收效应 •承受和传递各种载荷 • 诱导效应
• 增加强度 • 改善 性能
• 保护增强体免受外界侵蚀
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第一章 总论 1.1 复合材料的定义
➢ 复合材料的组成：
图1-1复合材料组成示意图
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第一章 总论
1.3 复合材料的命名和分类
➢ 命名：
强调基体时，以基体材料的名称为主。如聚合物基复合 材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料等。
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、陶瓷颗粒增强复合材料等。
基体材料名称与增强体材料名称并用。如“玻璃纤维增 强环氧树脂复合材料”，或简称为“玻璃纤维/环氧树脂 复合材料或玻璃/环氧复合材料”。而我国则常将这类复 合材料通称为“玻璃钢”。
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第一章 总论
1.1 复合材料的定义
❖ 三大材料：
金属
▪ 金属
材料
▪ 无机非金属 ▪ 有机聚合物 ❖ 复合材料 ▪ 取长补短 ▪ 协同作用
复合
材
无机
聚合物
非金属 料 材料
材料
▪ 产生原来单一材料本身所没有的新性能
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第一章 总论
1.1 复合材料的定义 1.2 复合材料的发展概况 1.3 复合材料的命名和分类 1.4 复合材料的基本性能 1.5 复合材料结构设计 1.6 复合材料的应用
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第一章 总论
1.2 复合材料的发展概况
复 合
结构复合材料：树脂基、金属基、陶瓷基、水泥基、碳/碳等
材 料 功能复合材料：压电、阻尼、导电导磁、换能、摩擦、屏蔽等
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第一章 总论
1.1 复合材料的定义 1.2 复合材料的发展概况 1.3 复合材料的命名和分类 1.4 复合材料的基本性能 1.5 复合材料结构设计 1.6 复合材料的应用
复合材料概论-Introduction of Composite Materials
复合材料概论-Introduction of Composite Materials
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第一章 总论
1.1 复合材料的定义
➢ 复合材料的组成：
Matrix
连续相
Interface
界面相
Reinforcement
分散相
（基体）
• 传递效应 • 阻断效应
（增强体/增强 材料/增强相）
• 不连续效应 • 粘结和固定增强体
请假必须有辅导员签字的请假条，口头或 短信请假无效
考核办法：闭卷，平时（出勤率，课堂提 问等）占30%，试卷成ion of Composite Materials
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复合材料概论
➢ 总论 ➢ 复合材料的基体材料 ➢ 复合材料的增强材料 ➢ 复合材料的界面 ➢ 金属基复合材料 ➢ 陶瓷基复合材料 ➢ 水泥基复合材料 ➢ 碳/碳复合材料
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第一章 总论
1.3 复合材料的命名和分类
➢ 分类：
按基体材料分类：
复 聚合物基复合材料：树脂基、橡胶基等 合 材 金属基复合材料：铝基、镍基、钛基、镁基等
料 无机非金属基复合材料：陶瓷基、水泥基、碳基等
按材料作用分类：
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第一章 总论
1.2 复合材料的发展概况
•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
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，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
第一章 总论
1.1 复合材料的定义
➢ 复合材料(Composite Materials):由两种或两种以上物理和 化学性质不同的物质经人工组合而成的多相固体材料。
➢ 复合材料特点： (1) 两种或两种以上的固相; (2) 具有两种材料所不具备的优良性能; (3) 组元间有明显界面; (4) 人工设计出来的，具有可设计性；