复合材料复习题

复合材料复习题

●复合材料的概念：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。复合材料的特点（树脂基，金属基，

金属基设计，代号）

(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。(3)复合材料具有可

设计性。●影响复合材料的因素：

复合材料中增强体与基体界面的性能界面的好坏将直接影响到复合材

料的综合性能。复合材料的结构及成型技术基体的性能增强材料的性能树

脂基（RMC）：1.比强度和比模量高2.良好的抗疲劳性能3.减振性能好4.过载安全性好5、具有多种功能性6、有很好的加工工艺性7.各向异性和

性能可设计性8.材料与结构的统一性缺点：1、耐高温稳定性和老化性差；

2、层间剪切强度低；

3、材料强调的一致性不足；

4、高性能复合材料的

价格较高，主要用于尖端领域或奢侈品。金属基（MMC）：1、比强度和比

模量高见教材图1-1（P5）2、良好的导热、导电性3、热膨胀系数小、尺

寸稳定性高4、高温性能和耐磨性能优5、不吸潮、老化性能好缺点：成

型加工困难，质量较重

复合材料分类（基体，增强材料）

增强按照纤维的类型，纤维增强复合材料分：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、硼纤维等）复合材料。

①结构复合材料；结构复合材料主要是作为承力结构使用的复合材料，主要用于制造受力构件；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作用的基体组元构成。结构

复合材料又可按基体材料类型和增强体材料类型来分类②功能复合材料按基体类型分类聚合物基复合材料按增强体类型分类叠层式复合材料

金属基复合材料片材增强复合材陶瓷基复合材料颗粒增强复合材料水泥基

复合材料纤维增强复合材料碳基复合材料

先进复合材料定义及发展：先进复合材料是比原有的通用复合材料有

更高性能的复合材料。包括用各种高性能增强剂(纤维等)与耐温性好的热

固性和热塑性树脂基体所构成的高性能树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、水泥基复合材料、碳基复合材料。包括使用其力学性能

的结构复合材料和使用热、电、磁、光、核、生物及其他性能的功能复合

材料

强度：材料在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力塑性：材料在

外力作用下产生永久变形而不破坏的性能硬度：材料抵抗更硬的物体压入

其内的能力。

冲击韧度：金属材料抵抗冲击载荷的作用而不破坏的能力。疲劳强度：金属材料抵抗交变载荷的作用而不破坏的能力。金属材料物理性能：常温

下金属大都是固体（汞除外），有金属光泽，大多数金属都是电和热的良

导体（导电导热性），有延展性（可以拉成细丝，可以展成薄片），有韧性，所有的性质都可以用金属键理（金属原子和自由电子）进行解释。

金属材料工艺性能：铸造性能：流动性、收缩性、偏析论锻造性能：塑性、变形抗力焊接性能：焊接性、碳当量切削性能：表面粗糙度、刀具寿命热处理性能：淬透性合金：由两种或两种以上的元素通过熔炼后所获得的新的物质，仍然具有金属特性。组元：组成合金的基本元素。

相：凡是成分相同、结构相同并与其他部分有界面分开的均匀组成部分。为改善铝的机械性能，研究发现向铝中加入适量的某些合金元素，并进行冷变形加工或热处理，可大大提高其机械性能，其强度甚至可以达到钢的强度指标。

目前铝中主要可能加入的合金元素有Cu、Mg、Si、Mn、Zn和Li等，可单独加入，也可配合加入。由此得到多种不同工程应用的铝合金。Al 合金还常常要加一些辅助微量元素，如Ni、B、Zr、Cr、Ti、稀土等，进一步改善合金综合性能。

变形铝合金分类：指合金成分小于D点的合金，可以得到单相固溶体组织，塑性变形能力好，适合于冷热加工。可分热处理强化和不可热处理强化两种

铸造铝合金：指成分比D点高的合金属铸造铝合金。有良好的铸造性能，熔液流动性好，收缩性好，抗热裂性高，可直接浇铸在砂型或金属型内，制成各种形状复杂的甚至薄壁的零件或毛坯。强化方式

1.固溶强化：铝合金中加入的主要合金元素Cu，Mg，Zn，Mn，Si，Li等都与Al形成有限固溶体，有较大的固溶度，具有较好的固溶强化效果。

2.时效（沉淀）强化：单纯靠固溶作用对Al合金的强化作用是很有限的，另一种更为有效的强化方式是Al合金的固溶（淬火）处理+时效热

处理。铝合金中较强的沉淀强化效果的基本条件：①沉淀强化相是硬度高

的质点；②加入铝中的合金元素有高的极限固溶度，且极限固溶度随温度

降低而显著减小；③淬火后形成的过饱和固溶体在时效过程中能析出均匀，弥散的共格或半共格的亚稳相，在基体能形成强烈的应变场。3.变质处理：以铝硅合金为例，组织中硅晶体呈初针状或片状，强度和塑性低

4.细晶强化：通过向合金中加微量合金元素，或改变加工工艺及热处

理工艺，使合金基体及沉淀相和过剩相细化，既提高合金强度，还改善塑

性和韧性。

5.形变强化对合金进行冷塑性变形，利用金属的加工硬化提高合金强度。这是不能热处理强化铝合金的主要强化方法。

铜及铜合金性能特点:纯铜呈紫红色，故又称紫铜，具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性。具有优良的导电性和导热性，在大气、淡

水和冷凝水中有良好的耐蚀性。塑性好。纯钛加入合金元素形成钛合金。

●金属基复合材料（MMC）性能的影响因素：

1基体的影响：不同的基体对复合材料的抗拉强度、屈服强度、结合

强度有较大的影响。基

体的合金化也对复合材料的强度有重要影响，另外稀土元素的加入也

能提高复合材料的强度2增强体的影响：加入增强体，材料的抗拉强度和

屈服强度都有所提高

3基体和增强体相容性的影响：由于基体和增强体热膨胀系数（CET）的差别引起的错配应力在基体中诱发了高密度位错、晶粒尺寸变化、残余

应力（热错配应力）、时效析出组织等。4工艺的影响：