复合材料概论第2章--复合材料的基体材料
复合材料中的基体材料
复合材料中的基体材料复合材料是由两种或更多种不同材料组成的材料，其中一种材料称为基体材料。
基体材料在复合材料中起到支撑和固定增强材料（通常是纤维或颗粒）的作用。
基体材料的选择对复合材料的性能和应用起着至关重要的作用。
下面将介绍一些常见的基体材料及其特点。
1.金属基体材料：金属基体材料主要是指铝、镁、钛等金属材料。
金属基复合材料具有高强度、高刚度、优良的导热性、良好的耐腐蚀性和可加工性等优点。
金属基复合材料广泛应用于航空航天、汽车工业、船舶制造和建筑等领域。
2.高分子基体材料：高分子基体材料主要是指树脂类材料，如环氧树脂、聚酯树脂、聚酰亚胺等。
高分子基复合材料具有重量轻、绝缘性能好、抗腐蚀性能好等特点。
高分子基复合材料广泛应用于航空航天、汽车工业、电子电器等领域。
3.陶瓷基体材料：陶瓷基体材料主要是指氧化铝、氧化硅、碳化硅等无机材料。
陶瓷基复合材料具有高硬度、高耐磨性、抗高温等特点。
陶瓷基复合材料广泛应用于制造耐火材料、摩擦材料和高温结构材料等领域。
4.碳基体材料：碳基体材料主要是指碳纤维、炭黑等碳材料。
碳基复合材料具有重量轻、高强度、高刚度、耐高温、导电性能好等特点。
碳基复合材料广泛应用于航空航天、汽车工业、体育器材等领域。
5.纳米基体材料：纳米基体材料主要是指纳米颗粒、纳米管、纳米片等纳米材料。
纳米基复合材料具有独特的物理、化学和力学性能，如高强度、高硬度、低摩擦系数等。
纳米基复合材料在材料科学领域具有重要的应用前景。
总之，基体材料是复合材料中重要的组成部分，其种类和性能直接影响着复合材料的性能和应用范围。
随着科技的发展，不断有新型的基体材料涌现，为复合材料的开发和应用带来了新的可能性。
第二章-复合材料的基体材料
42
2021/7/10
43
2021/7/10
44
热塑性树脂基体
按用途可分：
通用塑料
热塑性树脂（塑料）
工程塑料
特种工程塑料
热塑性树脂基体
按形态可分：
➢ 无定形热塑性塑料： 大分子完全无序排列 。最高使用温度应在Tg以下，而其最低 加工温度则应在Tg 以上 。
➢ 结晶性热塑性塑料： 部分大分子或大分子部分均匀排列。并非100%结晶，分子 结构越规整、分子链越柔顺，结晶能力越强，通常用结晶度 来表征结晶程度。最高使用温度应在Tm以下，而其最低加工 温度则应在Tm以上。
乙烯等。
高频率的电解质
（2）弱极性： 这类树脂如聚苯乙烯、聚异丁烯等。
（3）极性： 这类树脂如聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、 聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯等。
（4）强极性： 这类树脂如聚酯。 低频率的介电体
热塑性树脂的应用
我国热塑性塑料产业
➢我国是世界高分子材料大国，世界塑料大国, 生产大国、消 费大国、进口大国。 ➢世界第一大PVC、合成纤维生产国。 ➢其中，通用塑料PE、PP、PS、PVC和ABS表观消费量占 我国合成树脂总产量的94%。但树脂消费仍有一半以上依赖 进口。 ➢工程塑料(PA、POM、PC、PBT、PET、PPO)大量依靠 进口。
1）用于450℃以下MMC的轻金属基体
目前研究发展最成熟、应用最广泛的MMC是铝 基和镁基复合材料，用于航天飞机、人造卫星、空 间站、汽车发动机零件、刹车盘等，并以形成工业 化规模生产。
对于不同类型的 复合材料应选用合适的铝或镁 合金基体。
• 连续纤维增强MMC：一般选用纯铝或含合金元
素少的单相铝合金；
性能：优异的力学性能（力学性能最接近金属的塑料） 很高的比强度和比刚度
复合材料的基体材
复合材料的基体材
常见的复合材料基体材料包括金属、聚合物和陶瓷等。
金属基体材料是最早被应用于复合材料的基体材料之一、金属基复合材料具有高强度、刚性和导热性能，还具有优良的机械性能和良好的成型性能。
由于金属本身的导热性和良好的电导性，金属基复合材料广泛应用于热传导和电传导方面的应用，如散热器、导电线和电子器件等。
聚合物基体材料是应用最广泛的复合材料基体材料之一、聚合物基复合材料具有重量轻、加工性能好、电绝缘性好、化学稳定性好等特点。
此外，聚合物基体材料的成本相对较低，易于大规模生产。
因此，聚合物基复合材料广泛应用于航空航天、汽车工业、电子设备和建筑等领域。
陶瓷基体材料具有高强度、高硬度、高耐压性和高耐磨性等特点。
陶瓷基复合材料的主要优点是在高温和高压环境下具有出色的性能。
陶瓷基复合材料常用于高性能陶瓷刀具、高温热力设备和用于材料强化的陶瓷纤维等领域。
此外，还有一些其他的基体材料，如碳纤维基体材料和纤维增强中空玻璃基体材料等。
碳纤维基体材料具有重量轻、高强度、高弹性模量和耐腐蚀性强等特点，常用于航空航天、汽车和体育器材等领域。
而纤维增强中空玻璃基体材料以其低密度、优良的隔热性能和抗雷击性能而得到广泛应用。
综上所述，复合材料的基体材料类型丰富多样，每种材料都有其独特的优点和应用领域。
随着科技的不断进步和需求的不断增加，对基体材料的研发和应用也在不断深入，为复合材料的发展提供了更广阔的空间。
复合材料概论教案
中原工学院教案专用纸第 1 页
中原工学院教案专用纸第2 页
中原工学院教案专用纸第3 页
中原工学院教案专用纸第4 页
中原工学院教案专用纸第5 页
中原工学院教案专用纸第6 页
中原工学院教案专用纸第 7 页
中原工学院教案专用纸第 8 页
中原工学院教案专用纸第 9 页
中原工学院教案专用纸第 10 页
中原工学院教案专用纸第 11 页
中原工学院教案专用纸第 12 页
中原工学院教案专用纸第 13 页
中原工学院教案专用纸第 14 页
中原工学院教案专用纸第 15 页
中原工学院教案专用纸第 16 页
中原工学院教案专用纸第 17 页
中原工学院教案专用纸第 18 页
中原工学院教案专用纸第 19 页
中原工学院教案专用纸第 20 页
中原工学院教案专用纸第 21 页
中原工学院教案专用纸第 22 页
中原工学院教案专用纸第 23 页
中原工学院教案专用纸第 24 页
中原工学院教案专用纸第 25 页
中原工学院教案专用纸第 26 页
中原工学院教案专用纸第 27 页
中原工学院教案专用纸第 28 页
友情提示：部分文档来自网络整理，供您参考！文档可复制、编辑，期待您的好评与关注！。
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。
第二章 复合材料基体
聚碳酸酯
• 是一种无色透明的无定性热塑性材料。其名称来源于其内部的CO3 基团。 2011年3月双酚A在食用瓶中已被欧美国家禁用 • 化学名：2,2'-双（4-羟基苯基）丙烷聚碳酸酯
聚碳酸酯的应用
• (1)用于建材行业 聚碳酸酯板材具有良好的透光性，抗冲击性，耐紫外线辐 射及其制品的尺寸稳定性和良好的成型加工性能，使其比 建筑业传统使用的无机玻璃具有明显的技术性能优势。目 前，中国建有聚碳酸酯建材中空板生产线20余条，年需用 聚碳酸酯7万t左右，预计到2005年将达到14万t。 • (2)用于汽车制造工业 聚碳酸酯具有良好的抗冲击、抗热畸变性能，而且耐候 性好、硬度高，因此适用于生产轿车和轻型卡车的各种零 部件，其主要集中在照明系统、仪表板、加热板、除霜器 及聚碳酸酯合金制的保险杠等。
第二章 复合材料的基体
复合材料基体分类 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（也包括玻璃和水 泥）为基体
热塑性树脂
• 热塑性树脂：是具有受热软化、冷却硬化的性能， 而且不起化学反应，无论加热和冷却重复进行多 少次，均能保持这种性能。凡具有热塑性树脂其 分子结构都属线型。它包括含全部聚合树脂和部 分缩合树脂。 • 热塑性树脂有：PE-聚乙烯、PVC-聚氯乙烯、 PS-聚苯乙烯、PA-聚酰胺、POM-聚甲醛、PC聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜、橡胶等。热塑性树脂 的优点是加工成型简便，具有较高的机械能。缺 点是耐热性和刚性较差。型号
聚碳酸酯的应用
• (7)用于光学透镜领域 聚碳酸酯以其独特的高透光率、高折射率、高抗冲性、尺寸稳定性 及易加工成型等特点，在该领域占有极其重要的位置。采用光学级聚 碳酸配制作的光学透镜不仅可用于照相机、显微镜、望远镜及光学测 试仪器等，还可用于电影投影机透镜、复印机透镜、红外自动调焦投 影仪透镜、激光束打印机透镜，以及各种棱镜、多面反射镜等诸多办 公设备和家电领域，其应用市场极为广阔。 • (8) 用于光盘的基础材料 近年来，随着信息产业的倔起，由光学级聚碳酸酯制成的光盘作为 新一代音像信息存储介质，正在以极快的速度迅猛发展。聚碳酸酯以 其优良的性能特点因而成为世界光盘制造业的主要原料。目前世界光 盘制造业所耗聚碳酸酯量已超过聚碳酸酯整体消费量的20%，其年均 增长速度超过10%。
第二章复合材料的基体材料ppt课件
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
❖ 四、 聚合物材料 ❖ 1. 复合材料中常用的聚合物种类
❖ （1）不饱和聚酯树脂。用于玻璃纤维复合材料 ❖ （2）环氧树脂。性能优异，用于碳纤维复合材
料和优质玻璃纤维复合材料。 ❖ （3）酚醛树脂。性能较差，且需高压成形，用
性好的；对于非连续性增强复合材料，选高强度
合金为基体。
• （3）根据基体金属与增强物的相容性选择
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
2.1.2 结构复合材料的基体
结构复合材料的基体大致可分为轻金属基体和耐热合金基体两大类。
❖ 主要的增强物为：陶瓷颗粒或晶须。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
❖
Байду номын сангаас
Al2O3（刚玉）—典型的纯氧化物陶瓷。
有较高室温和高温强度。
❖
ZrO2—使用温度达2000～2200℃，主要
用作耐火坩锅，反应堆的绝缘材料，金属表面的
二、 无机胶凝材料 水泥，石膏，菱苦土，水玻璃等。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
2.2 陶瓷材料
传统陶瓷是指陶器和瓷器，主要由含二氧化硅的 天然硅酸盐矿物质制成。
现代陶瓷：高纯度、高性能的氧化物、碳化物、 硼化物、氮化物等。
【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。
复合材料总思考题和参考题答案
复合材料概论总思考题—•复合材料总论1.什么是复合材料？复合材料的主要特点是什么？①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。
②1）组元之间存在着明显的界面；2）优良特殊性能；3）可设计性；4）材料和结构的统一2.复合材料的基本性能（优点）是什么？——请简答6个要点（1）比强度，比模量高（2）良好的高温性能（3）良好的尺寸稳定性（4）良好的化学稳定性（5）良好的抗疲劳、蠕变、冲击和断裂韧性（6）良好的功能性能3.复合材料是如何命名的？如何表述？举例说明。
4种命名途径①根据增强材料和基体材料的名称来命名，如碳纤维环氧树脂复合材料②（1）强调基体：酚醛树脂基复合材料（2）强调增强体：碳纤维复合材料（3）基体与增强体并用：碳纤维增强环氧树脂复合材料（4）俗称：玻璃钢4•常用不同种类的复合材料（PMC,MMC,CMC）各有何主要性能特点?5.复合材料在结构设计过程中的结构层次分几类，各表示什么？在结构设计过程中的设计层次如何，各包括哪些内容?3个层次答：1、一次结构：由集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：由单层材料层复合而成的层合体,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：指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。
2、①单层材料设计：包括正确选择增强材料、基体材料及其配比，该层次决定单层板的性能；②铺层设计：包括对铺层材料的铺层方案作出合理安排，该层次决定层合板的性能；③结构设计：最后确定产品结构的形状和尺寸。
6.试分析复合材料的应用及发展。
答：①20世纪40年代，玻璃纤维和合成树脂大量商品化生产以后，纤维复合材料发展成为具有工程意义的材料。
至60年代,在技术上臻于成熟,在许多领域开始取代金属材料。
②随着航空航天技术发展，对结构材料要求比强度、比模量、韧性、耐热、抗环境能力和加工性能都好。
复合材料概论第02章-基体材料-2015
上海大学材料学院电子信息材料系
22
改性的酚醛树脂——
聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂 聚酰胺改性酚醛树脂 环氧改性酚醛树脂 有机硅改性酚醛树脂 硼改性酚醛树脂****** 二甲苯改性酚醛树脂 二苯醚甲醛树脂 苯胺改性酚醛树脂
上海大学材料学院电子信息材料系
23
（4）酚醛树脂的固化与固化剂
酚醛树脂固化方法有两种： (1) 加热固化； (2) 通过加入固化剂使树脂发生固化。
上海大学材料学院电子信息材料系
9
D、不饱和聚酯的固 化及其特点
• 固化剂 • 引发剂 • 促进剂
--- 乙烯、苯乙烯、丁二烯等烯类单体。 --- 过氧化物（加热固化） --- 苯胺类和有机钴。室温固化
上海大学材料学院电子信息材料系
10
特点 ➢ 粘度低，工艺性好。
➢ 综合性能好，价廉，用量约占80% 。
(3)钛基复合材料
钛比任何其它的结构材料具有更高的比强度。 此外，钛在中温时比铝合金能更好地保持其强度。 因此，对飞机结构来说，当速度从亚音速提高到超音速时，钛比铝合金显示出了更大的优越性。
随着速度的进一步加快，还需要改变飞机的结构设计，采用更细长的机冀和其它冀型， 为此需要高刚度的材料，而纤维增强钛恰可满足这种对材料刚度的要求。
刚性苯环，Tm = 225 ～ 250℃, Tg = 145℃； 变形小，抗蠕变，尺寸稳定。可与玻璃纤维和碳纤维复合。
上海大学材料学院电子信息材料系
30
（4） 聚 砜
以砜和苯环连结成硬性链，可在100～150℃下长期使用，Tg > 200℃； S+6处于最高价，抗氧化，耐辐射；抗蠕变，尺寸稳定。成型温度太高，达300℃。 可与碳纤维复合。用于宇航和汽车工业。
复合材料概论第2章--复合材料的基体材料ppt课件
.
31
1 微晶玻璃
微晶玻璃是通过加入晶核剂等方法，经过热处理过程在玻璃中 形成晶核，再使晶核长大而形成的玻璃与晶体共存的均匀多晶 材料，又称为玻璃陶瓷。
微晶玻璃的结构与性能与陶瓷、玻璃均不同，其性质是由晶相 的矿物组成与玻璃相的化学组成以及它们的数量决定的，集中 了玻璃与陶瓷的特点。
碳化硼属于六方晶系。重量轻，硬度高（50GPa， 仅次于金刚石），耐磨性好，热稳定性好，耐酸。耐 碱性。可用作喷砂嘴，切削工具，高温热交换器、轻 型装甲陶瓷等。
B4C粉末一般用适量的碳还原氧化硼制得： B2O3+C→B4C
B4C陶瓷难以烧结，原因是烧成温度范围窄，温度 过低，烧结不致密，温度太高易导致B4C分解。
化性能，并且要施工简单，有良好的工艺性能。
.
45
2 辅助剂：
（1）交联剂（引发剂、促进剂）
交联剂：能在线型分子间起架桥作用从而使多个线型分子相互键合 交联成网络结构的物质。 促进或调节聚合物分子链间共价键或离子键形 成的物质。也称为固化剂。(为什么要用交联剂？常用的交联剂，p25)
引发剂：指一类容易受热分解成自由基的化合物，可用于引发烯类、 双烯类单体的自由基聚合和共聚合反应，也可用于不饱和聚酯的交联固 化和高分子交联反应。 （临界温度和半衰期，常用的引发剂，p26）
.
42
碳化硼和碳化钛陶瓷 —碳化钛陶瓷
碳化钛结晶为面心立方晶格（NaCl型)。晶格常数为 0.4319nm，密度为4.93～4.9 g·cm-3 ，熔点为3160～ 3250℃，1.15K时TiC呈现超导特性，TiC莫氏硬度9～ 10，弹性模量322MPa，可用作耐磨材料。 TiC粉末制 取方法：
《复合材料力学》2复合材料的基体材料(标准版)
行复合，如碳化硅/铝，碳纤维/铝，氧化铝/铝等 复合材料用作发动机活塞、缸套等零件。
20
工业集成电路： 高导热、低膨胀 如：银、铜、铝作为基体，与高导热性、低热膨胀
的超高模量石墨纤维、金刚石纤维、碳化硅颗粒 复合，用作散热元件和基板。
21
2 金属基复合材料组成特点
针对不同的增强体系，应充分分析和考虑 增强物的特点来正确选择基体合金材料。
强材料与基体复合而成的复合材料。
4
复合材料性能的综合比较
使用温度 ℃
强度 耐老化
导热性 W/(mK)
耐化学 腐蚀
树脂基复 合材料
60~250
可设计
最差
0.35~0.45
最好
金属基复 合材料
400~600
可设计
一般
50~65
一般
陶瓷基复 1000~150
可设计
合材料
0
5
最好
0.7~3.5
最好
工艺 成熟 一般 复杂
氮化硅陶瓷(Si3N4)
共价键化合物的原子自扩散系数非常高，高 纯的Si3N4 的固相烧结极为困难。因此，常用反 应烧结和热压烧结。前者是将Si3N4粉以适当的 方式成形后，在氮气氛中进行氮化合成(约 1350℃）。后者是将加适当的助烧剂 (MgO,Al2O3,1600~1700℃) 烧结。
复合材料学(第二章 复合材料的基体材料) (2)
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，这与连续纤维增强金属基 复合材料基体的选择完全不同。如颗粒增强 铝基复合材料一般选用高强度的铝合金为基 体。
用于电子封装的金属基复合材料有：高碳 化 硅 颗 粒 含 量 的 铝 基 (SiCp/A1) 、 铜 基 (SiCp/Cu)复合材料，高模、超高模石墨纤维 增强铝基(Gr/Al)、铜基(Gr/Cu)复合材料， 金刚石颗粒或多晶金刚石纤维铝、铜复合材 料，硼／铝复合材料等， 其基体主要是纯铝
和纯铜。
1、用于450℃以下的轻金属基体
目前研究发展最成熟、应用最广泛的金属 基复合材料是铝基和镁基复合材料， 用于航
天飞机、人造卫星、空间站、汽车发动机零 件、刹车盘等，并已形成工业规模生产。对 于不同类型的复合材料应选用合适的铝、镁 合金基体。连续纤维增强金属基复合材料一 般选用纯铝或含合金元素少的单相铝合金， 而颗粒、晶须增强金属基复合材料则选择具 有高强度的铝合金。
用于耐磨零部件的金属基复合材料有：碳 化硅、氧化铝、石墨颗粒、晶须、纤维等增 强铝、镁、铜、锌、铅等金属基复合材料， 所用金属基体主要是常用的铝、镁、锌、铜、 铅等金属及合金。
用于集电和电触头的金属基复合材料有： 碳(石墨)纤维、金属丝、陶瓷颗粒增强铝、 铜、银及合金等。
功能用金属基复合材料所用的金属基体均 具有良好的导热、导电性和良好的力学性能， 但有热膨胀系数大、耐电弧烧蚀性差等缺点。
飞机和人造卫星构件上应用，取得了巨大的 成功。
基体材料是金属基复合材料的主要组成， 起着固结增强物、传递和承受各种载荷(力、 热、电)的作用。基体在复合材料中占有很大 的体积百分数。在连续纤维增强金属基复合 材 料 中 基 体 约 占 50%-70% 的 体 积 ， 一 般 占 60%左右最佳。颗粒增强金属基复合材料中 根据不同的性能要求，基体含量可在90% ～ 25%范围内变化。多数颗粒增强金属基复合 材料的基体约占80%～90%。而晶须、短纤 维增强金属基复合材料基体含量在70%以上，
《复合材料概论》心得与总结
《复合材料概论》心得与总结卫琦 1306030118通过学习《复合材料概论》，我了解了复合材料的命名、分类以及复合材料的基本性能。
复合材料的基体材料有四种：金属材料、无机胶凝材料、陶瓷材料、聚合物材料。
了解了碳纤维的优点以及碳纤维在生活中被广泛的应用。
以及对聚合物基复合材料，金属基复合材料，陶瓷基复合材料的了解。
以下是我对一些知识点的总结。
第一章总论一、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个相为连续相，称为基体，另一相为分散相，称为增强材料。
二、复合材料的分类1．按增强材料形态分类（连续纤维复合、短纤维复合、颗粒复合、编织复合）2．按增强材料纤维种类分类（玻璃纤维、碳纤维、有机纤维、金属纤维、陶瓷纤维、混合）3．按基体材料分类（聚合物基、金属基、无机非金属基）4．按材料作用分类（结构复合材料、功能复合材料）三、复合材料的基本性能1．可综合发挥各组成材料的优点2．可按对材料性能的需要进行材料的设计和制造（最大特点！）3．可制成所需的任意形状的产品四、复合材料结构设计的三个结构层次①：一次结构：指由基体和增强材料复合而成的单层材料②：二次结构：指由单层材料层合而成的层合体③：三次结构：指通常所说的工程结构或者产品结构第二章复合材料的基体材料复合材料的基体材料有以下四种：①：金属材料主要包括铝及铝合金、镁合金、钛合金、镍合金、铜与铜合金、锌合金、铅、钛铝、镍铝金属间化合物等无机胶凝材料主要包括水泥、石膏、菱苦土和水玻璃等陶瓷材料主要包括玻璃、玻璃陶瓷、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷聚合物材料主要包括不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂及各种热固性/热塑性聚合物。
第三章复合材料的增强材料一、增强材料的定义：在复合材料中，凡事能基体材料力学性能的物质，均称为增强材料。
二、玻璃纤维的分类：1．以玻璃原料成分分类：无碱玻璃纤维（E玻纤）；中碱玻璃纤维；有机玻璃纤维（A玻璃）；特种玻璃纤维。
- 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)。
金属材料 陶瓷材料 合物材料
精品课件
1
2.1 金属材料
现代科学技术的发展对材料性能的要求 越来越高，特别是航天航空、军事等尖端科学技 术的发展，使得单一材料难以满足实际工程的要 求，这促进了金属基复合材料的迅猛发展。
精品课件
2
1
与传统金属材 料相比，金属 基复合材料具 有较高的比强 度、比刚度和 耐磨性
基体的主要作用是以充分发挥增强纤维 的性能，基体本身与纤维有良好的相容性和塑性， 而不要求基体本身有高强度，可选用铝、镁作基 体。
精品课件
14
对于非连续纤维增强（颗粒、晶须、短纤维）的 金属基复合材料：
基体是主要承载物，要求基体有很高的 强度，可选用高强度的铝合金（如，A365，6061， 7075）而不用铝作为基体。
精品课件
7
1
2
3
金属基复合材料 金属基复合材料 基体金属与增强
的使用要求
组成的特点
体的相容性
精品课件
8
1 金属基复合材料的使用要求
不同领域、不同工况下对复合材料构件 的性能要求不同。
航天航空领域：高比强度、比模量、尺寸稳定性、 密度小
如：镁合金和铝合金作为基体，与高强度、高模量 的石墨纤维、硼纤维进行复合。
目前已有应用的功能金属基复合材料（不含双金 属复合材料）主要有用于微电子技术的电子封装和热沉材料、 高导热、耐电弧烧蚀的集电材料、耐高温摩擦的耐磨材料、 耐腐蚀的电池极板材料等等。主要选用的金属基体是纯铝及 铝合金、纯铜及铜合金、银、铅、锌等金属。
功能用金属基复合材料所用的金属基体均具有良 好的导热、导电性和良好的力学性能，但有热膨胀系数大、 耐电弧烧蚀性差等缺点。
精品课件
20
1 用于450℃以下的轻金属基体——铝、镁合金
铝基和镁基复合材料，已广泛应用于 航天飞机、人造卫星、空间站、汽车发动机零 件、刹车盘等方面。
精品课件
21
各种牌号铝、镁合金的成分和性能
精品课件
22
2 用于450~700℃以下的复合材料基体——钛合金
钛合金具有相对密度小、耐腐蚀、耐 氧化、强度高等特点，用碳化硅纤维增强的钛 基复合材料可制成叶片和传动轴等零件用于高 性能航空发动机。
精品课件
5
国产太行战机用涡轮风扇航空发动机——高温高性能高铌钛铝合金材料
精品课件
6
2.1.1 选择基体的原则
金属与合金品种繁多，目前用作金属基复合材料 的金属有：铝及铝合金，镁合金，钛合金，镍合 金，铜与铜合金，锌合金，铅、钛铝、镍铝金属 间化合物等。
基体材料成分的正确选择对能否充分组合和发挥 基体金属和增强物性能特点，获得预期的优异综 合性能十分重要。
28
2.2 陶瓷材料
传统陶瓷是指陶器和瓷器，主要由含二氧化硅的 天然硅酸盐矿物质制成。
现代陶瓷：高纯度、高性能的氧化物、碳化物、 硼化物、氮化物等。
精品课件
29
单一的陶瓷存在脆性大，韧性差，很容易因存在 的裂纹、空隙、杂质等缺陷而破碎。
在陶瓷基体中添加其他成分，如陶瓷粒子，纤维 或晶须，可提高陶瓷的韧性。
精品课件
27
➢用于电子封装：高碳化硅颗粒增强铝基、铜基复合 材料，高模石墨纤维增强铝基、铜基复合材料，硼/铝 复合材料等。
➢用于耐磨零部件：碳化硅、氧化铝、石墨颗粒、晶 须、纤维等增强的铝、镁、铜、锌、铅等金属基复合 材料。
➢用于集成电路：碳纤维、金属丝、陶瓷颗粒增强铝、 铜、银及合金材料。
精品课件
精品课件
23
钛合金的成分和性能
精品课件
24
3 用于1000℃以上的高温复合材料的金属基体—— 镍基、铁基耐热合金和金属间化合物
镍基高温合金广泛应用于各种燃气轮 机中，用钨丝、钍钨丝增强的镍基可用于高性 能航空发动机叶片。
精品课件
25
高温金属基复合材料的基体合金成分和性能
精品课件
26
2.1.3 功能用金属基复合材料的基 体
精品课件
11
工业集成电路：高导热、低膨胀
如：银、铜、铝作为基体，与高导热性、低热膨胀 的超高模量石墨纤维、金刚石纤维、碳化硅颗粒 复合，用作散热元件和基板。
精品课件
12
2 金属基复合材料组成特点
针对不同的增强体系，应充分分析和 考虑增强物的特点来正确选择基体合金材料。
精品课件
13
对于连续纤维增强的金属基复合材料：
精品课件
9
高性能发动机：高比强度、比模量、耐高温性、 抗氧化
如：钛基合金、镍基合金以及金属间化合物作基体， 如碳化硅/钛、钨丝/镍基超合金复合材料用于喷 气发动机叶片、涡轮叶片、转轴、火箭发动机箱 体材料。
精品课件
10
汽车发动机：耐热、耐磨、导热、一定高温强度、 成本低廉
如：选用铝合金作基体材料与陶瓷颗粒、短纤维进 行复合，如碳化硅/铝，碳纤维/铝，氧化铝/铝等 复合材料用作发动机活塞、缸套等零件。
精品课件
15
3 基体金属与增强物的相容性
界面破坏产生原因：
金属基复合材 料高温成型
纤维与金属发生化学反应， 在界面形成反应层
脆性界面反应层受力产生的裂纹引起 复合材料结构破坏
精品课件
16
在选择基体时，应充分注意与增强 物的相容性（特别是化学相容性），并考虑 到尽可能在金属基复合材料成型过程中，抑 制界面反应。
精品课件
17
如何增强基体 与增强物的相
容性？
A 对增强纤维进行表面处理改性
B 在金属基体中添加其他成分
C 选择适宜的成型方法
精品课件
18
注意：在用铁、镍作为基体时，不适宜用碳（石墨） 纤维作为增强物。
因为，铁、镍元素在高温时能有效促使碳纤维石墨化， 破坏了碳纤维的结构，使其丧失原有的强度，而不能 提高复合材料的综合性能。
精品课件
19
2.1.2 结构复合材料的基体
结构复合材料的基体大致可分为轻金属基体和耐热合金基体两大类。
用于450℃以下的轻金属基体——铝、 （1） 镁合金
用于450～700℃的复合材料的金属 （2） 基体——钛合金
（3）
用于1000℃以上的高温复合材料的 金属基体——镍基、铁基耐热合金 和金属间化合物
2
3
与树脂基复合材
与陶瓷材料相
料相比，金属基 比，金属基复合
复合材料具有优 材料具有高韧性
良的导电、导热 和高冲击性能、
性，高温性能好， 热膨胀系数小等
可焊接
优点
精品课件
3
航空、航天领域
轻质、高强结构材 料：如B/Al复合材料
电子领域
低热膨胀系数、 高导热系数
精品课件
4
高体份（60-70%）碳化硅颗粒/铝基复合材料电子封装件