复合材料的结构复合材料=基体 增强体

2 复合材料的特点
A 组成与结构特点 （1）具有可设计性 （2）组元间有明显界面或 呈梯度变化的多相材料； （3）性能取决于各组分性 能及协同效应。 B 性能特点 比强度高
抗疲劳性能好
耐磨减磨性能高 减震能力强 高温性能好 化学稳定性高
成型工艺简单灵活
复合材料性能不足之处
1、横向拉伸强度和层间剪切强度低。 2、断裂伸长率低，冲击韧性有时不好。 3、制造时产品性能不稳定，分散性大，质 检困难。 4、抗老化性能不好。 5、机械连接困难。 6、成本太高。
硬质合金组织(Co+WC)
硬质合金铣刀


硬质合金主要有钨 钴(YG)和钨钴钛 (YT)两类。牌号中 ，YG后的数字为含 Co量，YT后的数字 为碳化钛含量。 硬质合金硬度极高 ，且热硬性、耐磨 性好，一般做成刀 片，镶在刀体上使 用。
硬质合金模具
硬质合金轴承刀具
3 层状复合材料

是指在基体中含 有多重层片状高 强高模量增强物 的复合材料。这 种材料是各向异 性的(层内两维同 性)。如碳化硼片 增强钛、胶合板 等。
9.2 常用复合材料
1 纤维增强复合材料
基体：强度低、模量低、韧性好
增强纤维：强度高、模量高、脆性大
玻璃纤维 塑料基体
基 体
金属基体 陶瓷基体
增 强 纤 维
碳/硼纤维
金属纤维 陶瓷纤维
化学纤维Байду номын сангаас
1）玻璃纤维增强塑料
玻璃纤维增强塑料（Fiber Reinforced Plastics），也称树脂基复合材料（Resin Matrix Composite）是目前技术比较成熟且 应用最为广泛的一类复合材料。 用短切的或连续纤维及其织物增强热固性或热 塑性树脂基体，经复合而成。


陶瓷基粒子复合材料如氧化锆增韧陶瓷 等。 聚合物基粒子复合材料如酚醛树脂中掺 入木粉的电木、碳酸钙粒子改性热塑性 塑料的钙塑材料。
粒子增强SiC陶瓷基复合材料
颗粒增强铝基泡沫复合材料
碳黑增强橡胶


金属基粒子复合材料又称 金属陶瓷，是由钛、镍、 钴、铬等金属与碳化物、 氮化物、氧化物、硼化物 等组成的非均质材料。 碳化物金属陶瓷作为工具 材料已被广泛应用，称作 硬质合金。硬质合金通常 以Co、Ni作为粘结剂， WC、TiC等作为强化相 。
性能优于玻璃钢
B 碳纤维金属复合材料
强度高、质量轻
C 碳纤维陶瓷复合材料
强度高、质量轻
2 粒子增强复合材料


粒子增强复合材料 是将粒子高度弥散 地分布在基体中， 使其阻碍导致塑性 变形的位错运动( 金属基体)和分子 链运动(聚合物基 体)。 这种复合材料是各 向同性的。
卫星用颗粒增强铝基复合材料 零件
层状陶瓷复合材料断口形貌
三明治复

双金属、表面涂层等也是层状复合材料。 层状结构材料根据材质不同，分别用于飞机制造 、运输及包装等。
有TiN涂层的高尔夫球头
层状复合
铝合金蜂窝夹层板
9.3 复合材料的成型工艺
复合材料成型工艺是复合材料工业的发展基础 和条件。随着复合材料应用领域的拓宽，复合 材料工业得到迅速发镇，其老的成型工艺日臻 完善，新的成型方法不断涌现，目前聚合物基 复合材料的成型方法已有20多种，并成功地 用于工业生产.
克服单一材料的缺点 ，产生原来单一材料本身所 没有的新性能。
复合材料的结构 复合材料=基体+增强体
复合材料的结构通常是一个相为连续相， 称为基体；而另一相是以独立的形态分布 在整个连续相中的分散相，与连续相相比， 这种分散相的性能优越，会使材料的性能 显著增强，故常称为增强体 (也称为增强材 料、增强相等)。
3 复合材料分类


按组成分 ①金属与金属复合材料 ②非金属与金属复合材料 ③非金属与非金属复合材料 按结构特点： ①纤维复合材料 ②夹层复合材料 ③细粒复合材料 ④混杂复合材料

按基体类型分类 ①树脂基复合材料 ②金属基复合材料 ③陶瓷基复合材料 ④碳-碳复合材料
（14）卷制管成型技术； （15）纤维缠绕制品成型技术； （16）连续制板生产工艺； （17）浇铸成型技术； （18）拉挤成型工艺； （19）连续缠绕制管工艺； （20）编织复合材料制造技术； （21）热塑性片状模塑料制造技术 及冷模冲压成型工艺； （22）注射成型工艺； （23）挤出成型工艺； （24）离心浇铸制管成型工艺； （25）其它成型技术。

以玻璃纤维作为增强相的树脂基复合材料在世界范 围内已形成了产业。
A 热塑性玻璃纤维增强塑料
构成：热塑性树脂+玻璃纤维 性能：强度高、疲劳性能好、冲击韧性高、抗蠕变性好
B 热固性玻璃纤维增强塑料—玻璃钢
构成：热固性树脂+玻璃纤维 性能：
强度高、质轻、电绝缘、绝热、抗腐蚀、憎水性
2）碳纤维增强复合材料 A 碳纤维塑料复合材料
（1）手糊成型工艺--湿法铺层成型法； （2）喷射成型工艺； （3）树脂传递模塑成型技术（RTM技术）； （4）袋压法（压力袋法）成型； （5）真空袋压成型； （6）热压罐成型技术； （7）液压釜法成型技术； （8）热膨胀模塑法成型技术； （9）夹层结构成型技术； （10）模压料生产工艺； （11）ZMC模压料注射技术； （12）模压成型工艺； （13）层合板生产技术；
第九章 复合材料及加工工艺
9.1 复合材料的基本特性
9.2 常用复合材料 9.3 复合材料的成型工艺 9.4 复合材料在产品设计中的应用
9.1 复合材料的基本特性
1 什么是复合材料


复合材料(Composite materials)，是以一 种材料为基体(Matrix)，另一种材料为增强 体(reinforcement)，通过一定的工艺组合 而成的材料。 基体材料和增强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。
金属
高强纤维
基体
塑料 增强体 陶瓷
纤维编织物
硬质颗粒
在大多数情况下，增强相较基体硬， 强度和刚度较基体大。在基体与增 强体之间存在着界面。
复合材料的组成及作用
（基体）连续相 ＋ 界面相
粘接和固定增强相 分配增强体的载荷 保护增强体免受环 境影响
＋ （增强体)分散相
增加强度、改善 性能
传递作用、 阻断作用、 诱导效应 ……