复合材料的定义、性能与分类.pptx
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疲劳性能与寿命预测
疲劳性能
复合材料的疲劳性能是指它们在周期性载荷下的抗断裂能力 。通过优化材料组合和结构设计，可以显著提高复合材料的 疲劳性能。例如，使用高强度纤维和优化基体树脂可以显著 提高复合材料的疲劳性能。
寿命预测
通过实验测试和分析，可以预测复合材料的使用寿命。这些 测试包括疲劳测试、环境因素测试和物理测试等。通过这些 测试和分析，可以评估复合材料在不同条件下的使用寿命， 并提供设计建议以延长其使用寿命。
复合材料ppt
2023-10-30
目录
• 复合材料概述 • 复合材料的力学性能 • 复合材料的热学性能 • 复合材料的应用领域 • 复合材料的未来发展趋势 • 复合材料的相关研究与文献综述
01
复合材料概述
定义与分类
复合材料定义
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组合成的新型材料 。
复合材料分类
根据组合成分的性质和比例，复合材料可分为金属基复合材料、非金属基复 合材料和纳米复合材料等。
复合材料的性能特点
性能可设计性
可以根据使用要求设计复合材料的性能，如强度、刚度、耐腐 蚀性等。
性能优势
可以发挥不同材料的优点，实现单一材料无法达到的性能。
性能可调整性
可以通过调整各组分材料的比例和制备工艺来调整复合材料的 性能。
连接器
复合材料也被用于制造连接器，如USB连接器等。
电池外壳
复合材料还可以用于制造电池的外壳，如锂离子电池的外壳等。
05
复合材料的未来发展趋势
高性能复合材料的研发
01
研发具有更高强度、韧性和耐 高温性能的高性能复合材料， 以满足现代工程和工业制造的 需求。
02
复合材料介绍课件(2024)
发展历程
复合材料的发展经历了从天然复合材料到人工合成复合材料的过程。随着科技的不断进步，复合材料的种类和性 能不断得到拓展和提升。
2024/1/28
4
主要类型与特点
主要类型
根据基体材料的不同，复合材料可分为树脂基复合材料 、金属基复合材料、陶瓷基复合材料和碳基复合材料等 。
特点
复合材料具有以下特点
利用复合材料的高比强度 和比刚度特性，制造航天 器的承载结构，如卫星、 火箭等。
航空发动机部件
将复合材料应用于航空发 动机的叶片、机匣等部件 ，提高发动机的推力和效 率。
20
汽车轻量化解决方案探讨
车身覆盖件
采用碳纤维复合材料制造车身覆 盖件，如车门、车顶等，降低车 身重量并提高安全性。
底盘结构件
利用复合材料的高强度和耐疲劳 性能，制造汽车底盘的结构件， 如横梁、纵梁等。
数字化与仿真技术
利用数字化建模和仿真技术，对复合材料制品的设计、制 造和性能进行预测和优化，缩短研发周期，降低成本。
绿色制造与可持续发展
开发环保型树脂、可再生资源和生物基复合材料等绿色原 材料，推广清洁能源和低碳技术，实现复合材料的绿色制 造和可持续发展。
13
设备选型及参数设置
2024/1/28
设备选型
2024/1/28
市场前景
随着科技的不断进步和环保意识的提高，复 合材料的应用领域将不断扩大，市场需求也 将持续增长。未来，复合材料将在新能源、 智能制造、生物医疗等新兴领域发挥更大的 作用，同时也将面临更高的性能要求和更严
格的环保标准。
6
02
复合材料组成与结构
2024/1/28
7
基体材料选择与性能
复合材料ppt
建筑领域
建筑领域需要使用大量的结构材料，如钢筋混凝土 、木材等，复合材料可以替代这些传统材料。
复合材料可以用于制造建筑物的结构框架、墙体、 屋顶等部件，提高建筑物的强度和耐久性。
复合材料还可以用于制造桥梁、高速公路等大型 基础设施项目。
其他应用领域
除了上述领域，复合材料还可以应用于其他许多 领域。
汽车制造领域
1
汽车制造是复合材料的重要应用领域之一。
2
复合材料可以用于制造汽车的外壳、车轮、座 椅、内饰等部件。
3
ห้องสมุดไป่ตู้
复合材料的应用可以降低汽车的质量和成本， 提高汽车的燃油效率和安全性。
航空航天领域
01
航空航天领域对材料的要求极高，因此复合材料在航空航天领 域的应用也十分广泛。
02
复合材料可以用于制造机翼、机身、起落架等重要部件，提高
生产成本的挑战
复合材料的制备需要使用大量的原材料和能源，生产成本较高，而且生产过程中易产生环 境污染，因此需要采取有效的成本控制和环保措施。
应用领域的挑战
复合材料在不同的应用领域中具有不同的性能要求，需要根据具体的应用场景来设计材料 的组成和结构，这需要投入大量的研发和试验工作。
复合材料面临的机遇
复合材料的性能与特点
复合材料的性能
复合材料的性能取决于其组成和结构，具有优于单一材料的力学性能、热学性能 、化学稳定性等。
复合材料的特点
复合材料具有可设计性、可制备性、高强度和刚度、耐腐蚀和高温等特性，可满 足不同的应用需求。
02
复合材料的制造工艺
复合材料的制造工艺类型
热压罐成型工艺
使用热压罐将预浸料在高温高压下 固化成型的工艺。
2024年复合材料课件
复合材料课件一、引言二、复合材料的基本概念2.复合材料的组成：复合材料通常由基体和增强体两部分组成。
基体是复合材料中占主导地位的连续相，起支撑和连接作用；增强体是分散在基体中的第二相，起增强作用。
3.复合材料的分类：根据基体和增强体的不同，复合材料可分为聚合物基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料和碳基复合材料等。
三、复合材料的性能特点1.力学性能：复合材料具有较高的强度、刚度和韧性，可承受较大的载荷。
同时，复合材料具有良好的疲劳性能和抗冲击性能。
2.耐热性能：复合材料的热稳定性较好，可在较高温度下使用。
复合材料的热膨胀系数较低，具有较好的尺寸稳定性。
3.耐腐蚀性能：复合材料具有良好的耐腐蚀性能，可抵抗酸、碱、盐等介质的侵蚀。
4.导电性能：复合材料具有良好的导电性能，可应用于导电结构件、抗静电材料等领域。
5.磁性能：复合材料具有良好的磁性能，可应用于电机、变压器等设备中的磁性结构件。
6.耐磨性能：复合材料具有良好的耐磨性能，可应用于摩擦磨损部件。
四、复合材料的应用领域1.航空航天领域：复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀等特点，广泛应用于飞机、卫星、火箭等航空航天器。
2.汽车领域：复合材料可应用于汽车零部件、车身、内饰等，减轻汽车重量，提高燃油经济性。
3.建筑领域：复合材料具有良好的耐腐蚀性能和装饰效果，可应用于建筑物的外墙、屋顶、门窗等。
4.能源领域：复合材料可应用于风力发电叶片、太阳能电池板等可再生能源设备。
5.生物医学领域：复合材料具有良好的生物相容性和力学性能，可应用于人工关节、牙科修复等。
6.电子领域：复合材料具有良好的导电性能和热稳定性，可应用于电子元器件的封装、散热等领域。
五、结论复合材料作为一种具有特殊性能的新型材料，已经在众多领域取得了显著的应用成果。
随着材料科学的不断发展，复合材料的性能和应用领域将进一步拓展。
本课件旨在帮助读者了解复合材料的基本概念、分类、性能特点及应用领域，为复合材料的研究和应用提供一定的理论基础。
复合材料PPT
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 聚合物基复合材料 金属基复合材料 碳/碳复合材料
第一章
总 论
1.1 发展概况
1.2 复合材料定义、命名 和分类 1.3 复合材料的基本性能
第一章 总 论
1.1 发展概况
材料发展历史： 石器、铜器、铁器时代等 实现生产、科学目的： 新材料研究 材料科学历史： 四十多年
问 题： （1）复合产物能否为液体或气体？ （2）复合材料是不是只能是一个
连续相与一个分散相的复合？
1.2.2 命名
例：玻璃纤维增强树脂基复合材料命名
玻璃钢 玻纤增强塑料、玻璃塑料、玻璃布 层压板、玻璃纤维复合材料
命名原则：
增强材料+基体材料+复合材料
例：碳纤维环氧树脂复合材料 书写： 碳/环氧复合材料
亚短钢纤维（长度40—60mm) 短钢纤维（长度20—35mm) 超短钢纤维（长度＜15mm)
横截面形状：圆形、矩形截面 钢纤维主要品种：不锈钢、低碳钢
图 15
高架桥
1.3.6 三种复合材料性能比较 （1）使用温度、硬度 使用温度： CMC >MMC > PMC 硬 度: CMC >MMC > PMC
纤维增强树脂基复合材料：
● 基体强韧性降低裂纹扩展速度 ● 纤维对裂纹阻隔作用，使裂纹 尖端变纯或改变方向
裂纹扩展路径曲折、复杂
图12 三种材料疲劳性能比较
1—碳纤维复合材料
3—铝合金
2—玻璃钢
金属疲劳强度=20—50%抗张强度
碳纤维复合材料疲劳强度=
70—80%抗张强度
（3）减振性能好 影响自振频率因素：
1.3.2 聚合物基复合材料及主要性能
第一章
总 论
1.1 发展概况
1.2 复合材料定义、命名 和分类 1.3 复合材料的基本性能
第一章 总 论
1.1 发展概况
材料发展历史： 石器、铜器、铁器时代等 实现生产、科学目的： 新材料研究 材料科学历史： 四十多年
问 题： （1）复合产物能否为液体或气体？ （2）复合材料是不是只能是一个
连续相与一个分散相的复合？
1.2.2 命名
例：玻璃纤维增强树脂基复合材料命名
玻璃钢 玻纤增强塑料、玻璃塑料、玻璃布 层压板、玻璃纤维复合材料
命名原则：
增强材料+基体材料+复合材料
例：碳纤维环氧树脂复合材料 书写： 碳/环氧复合材料
亚短钢纤维（长度40—60mm) 短钢纤维（长度20—35mm) 超短钢纤维（长度＜15mm)
横截面形状：圆形、矩形截面 钢纤维主要品种：不锈钢、低碳钢
图 15
高架桥
1.3.6 三种复合材料性能比较 （1）使用温度、硬度 使用温度： CMC >MMC > PMC 硬 度: CMC >MMC > PMC
纤维增强树脂基复合材料：
● 基体强韧性降低裂纹扩展速度 ● 纤维对裂纹阻隔作用，使裂纹 尖端变纯或改变方向
裂纹扩展路径曲折、复杂
图12 三种材料疲劳性能比较
1—碳纤维复合材料
3—铝合金
2—玻璃钢
金属疲劳强度=20—50%抗张强度
碳纤维复合材料疲劳强度=
70—80%抗张强度
（3）减振性能好 影响自振频率因素：
1.3.2 聚合物基复合材料及主要性能
《复合材料的特性》课件
详细描述
复合材料是由两种或多种材料组合而成的，这些材料可以是金属、非金属、有机或无机材料，通过一定的工艺技 术，如挤压、铸造、热压等，将它们结合在一起，形成一个整体。这个整体具有各组分材料所不具备的特性，从 而满足各种不同的需求。
分类
要点一
总结词
复合材料可以根据不同的分类标准进行分类，如按组分类 型、形态、制造工艺等。
声学性能
通过调整复合材料的结构和组成，可 以控制其声学性能，如隔音、吸音效 果。
化学性能
耐腐蚀性
环境适应性
复合材料中的基体和纤维对各种化学环境 有很好的耐受性，不易被腐蚀。
某些复合材料能在极端环境中保持稳定， 如高温、高压、高湿或强辐射环境。
良好的密封性
可设计性强
复合材料的结构特性使其具有很好的气密 性和水密性，适用于需要密封的场合。
高性能化
随着科技的不断进步，对复合材料性能的要求也越来越高，高性能 复合材料将得到更广泛的应用。
智能化
随着物联网、传感器等技术的不断发展，复合材料将逐渐实现智能 化，提高其使用效率和安全性。
技术挑战
01
02
03
制造技术
复合材料的制造技术要求 高，需要精确控制各组分 的比例和分布，提高制造 效率和质量。
聚合物基复合材料的生产工艺主要包 括手糊成型、喷射成型、层压成型、 模压成型等。
喷射成型是通过将树脂和增强材料混 合后，通过喷枪喷射到模具表面，快 速固化形成复合材料制品。
金属基复合材料工艺
金属基复合材料是以金属或其 合金为基体，以纤维、晶须、 颗粒等为增强剂，通过复合工
艺制备而成的材料。
金属基复合材料的生产工艺主 要包括铸造、粉末冶金、扩散
可以根据特定的化学环境需求，设计复合 材料的组成和结构，以满足各种应用需求 。
复合材料是由两种或多种材料组合而成的，这些材料可以是金属、非金属、有机或无机材料，通过一定的工艺技 术，如挤压、铸造、热压等，将它们结合在一起，形成一个整体。这个整体具有各组分材料所不具备的特性，从 而满足各种不同的需求。
分类
要点一
总结词
复合材料可以根据不同的分类标准进行分类，如按组分类 型、形态、制造工艺等。
声学性能
通过调整复合材料的结构和组成，可 以控制其声学性能，如隔音、吸音效 果。
化学性能
耐腐蚀性
环境适应性
复合材料中的基体和纤维对各种化学环境 有很好的耐受性，不易被腐蚀。
某些复合材料能在极端环境中保持稳定， 如高温、高压、高湿或强辐射环境。
良好的密封性
可设计性强
复合材料的结构特性使其具有很好的气密 性和水密性，适用于需要密封的场合。
高性能化
随着科技的不断进步，对复合材料性能的要求也越来越高，高性能 复合材料将得到更广泛的应用。
智能化
随着物联网、传感器等技术的不断发展，复合材料将逐渐实现智能 化，提高其使用效率和安全性。
技术挑战
01
02
03
制造技术
复合材料的制造技术要求 高，需要精确控制各组分 的比例和分布，提高制造 效率和质量。
聚合物基复合材料的生产工艺主要包 括手糊成型、喷射成型、层压成型、 模压成型等。
喷射成型是通过将树脂和增强材料混 合后，通过喷枪喷射到模具表面，快 速固化形成复合材料制品。
金属基复合材料工艺
金属基复合材料是以金属或其 合金为基体，以纤维、晶须、 颗粒等为增强剂，通过复合工
艺制备而成的材料。
金属基复合材料的生产工艺主 要包括铸造、粉末冶金、扩散
可以根据特定的化学环境需求，设计复合 材料的组成和结构，以满足各种应用需求 。
复合材料ppt
复合材料ppt复合材料是由两种或两种以上的不同性质的材料组成的,其特有的性能是单一材料所不具备的。
本文将介绍复合材料的定义、特点、分类、制备方法以及应用领域等方面内容。
一、定义复合材料是由两种或两种以上的材料按一定的方式组合而成的材料。
在组合过程中，各种材料之间可以有各种各样的界面形式，包括物理界面、化学界面和机械界面等。
复合材料的性能在很大程度上取决于各种材料之间的界面性质。
二、特点1. 复合材料具有很高的比强度和比模量，其强度和刚度远远高于单一材料。
2. 复合材料的力学性能可以通过改变材料组合方式和纤维布置方式来调节和设计。
3. 复合材料具有优异的耐腐蚀性能，能够抵抗各种化学介质的腐蚀。
4. 复合材料具有较低的热膨胀系数，能够在高温和低温条件下保持较好的尺寸稳定性。
三、分类根据组分材料的不同，复合材料可以分为无机复合材料和有机复合材料两大类。
1. 无机复合材料：由无机材料与无机材料组合而成，如轻质复合材料、陶瓷复合材料等。
2. 有机复合材料：由有机材料与无机材料或有机材料与有机材料组合而成，如碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等。
四、制备方法1. 压制法：将纤维和树脂料混合后，通过加热和压制的方式将其制成板材或型材。
2. 浸渍法：将纤维逐步浸入树脂中，使其充分浸润，并通过干燥和固化来形成复合材料。
3. 喷涂法：将纤维和树脂分别喷射到模具内，在模具内干燥和固化形成复合材料。
4. 熔融法：将纤维和树脂料一起加热熔化，并通过挤出或注塑的方式制备复合材料。
五、应用领域复合材料具有广泛的应用前景，已广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑、电子设备、医疗器械等领域。
1. 航空航天领域：复合材料具有优异的比强度和比刚度，用于飞机、导弹等载体的结构件制造。
2. 汽车制造领域：复合材料能够减轻汽车自重，提高燃油经济性，用于制造车身、悬挂系统等零部件。
3. 建筑领域：复合材料具有良好的防火性能和抗震性能，用于制造高层建筑、桥梁等结构件。
【材料课件】第一章复合材料的概念、分类及其发展历程.pptx
7
偏重于考虑复合后材料的性能 诸如（１） 复合材料是由两种或更多的组分材料结合在 一起，复合后的整体性能应超过组分材料，保留了所期 望的性能(高强度、刚度、轻的重量)，抑制了所不期望 的特性(低延性)。
8
（２） 复合材料是多功能的材料系统，它们可提供任何 单一材料所无法获得的特性；它们是由两种或多种成分 不同，性质不同，有时形状也不同的相容性材料，以物 理形式结合而成的。
9
偏重于考虑复合材料的结构，诸如： （１）复合材料是两种或多种材料在宏观尺度上组合而成的
一种有用的材料。 （２）复合材料就是两种或两种以上的不同化学性质或不同
组织相的物质，以微观或宏观的形式组合而成的材料。 （３）复合材料是不同于合金的一种材料，在合金中，每一
种组分都保留着它们独立的特性，而构成复合材料时，仅取它 们的优点而避开其缺点，从而获得一种改善了的材料。
16
吴人洁教授“在复合材料的未来发展”一文中指出：复 合材料将由宏观复合形式向微观(细观)复合形式发展。微观 复合材料包括：均质材料在加工过程中内部析出的增强相和 剩余的基体相构成的原位复合材料或纤维增强复合材料，也 包括用纳米级增强体的复合材料以及刚强棒状分子增强的分 子复合材料等。
综上所述，复合材料定义所阐述的主要有两点，即组成规 律和性能持征。
12
从广义上讲，复合材料是由两种或两种以上不同化学性质 的组分组合而成的材料。但在现代材料学界中，复合材料专指 由两种或两种以上不同相态用经过选择的、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。
17
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。 《材料科学技术百科全书》中关于复合材料的定义如下： 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 而获得更优越的性能，与一般材料的简便混合有本质区别。
偏重于考虑复合后材料的性能 诸如（１） 复合材料是由两种或更多的组分材料结合在 一起，复合后的整体性能应超过组分材料，保留了所期 望的性能(高强度、刚度、轻的重量)，抑制了所不期望 的特性(低延性)。
8
（２） 复合材料是多功能的材料系统，它们可提供任何 单一材料所无法获得的特性；它们是由两种或多种成分 不同，性质不同，有时形状也不同的相容性材料，以物 理形式结合而成的。
9
偏重于考虑复合材料的结构，诸如： （１）复合材料是两种或多种材料在宏观尺度上组合而成的
一种有用的材料。 （２）复合材料就是两种或两种以上的不同化学性质或不同
组织相的物质，以微观或宏观的形式组合而成的材料。 （３）复合材料是不同于合金的一种材料，在合金中，每一
种组分都保留着它们独立的特性，而构成复合材料时，仅取它 们的优点而避开其缺点，从而获得一种改善了的材料。
16
吴人洁教授“在复合材料的未来发展”一文中指出：复 合材料将由宏观复合形式向微观(细观)复合形式发展。微观 复合材料包括：均质材料在加工过程中内部析出的增强相和 剩余的基体相构成的原位复合材料或纤维增强复合材料，也 包括用纳米级增强体的复合材料以及刚强棒状分子增强的分 子复合材料等。
综上所述，复合材料定义所阐述的主要有两点，即组成规 律和性能持征。
12
从广义上讲，复合材料是由两种或两种以上不同化学性质 的组分组合而成的材料。但在现代材料学界中，复合材料专指 由两种或两种以上不同相态用经过选择的、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。
17
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。 《材料科学技术百科全书》中关于复合材料的定义如下： 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 而获得更优越的性能，与一般材料的简便混合有本质区别。
《复合材料概论》课件
这些制备方法的选择取决 于所需的复合材料的性能 和用途。
化学反应法：通过化学反 应将增强材料与聚合物结 合，形成复合材料。
金属基复合材料的制备
金属基复合材料的制备方法主要包括
这些制备方法的选择取决于所需的金属 基复合材料的性能和用途。
喷射沉积法：将增强材料与金属熔体一 起喷射并沉积在基体上，形成复合材料 。
《复合材料概论》课件
• 复合材料的定义与分类 • 复合材料的组成与结构 • 复合材料的制备方法 • 复合材料的性能与应用 • 复合材料的发展趋势与挑战
01
复合材料的定义与分类
定义
总结词
复合材料的定义是指由两种或两种以上材料组成的新材料，各组分之间具有显著的相界 面。
详细描述
复合材料是通过物理或化学的方法将两种或两种以上的材料结合在一起，形成一个新的 材料。这些原始组分在复合材料中保持相对独立，并能够共同发挥作用，以满足特定的
智能复合材料是指具有感知、响应和 自适应能力的复合材料，是未来复合 材料发展的重要方向之一。
纳米复合材料的研究
纳米技术的应用为复合材料的发展带 来了新的机遇，纳米复合材料在提高 材料性能、增强材料功能等方面具有 显著优势。
环保与可持续发展
绿色复合材料的推广
随着环保意识的提高，绿色复合材料在生产和使用过程中对环境的 影响越来越受到关注，推广绿色复合材料是可持续发展的必然要求。
改善界面性能是提高复合材料 性能的关键手段之一，可以通 过表面处理、偶联剂等方法来
实现。
03
复合材料的制备方法
聚合物基复合材料的制备
聚合物基复合材料的制备 方法主要包括
聚合物溶液法：将增强材 料浸渍在聚合物溶液中， 然后去除溶剂，形成复合 材料。
化学反应法：通过化学反 应将增强材料与聚合物结 合，形成复合材料。
金属基复合材料的制备
金属基复合材料的制备方法主要包括
这些制备方法的选择取决于所需的金属 基复合材料的性能和用途。
喷射沉积法：将增强材料与金属熔体一 起喷射并沉积在基体上，形成复合材料 。
《复合材料概论》课件
• 复合材料的定义与分类 • 复合材料的组成与结构 • 复合材料的制备方法 • 复合材料的性能与应用 • 复合材料的发展趋势与挑战
01
复合材料的定义与分类
定义
总结词
复合材料的定义是指由两种或两种以上材料组成的新材料，各组分之间具有显著的相界 面。
详细描述
复合材料是通过物理或化学的方法将两种或两种以上的材料结合在一起，形成一个新的 材料。这些原始组分在复合材料中保持相对独立，并能够共同发挥作用，以满足特定的
智能复合材料是指具有感知、响应和 自适应能力的复合材料，是未来复合 材料发展的重要方向之一。
纳米复合材料的研究
纳米技术的应用为复合材料的发展带 来了新的机遇，纳米复合材料在提高 材料性能、增强材料功能等方面具有 显著优势。
环保与可持续发展
绿色复合材料的推广
随着环保意识的提高，绿色复合材料在生产和使用过程中对环境的 影响越来越受到关注，推广绿色复合材料是可持续发展的必然要求。
改善界面性能是提高复合材料 性能的关键手段之一，可以通 过表面处理、偶联剂等方法来
实现。
03
复合材料的制备方法
聚合物基复合材料的制备
聚合物基复合材料的制备 方法主要包括
聚合物溶液法：将增强材 料浸渍在聚合物溶液中， 然后去除溶剂，形成复合 材料。
《复合材料》PPT课件
纳米绘画艺术—— 纳米中国
这是中国科学院化学所的科技人员利用 纳米加工技术在石墨表面通过搬迁碳原子而绘制 出的世界上最小的中国地图。
碳纳米球（富勒稀）
The Nobel Prize i n Chemistry 1996 for discovery of fullerenes（C60).
碳原子组成的小单元看起来和 足球一样。碳原子的活性差， 导电，非常稳定。绝佳的材料 和电性能
材料的创新：新材料的出现为产品设计提供更广阔 的前，由于其独
有的体积和表面效应，它从宏观上显示出许多奇妙 的特征。
制备纳米粒子的物理方法
1．球 磨
实施方法
2．振动 球磨
3．振动磨
4．搅拌磨
5．胶体磨
6．纳米气流粉碎 气流磨
球磨 (Milling)
新型日光温室复合材料 温室骨架和纵拉杆全部采用复合材料制成
绿可木，生态木塑 复合材料，木塑复
合材料吸音板
复合材料（玻璃 钢）制品
采用高分子复合材料制作浮雕和雕塑
碳纤维/树脂复合 材料
碳/碳复合材料
生物医学制品和体育运动
复合材料被用来预防受伤， 矫正生理机能，和帮助病人 复原。
生物医学制品和以体育运动器 材为主的碳纤维复合材料制品
• 台湾碳纤维约有3000吨/年的产能。
体育休闲用品应用
山地车
工业应用
这是一个覆盖甚广，内容甚多，也是一个发展最快， 前景最好的应用领域。
1、基础设施领域（混凝土结构加固补强）
基础设施（Infrastructure）系指建筑领域的房屋 、桥梁、隧道、涵洞、地铁及其相关的混凝土工程，其修 复、更新、加固已构成复合材料目前极重要的应用领域。
② 碳纤维增强复合材料 由碳纤维与酚醛、环氧、聚酯、聚四氧乙烯 等树脂组成的复合材料 特点：密度更低，比强度和比模量更高 具有优良的疲劳性能、耐冲击性能、自润滑 性能和耐磨、耐蚀、耐热性能
复合材料—复合材料的分类和特点(航空材料)
二、复合材料的分类
➢ 按强化相的结构形态与特征分类（P133） 1. 定向纤维复合材料
2. 连续与不连续纤维复合材料 3. 叠层复合材料（图8-1 ）
4. 二维或三维编织复合材料（图8-2 ） 5. 颗粒强化复合材料
➢ 按基体材料分类
1. 金属基复合材料 2. 聚合物基复合材料 3. 陶瓷基复合材料 4. 碳-碳基复合材料
➢ 复合材料的纤维与基体的界面具有较大的吸振能力，很快衰减。
d) 电性能好
➢ 复合材料具有优良的电性能，通过选择不同的树脂基体、增强材 料和辅助材料，可制成绝缘材料或导电材料。如玻纤具有优良的 电绝缘性能，金属基复合材料具有良好的导电和导热性能。
e) 破损安全性好
多传力路径
f) 高温性能好
增强剂纤维的弹性模量较高，因而具有较高的熔点和较 高的高温强度。聚合物基复合材料使用温度100-350℃； 金属基复合材料使用温度350-1100℃，碳纤维复合材料
在非氧化气氛下在2400-2800℃长期使用。
g) 各向异性
横向强度和层间剪切强度差
h) 抗冲击性能很差
复合材料较脆，抗冲击载荷能力较差，甚至在低能量的 冲击也会使材料产生内部损伤。
i) 成本高
四、复合材料在现代民用飞机上的应用
飞机上采用复合材料的部位： 雷达罩、整流罩、起落架舱门、扰流板、副、三、复合材料的性能特点
a) 高比强度、高比模量
➢ 纤维增强复合材料的比强度和比模量是各类材料中最高 的。据计算，用复合材料制成与高强度钢具有相同强度 和刚度的零件时，其质量可以减轻70％左右。
表8-1
b) 抗疲劳性能好
➢ 纤维和基体界面能改变裂纹扩展的方向，从而在一定程 度上阻止了裂纹的扩展。
2024版《复合材料》PPT课件
基体材料选择
如环氧树脂、聚酰胺、聚酯等，具有良好的粘结性、耐腐蚀性等 特点。
原材料预处理
包括清洗、干燥、剪裁、浸润等步骤，以确保原材料的质量和性 能。
成型工艺方法介绍
手糊成型
喷射成型
将纤维增强材料和基体材料手工逐层铺设在 模具上，通过手工涂刷或喷涂基体材料，形 成复合材料制品。
利用喷枪将基体材料和短切纤维同时喷向模 具表面，形成复合材料层。
复合材料可用于制造汽车发动机罩、底盘护板等部件，具 有减振、降噪和提高耐久性等优点。
建筑领域应用
结构构件
复合材料用于制造建筑结构如梁、板、柱等，具有轻质高强、耐腐蚀和耐候性等优点，如纤 维增强混凝土（FRC）在建筑中的应用。
外墙材料
复合材料可用于制造建筑外墙板、保温材料和装饰材料等，提高建筑的保温性能和美观度。
汽车工业应用
车身结构
复合材料用于制造汽车车身、车门、车顶等结构件，具有 减重、提高刚度和耐撞性等优点，如碳纤维复合材料在高 端跑车和电动汽车中的应用。
内饰部件 复合材料可用于制造汽车座椅、仪表盘、门板等内饰部件， 提高舒适性和美观度，如玻璃纤维增强塑料（GFRP）在 内饰中的应用。
发动机和底盘部件
光子复合材料
能够调控光的传播路径和性质， 具有隐身、光学存储等智能特性， 在光通信、光计算等领域具有重 要应用价值。
THANKS
汇报结束 感谢聆听
《复合材料》PPT课件
目录
contents
• 复合材料概述 • 复合材料的组成与结构 • 复合材料的制备工艺 • 复合材料的性能特点 • 复合材料的应用实例分析 • 复合材料的未来发展趋势
01
复合材料概述
定义与分类
定义
如环氧树脂、聚酰胺、聚酯等，具有良好的粘结性、耐腐蚀性等 特点。
原材料预处理
包括清洗、干燥、剪裁、浸润等步骤，以确保原材料的质量和性 能。
成型工艺方法介绍
手糊成型
喷射成型
将纤维增强材料和基体材料手工逐层铺设在 模具上，通过手工涂刷或喷涂基体材料，形 成复合材料制品。
利用喷枪将基体材料和短切纤维同时喷向模 具表面，形成复合材料层。
复合材料可用于制造汽车发动机罩、底盘护板等部件，具 有减振、降噪和提高耐久性等优点。
建筑领域应用
结构构件
复合材料用于制造建筑结构如梁、板、柱等，具有轻质高强、耐腐蚀和耐候性等优点，如纤 维增强混凝土（FRC）在建筑中的应用。
外墙材料
复合材料可用于制造建筑外墙板、保温材料和装饰材料等，提高建筑的保温性能和美观度。
汽车工业应用
车身结构
复合材料用于制造汽车车身、车门、车顶等结构件，具有 减重、提高刚度和耐撞性等优点，如碳纤维复合材料在高 端跑车和电动汽车中的应用。
内饰部件 复合材料可用于制造汽车座椅、仪表盘、门板等内饰部件， 提高舒适性和美观度，如玻璃纤维增强塑料（GFRP）在 内饰中的应用。
发动机和底盘部件
光子复合材料
能够调控光的传播路径和性质， 具有隐身、光学存储等智能特性， 在光通信、光计算等领域具有重 要应用价值。
THANKS
汇报结束 感谢聆听
《复合材料》PPT课件
目录
contents
• 复合材料概述 • 复合材料的组成与结构 • 复合材料的制备工艺 • 复合材料的性能特点 • 复合材料的应用实例分析 • 复合材料的未来发展趋势
01
复合材料概述
定义与分类
定义
复合材料课件ppt
直升飞机——它的桨叶采用玻璃纤维或碳纤维布等不同 结构形成，具有抗疲劳性，使直升飞机在高空中保持稳 定，平行，充分发挥复合材料的结构特性。
小飞守角制作
复合材料在医疗上的应用
例如：假肢、关节、CT设备、身心保健设备、超声诊断仪 装置、磁共振诊断装置、残疾人辅助工具等
残疾人轮椅—— 它采用玻璃纤维 增强尼龙树脂， 特殊加气加压成 型，轻质高强、 造型轻便、外观 灵巧，便于残疾 人士生活自理。
E51
F51
双氰胺
DCMU 丙烯酰胺
配方1
70
20
50
7
2.8
0
配方2
70
20
50
7
2.8
2
配方3
70
20
50
配方4
70
20
50
7
2.8
5
7
2.8
8
Time/min
200
160
120
80
40
0
90 100 110 120 130
Temperature/℃
图1 四种配方的凝胶时间-温度曲线
小飞守角制作
1.
按基体材 料分类
3.
按复合材料 的性能分类
小飞守角制作
1.复合材料按基体材料分类 复合材料
聚合物基 陶瓷基 金属基
井盖
氟金云母
TPD钻头
小飞守角制作
2.复合材料按增强相形状分类
材料和层状
钛标准件
塑
料
复合材料 粒子增强
增
韧
剂
纤维增强
玻璃纤维垃圾桶
小飞守角制作
3.复合材料按性能分类
功能
复合材料 课件
02
手糊成型是一种手工操作工艺，将增 强材料浸渍在树脂中，然后将其铺放 在模具上，通过刮刀或刷子去除多余 的树脂，最后进行固化。该工艺简单 易行，适用于小批量生产，但生产效 率较低。
03
喷射成型是一种半机械化或全自动化 工艺，将树脂和增强材料通过混合器 混合后，通过喷嘴喷涂在模具或制品 表面，形成一定厚度的层，然后进行 固化。该工艺生产效率高，适用于大 型制品的生产。
化学性能
耐腐蚀性
复合材料通常具有较好的耐腐蚀性，能够抵抗酸、碱、盐等化学 物质的侵蚀。
环境适应性
某些复合材料能够适应极端环境，如高湿度、紫外线暴露等。
阻燃性
一些复合材料具有阻燃性，能够有效地阻止火焰的蔓延。
03
复合材料的制备工艺
聚合物基复合材料的制备工艺
01
聚合物基复合材料是由聚合物基体和 增强材料组成的复合材料。其制备工 艺主要包括手糊成型、喷射成型、模 压成型和树脂传递模塑等。这些工艺 通常需要使用树脂、填料、增强材料 和其他添加剂，通过混合、涂布、浸 渍和固化等步骤来制备聚合物基复合 材料。
聚合物基复合材料的制备工艺
模压成型是一种半自动或全自动的工艺，将预浸料或干纤维 增强材料放在模具中，加热加压固化后得到制品。该工艺生 产效率高，制品尺寸精度高，适用于中小型制品的生产。
树脂传递模塑是一种全自动化或半自动化的工艺，将预浸料 或干纤维增强材料放在模具中，通过注射器将树脂注入模具 中，浸渍纤维后进行固化。该工艺生产效率高，适用于大型 制品的生产。
建筑领域
桥梁和高层建筑
复合材料用于制造桥梁和高层建筑的 承重结构，以减轻重量并提高结构的 稳定性。
建筑材料
复合材料用于制造建筑材料，如钢筋 混凝土的替代品，以提高建筑物的耐 久性和性能。
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第一章 绪论
主要内容：
➢掌握复合材料的定义、组成、特点； ➢了解复合材料的发展史； ➢掌握复合材料的命名方法； ➢掌握复合材料的分类； ➢掌握复合材料结构设计基础 ➢了解复合材料的应用； ➢了解复合材料的发展趋势
材料是人类社会进步的物质基础
石器时代；青铜器时代；钢铁时代－材料的发展推动生 产力的发展，也推动社会的前进
橡胶基
按基体材料分
金属基复合材料
轻金属基 高熔点金属基 金属间化合物基
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
复合材料分类（2）
按增强材料形态分为以下三类
1、纤维增强复合材料： a.连续纤维复合材料 b.非连续纤维复合材料
2、颗粒增强复合材料：包括微米颗粒和纳米颗粒； 3、板状增强体、编织复合材料：以平面二维或立体 三维物 为增强材料与基体复合而成。 4、层叠复合材料
三、复合材料的构成
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，功能复合材料 中也称功能体)。
在大多数情况下，分散相的硬度，强度和刚 度较基体大。分散相可以是纤维及其编织物，也 可以是颗粒状或弥散的填料。在基体与增强体之 间存在着界面。
1.4
1.4
0.8
1.0
57
SiC纤维 -环氧
2.2
1.09
1.02
0.5
46
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
五、复合材料发展史（1）
几乎所有的生物材料都是复合材料－ 竹子、骨骼、贝壳等等
古代人们用草梗和泥造墙，用稻草和 泥做屋顶
复合材料发展史（2）
钢
7.8
1.03
2.1
0.13
27
铝
2.8
0.47
0.75
0.17
27
钛
4.5
0.96
1.14
0.21
25
玻璃钢
2.0
1.06
0.4
0.53
20
高强度碳
纤维-环氧 1.45
1.5
1.4
1.03
97
高模量碳 纤维-环氧
1.6
1.07
2.4
0.67
150
硼纤维-环氧 2.1
1.38
2.1
0.66
100
有机纤维 PRD-环氧
（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。
（3）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。
很明显，传统的单一材料无法满足以上综合要求， 不能满足现量比的两种 或两种以上的组分（或称组元），通过 人工复合、组成多相、且各相之间有明 显界面的、具有特殊性能的固体材料。
复合材料的特点
➢两种或两种以上的化学相 ➢具有两种材料所不具备的优良性能 ➢人工设计出来的，具有可设计性
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，新 的技术进而也推动了新材料的出现。
当前材料、能源、信息和生物技术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。
一、复合材料出现的必然性
现代高科技的发展对材料提出了更高、更苛刻的要 求。航空、航天和海洋开发领域的发展、现代武器系统 ，要求材料质轻、高强、高韧、耐热、抗疲劳、抗氧化 、抗腐蚀、吸波、隐身等特点。
复合材料结构示意图
a)层叠复合 b)连续纤维复合 c)细粒复合 d)短切纤维复合
四、复合材料的性能
○比强度、比模量高 ○良好的抗疲劳性能 纤维复合材料，对缺口、应力集中敏感
性小，且纤维与基体界面能够阻止疲劳裂纹扩散，改变裂纹扩 展方向。
○ 优良的高温性能 铝合金在300℃时，强度由室温的
500MN/m2降到30～50MN/m2，而用碳纤维或硼纤维增强后， 300℃的强度与室温基本相同。
✓ 1980年～1990年，是纤维增强金属基复合材料的时代，其
中铝基金属复合材料应用最为广泛，称为复合材料发展的 第三代；
✓ 1990年以后称为复合材料的第四代，多发展功能复合材料
，如光学、磁学、机敏和智能复合材料。
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：
✓ 1940～1960年之间的20年是玻璃纤维增强塑料的时代，称
为复合材料发展的第一代
✓ 1960～1965年英国研制出碳纤维，1971年美国杜邦公司开
发出Kevlar－49，1975年先进复合材料“碳纤维增强环氧 树脂复合材料及Kevlar纤维增强树脂复合材料”已应用于 飞机、火箭的主承力件上，1960～1980年为复合材料的第 二代，是复合材料的发展时代；
○ 减震性好 试验表明，冲击能量的消耗除了用于纤维的断裂
功外，层板的分层、纤维与基体界面脱粘以及纤维拔出等都消 耗较多的能量。
○ 破断安全性好 纤维复合材料中，当纤维断裂时，载荷就会
重新分配到其他未破裂的纤维上，因而构件不致在短期内突然 断裂。
密度 抗拉强度 拉伸模量
比强度
比模量
g/cm3 ×103MN/m2 ×105MN/m2 ×106MN·m/kg ×108MN·m/kg
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)
七、复合材料分类（1
）
热固性树脂基
聚合物基复合材料 热塑性树脂基
复合材料概论
第一章 绪论
张春霞
2010.11.01
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: cxzhang2004@
tel: 13866655364