复合材料定义
•广义定义：复合材料是由两种或两种以上异质、异形、异性的材料复合形成的新型材料。一般由基体组元与增强体或功能组元所组成。复合材料（Composite Materials ），以下简称CM。
•狭义定义：
•（通常研究的内容）用纤维增强树脂、金属、无机非金属材料所得的多相固体材料。
•基体相是一种连续相材料，它把改善性能的增强相材料固结成一体，并起传递应力的作用；
•增强相起承受应力（结构复合材料）和显示功能（功能复合材料）的作用。复合材料既能保持原组成材料的重要特色，又通过复合效应使各组分的性能互相补充，获得原组分不具备的许多优良性能。
CM与化合材料、混合材料的区别：
多相体系和复合效果是复合材料区别于传统的“混合材料”和“化合材料”
的两大特征。
举例：砂子与石子混合，合金或高分子聚合物
复合效应大致上可归结为两种类型：混合效应和协同效应
混合效应也称作平均效应，是组分材料性能取长补短共同作用的结果．它是组分材料性能比较稳定的总体反映．对局部的扰动反应并不敏感。在复合材料力学中，它与刚度问题密切相关，表现为各种形式的混合律，而且已形成比较成熟的理论体系，薄弱环节、界面、工艺因素通常对混合效应没有明显的作用。
协同效应反映的是组分材料的各种原位特性(in situ properties)。所谓的原位特性意味着各相组分材料在复合材料中表现出来的性能并不只是其单独存在时的性能，单独存在时的性能不能表征其复合后材料的性能。
协同效应变化万千，反应往往比混合效应剧烈，是复合材料的本质特征。
按基体类型分类：
非金属复合材料：树脂基复合材料（玻璃钢），橡胶基复合材料（轮胎），陶瓷基复合材料（钢筋混凝土、纤维增强陶瓷）。
金属基复合材料：（纤维增强金属）
※按增强材料分类：
纤维增强复合材料：纤维增强橡胶（轮胎）、纤维增强塑料（玻璃钢、碳纤维增强塑料）、纤维增强陶瓷、纤维增强金属（碳纤维/铝锡合金）等。
颗粒增强复合材料：陶瓷颗粒----金属基（硬质合金），金属颗粒----塑料基等。
叠层复合材料：如双金属板，夹层玻璃，多层板等。
夹层结构复合材料：如多孔性铁基和青铜基自润滑衬套。
2、可设计性好
是复合材料区别于传统材料的根本特点之一。
复合材料的性能1、轻质高强2、可设计性好3、工艺性能好4、热性能好5、耐腐蚀性能好6、电性能好7、其它特点：耐候性、耐疲劳性、耐冲击性、耐蠕变性，透光性等。
复合包装材料是由层合、挤出、贴面、共挤塑等技术将几种不同性能的基材结合在一起形成的一个多层结构，以满足运输、贮存、销售等对包装功能的要求及某些产品的特殊要求。
根据多层复合结构中是否含有加热时不熔化的载体(铝箔、纸等)，可以将复合材料分为层合软包装复合材料和塑料复合薄膜。
复合包装材料最常见的是复合薄膜材料，复合薄膜材料按组成它的基材不同大致分为：纸塑复合型塑塑复合型纸铝塑复合型等
复合包装材料的一般性质
从原则上讲，作为复合包装材料起码应具有以下性能：
（1）保护性，应有足够的力学强度，包括拉伸强度、破裂强度、耐折强度等。
另外，还有防水性、防寒性、密封性以及避光性、耐湿性、耐油性、绝缘性等等。
（2）操作性，即方便包装作业、能适应机械化操作，不打滑、不带静电、抗卷翘，耐隔离性好，有折痕保持性。
3）商品性，适宜印刷、利于流通、价格合理。有句广告词说：“你有产品，我有包装”，总之复合包装材料也是一种商品，要在市场上站得住、立得稳，必须有强势，归根到底是把好经济关，“价格”门槛要恰到好处。
（4）卫生性，无臭、无毒、污染少。复合包装材料本身要清洁，不能含有危害人体健康的化学成分。它的回收还是一个问题，值得进一步研究，加以妥善解决。包装复合材料组成基材粘合剂封闭物及热封合材料印刷与保护性涂料
粘合剂的主要功能是将两种材料粘合在一起。为了使两种材料粘合在一起，必须使材料表面具有“可润湿性”，因此粘合剂必须能在基材的表面均匀流动。
粘合剂对表面的润湿程度取决于粘合剂的表面张力和基材的表面能。
涂料定义：
涂料是一种含颜料或不含颜料的、用树脂及油等制成，涂覆在物体表面并能形成牢固附着的连续薄膜的包装辅助材料。
复合材料：由两个或两个以上的独立的物理相，包括黏结材料(基体)和粒料、纤维或片状材料所组成的一种固体产物，称为复合材料。简单地说，复合材料就是用两种或两种以上不同性能，不同形态的组分材料，通过复合手段组合而成的一种多相材料。(GB/T 3961-1993)
“两个或两个以上的独立的物理相”
界面是物相与物相之间的交界面。凡是不同相共存的体系，在相与相之间都存在着界面。
影响复合材料性能的因素(1)增强材料的性能。
(2)基体的性能。
(3)复合材料的结构及成型技术。
(4)复合材料中增强相和基体界面的结合状态，即界面层的性能。
界面是复合材料组成的重要组成部分，它的结构与性能，以及黏合强度等因素，会对复合材料宏观性能产生影响。
复合材料的两相一般总有一相以溶液或熔融流动状态与另一固相接触，然后进行固化反应，使两相结合在一起，软包装复合材料层合复合也是如此。
①基体与增强材料的接触与浸润过程；
②增强材料与基体材料之间的“固化”阶段。
塑料薄膜的鉴别方法很多，一般可分为物理方法和化学方法两种。
软包装材料的透明性是一般由透光率和雾度两个参数决定，前者决定可见性，后者决定清晰度，因此透明性的测定主要是测定软包装的透光率和雾度。透过试样的光通量和射到试样上的光通量之比(以百分数表示)称透光率；透过试样而偏离入射光方向的散射光通量与透射光通量之比(以百分数表示)称为雾度。
测试仪器为透光率／雾度测定仪。
透气性是软包装材料的一个很重要的性能指标，常用透气量或透气系数来表
示。透气量是在恒定温度和恒定压差(一般为一个大气压差)下，某气体稳定透过单位面积24小时时的气体量(标准状态下) 。透气系数是在恒定温度和恒定压差下(一般为一个大气压差)，稳定透过单位面积、单位厚度材料的透气量(标准状态下)。
透气量和透气系数的测试设备为透气性测定仪，它是在一定的温度和湿度下，使试样的两侧保持一定的气体压差，测量试样低压侧气体压力的变化，从而计算出所测试样的透气量和透气系数。
透湿性是软包装材料的一个很重要的性能指标，常用透气量或透气系数来表示。透湿量又称水蒸气透过量，它是软包装材料两侧在水蒸气压差、薄膜厚度、测试温度和相对湿度都一定的条件下，透过单位面积24小时时的水蒸气量。透湿系数又称水蒸气透过系数，是在一定的温度和相对湿度下，在单位水蒸气压差下，单位时间内透过单位面积单位厚度的水蒸气量
复合包装设计原则
1．实现包装功能原则
包装具有保护容纳产品、方便物流(储存和运输)、促进销售和方便使用四大功能。
复合包装一般直接用于销售包装。
2．经济性原则合理
筛选最佳包装设计方案，其首当其冲的是经济性好，成本应尽可能的低；
同时也要讲究包装价值的对等性原则，即整个包装的价值应与产品的档次相对等。
既不能过度包装，造成包装浪费，又不能过于简单化包装，降低产品的附加值。
3．包装标准化、规范化原则目前，产品流通速度快，因而产品的包装，要求其机械化和自动化程度要非常高，以满足社会的各种需要。
需要复合包装基材的厚度、宽幅等标准化，以适合各种复合包装材料自动化复合设备、复合包装容器成型设备、高速印刷设备的流水线生产，同时节约复合包装基材。
4．品牌个性化原则
包装质量要求也越来越高
将企业文化、产品的传统文化与艺术等通过包装设计融入包装，以形成个性化包装、品牌包装，从而增强产品的竞争力，提高产品的附加值。
复合包装设计步骤1. 设计条件分析2. 方案设计3. 详细设计4. 验证和改进设计
材料组合的特性
CPP／OPP-------隔氧、耐油、防潮、透明度高、挺性好。
CPP／PET-------隔氧、防潮、保香、耐高温。
PE／OPP-------耐寒、防潮、低温热封拉力强。
PE／PET-------隔氧、防潮、保香。
PE／AL／PET-----隔氧、防潮、耐高温、保香、耐化学性。
PE／NY-------耐高温、耐化学性、耐油性。
注：CPP （流延聚丙烯）; OPP(定向聚丙烯); PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯); NY或PA(尼龙)
1）蒸煮包装袋
产品要求：用于肉类、禽类等包装，要求包装阻隔性好、耐骨头孔破，在蒸煮条件下杀菌不破、不裂、不收缩、无异味。
设计结构：
透明类：BOPA/CPP，PET/CPP，PET/BOPA/CPP，BOPA/PVDC/CPP，PET/PVDC/CPP，GL-PET/BOPA/CPP；
铝箔类：PET/Al/CPP，PA/Al/CPP，PET/PA/Al/CPP，PET/Al/PA/CPP。
设计理由：
PET：耐高温、刚性好、印刷性好、强度大。
PA：耐高温、强度大、柔韧性、阻隔性好、耐穿刺。
AL：最佳阻隔性，耐高温。
CPP：为耐高温蒸煮级，热封性好，无毒无味。
PVDC：耐高温阻隔材料。
GL-PET：陶瓷蒸镀膜，阻隔性好，透微波。
对于具体产品选择合适结构，透明袋大多用于蒸煮，Al箔袋可用于超高温蒸煮。
牛奶膜
•黑白膜的材料结构设计为外、中、内三层：
•材料组成为“聚乙烯+白母料/聚乙烯+白母料/聚乙烯+黑母料”。
•各层功能设计为：
•外层（印刷层）为白色，起阻湿、阻光作用；
•中间层为白色，起遮盖内层黑和阻湿的作用；
•内层为黑色，起避光和热封作用。
•它是一种新颖的包装材料，具有独特的避光阻氧功能；
•同时价格低廉（仅为利乐包的1/5）、运输方便、储存空间小、实用性强。
•在保持牛奶保质期的基础上，大幅度地降低产品包装成本，符合环保要求，避免
传统容器包装的缺陷，是目前最接近百姓生活的一种包装形式。
•目前，它主要有以下三种结构类型：
•（1）三层共挤黑白包装膜。材料结构组成为：PE+黑母料/PE+白母料/PE+白母料，见图1-4。
•内层为热封层，外层为印刷层。热封内层中所添加的黑色母料起到阻挡光线的作
用，中间层和外层添加白母料起到遮盖黑色和阻隔光线的作用。
•这种包装膜采用超高温瞬时杀菌（UHT）和双氧水（H2O2）杀菌法，常温下保质
期可达30天左右,而且价格低廉。
•（2）五层共挤黑白包装膜。材料结构组成PE+黑母料/粘合树脂/EVOH/粘合
•树脂/PE+白母料，与三层共挤黑白膜相比较，该包装膜的内层和外层功能内外层功能与其相同。
•不同之处在于，后者增加了中间阻隔层，中间阻隔层可以是PVDC、PAN、EVOH等高阻隔性树脂。
•（3）六层共挤黑白包装膜材料组成是PE+黑母料/粘合树脂/PVDC/粘合树脂/PE+白母料/PE+白母料。
•这种黑白膜为非对称结构，中间的阻隔层为PVDC树脂，其它三层可按客户对热封牢度要求而灵活选择热封在里层或外层，因此，此非对称结构更实用。这种包装膜属于高阻隔性包装材料，用其做成的牛奶包装具有较长的保质期，常温下可达90
天。
产品要求：阻隔性好，抗爆裂强度高，避光、热封性好，价格适中。
设计结构：白色PE/白色PE/黑色PE；
设计理由：外层PE光泽好，机械强度高，中间层PE为强度承担者，内层为热封层，具有避光、阻隔、热封性。
利乐包是瑞典利乐公司（Tetra Pak）生产纸质包装材料，由纸、聚乙烯和铝箔复合而成。其中，利乐砖材料组成为PE/PE/AL/PE/纸/PE，见图。
•利乐包在保护功能和满足情感需求之间找到了很好的平衡点。
•与塑料瓶、玻璃瓶相比，砖型和枕型的利乐包，容积率相对较大，而且这种包装形状更易于装箱、运输和存储。
•如果从技术角度来看，利乐包是由纸、铝、塑组成的六层复合纸包装，能够有效阻隔空气和光线，而这些正是容易让牛奶和饮料变质的杀手。
•利乐包装材料由纸板层、聚乙烯和铝箔组成。对于每一种形式的包装，接触食品的唯一材料都是食品级聚乙烯。纸板为包装提供坚韧度，塑料起到了防止液体溢漏的作用，铝箔能够阻挡光线和氧气的进入，从而保持了产品的营养和品味。（11）饮料包装袋
•产品要求：酸性饮料的PH值<4.5，巴氏消毒，一般阻隔性。
•中性饮料的PH值>4.5，杀菌，阻隔性要高。
•设计结构：
•酸性饮料：PET/PE（CPP），BOPA/PE（CPP），PET/VMPET/PE；
•中性饮料：PET/Al/CPP，PET/Al/PA/CPP，PET/Al/PET/CPP，PA/Al/CPP；
•设计理由：对于酸性饮料，PET、PA能提供良好阻隔性，耐巴氏杀菌，由于酸性延长了保质期；对于中性饮料，Al提供了最好的阻隔性、PET、PA强度高，耐高温杀菌。
金属基复合材料定义定义
以金属及合金为基体的复合材料，常见的有铝基、钛基、镁基、高温合金基等。
碳纤维的结构：
无定形结构、石墨结构和金刚石结构，最稳定的结构形态是石墨结构。碳纤维的结构主要以石墨微晶和无定形碳组成。
制备金属基复合材料的主要困难：
金属基复合材料在高温制造时将发生严重的界面反应、氧化反应等有害的化学反应;
金属基体与增强物之间浸润性差，甚至不浸润;
如何将增强物按设计要求的含量、分布、方向均匀地分布在金属基体中.
原位生成法指增强材料在复合材料制造过程中，在基体中自己生成和生长的方法，增强材料以共晶的形式从基体中凝固析出，也可与加入的相应元素发生反应、或者合金熔体中的某种组分与加入的元素或化合物之间的反应生成。前者得到定向凝固共晶复合材料，后者得到反应自生成复合材料。
原位生成复合材料的特点：增强体是从金属基体中原位形核、长大的热力学稳定相，因此，增强体表面无污染，界面结合强度高。而且，原位反应产生的增强相颗粒尺寸细小、分布均匀，基体与增强材料间相容性好，界面润湿性好，不生成有害的反应物，不须对增强体进行合成、预处理和加入等工序，因此，采用该技术制备的复合材料的综合性能比较高，生产工艺简单，成本较低。从液态金属基体中原位形成增强体的工艺，可用铸造方法制备形状复杂、尺寸较大的净近成形零件。
胶凝材料的定义:
经过一系列的物理和化学作用，能从可塑性浆体变成坚固的石块
体,并能够产生凝结硬化，将块状或粉状材料胶结起来，形成为一个整体的
材料。
胶凝材料的分类:无机胶凝材料：硬性胶凝材料/硬性胶凝材料
有机胶凝材料如沥青、聚合物等
气硬性胶凝材料：
只能在空气中硬化，并保持或继续提高其强度的胶凝材料，如石灰、石膏、水玻璃及镁质胶凝材料（如菱苦土MgSO4等）。
水硬性胶凝材料：
不仅能在空气中硬化+而且能更好的在水中硬化，并保持或继续提高其强度的胶凝材料，如各种水泥等。
陶瓷一般由晶相、玻璃相和气相组成。其显微结构是由原料、组成和制造工艺所决定的。
晶相是陶瓷材料的主要组成相，是化合物或固溶体。晶相主要有硅酸盐、氧化物、非氧化物三种。硅酸盐的基本结构是硅氧四面体（SiO4），构成不同结构的硅酸盐，大多数氧化物的结构是氧离子密堆的立方和六方结构，金属离子位于其八面体或四面体间隙中。
玻璃相是一种低熔点的非晶态固相。它的作用是粘接非晶态晶相，填充晶相间的空隙，提高致密度，降低烧结温度，抑制晶粒长大等。
气相（气孔）是指陶瓷孔隙中的气体。陶瓷的性能受气孔的含量、形状、分布等的影响，气孔会降低陶瓷的强度，增大介电损耗，降低绝缘性，降低致密度，提高绝热性和抗振性。
2、增强体
陶瓷基复合材料中的增强体通常也称为增韧体。
从几何尺寸上可分为纤维(长、短纤维)、晶须和颗粒三类。
3、陶瓷基复合材料的界面
(1)、界面的粘结形式
对于陶瓷基复合材料来讲，界面的粘结形式主要有两种：
A 机械粘结
B 化学粘结
(2)、界面的作用
对于陶瓷基复合材料来讲，界面粘结性能影响陶瓷基体和复合材料的断裂行为。
对于陶瓷基复合材料的界面来说，一方面应强到足以传递轴向载荷，并具有高的横向
强度；
另一方面，陶瓷基复合材料的界面要弱到足以沿界面发生横向裂纹及裂纹偏转直到纤维的拔出。
因此，陶瓷基复合材料界面要有一个最佳的界面强度。
(3)、界面性能的改善
为获得最佳的界面结合强度，我们常常希望完全避免界面间的化学反应或尽量降低界面间的化学反应程度和范围
在实际应用中，除选择纤维和基体在加工和使用期间能形成稳定的热力学界面外，最常用的方法就是在与基体复合之前，往增强材料表面上沉积一层薄的涂层。
陶瓷基复合材料的强韧化机理
界面的性质还直接影响了陶瓷基复合材料的强韧化机理。
4 陶瓷的增韧机理
相变增韧第二相增韧微裂纹增韧裂纹偏转
陶瓷的断裂主要是由于裂纹扩展导致的，阻止间断裂纹的扩展的方法有三种： （1）分散裂纹尖端应力；
（2）消耗裂纹扩展的能量，增大裂纹扩展所需克服的能垒；
（3）转换裂纹扩展的能量。
相变增韧的机理是在应力场的作用下，由分散相的相变产生应力场，抵消外加应力，阻止裂纹扩展达到增韧目的。
例子：ZrO2相变增韧，ZrO2增韧Al2O3
（2）第二相增韧延性相增韧、脆性纤维和晶须增韧
延性相增韧
一方面对某些延性相粒子，它可以在外力作用下产生一定塑性变形或者沿着晶面滑移产生蠕变来缓解应力集中；
另一方面由于第二相粒子与基体粒子之间弹性模量和线胀系数的差异，在烧结过程冷却阶段存在一定温差，因而在坯体内部产生径向张应力和切向压应力，这种应力与外应力发生相互作用，使裂纹前进方向发生偏转、绕道，从而提高材料的抗断能力，达到增韧目的。
纤维增强
☐例子：在单向排布纤维增韧陶瓷基复合材料中，当裂纹扩展遇到纤维时会受阻，这时，如果要使裂纹进一步扩展就必须提高外加应力。
实际材料断裂过程中，纤维的断裂并非发生在同一裂纹平面，这样主裂纹还将沿纤维断裂位置的不同而发生裂纹转向。这也同样会使裂纹的扩展阻力增加，从而使韧性进一步提高。
微裂纹增韧机制，主要是由于残余应变场与裂纹在分散相周围发生反应，从而使裂纹尖端产生微裂纹分支，在一定程度上改善韧性，但也造成强度下降。
4）裂纹偏转由于纤维周围沿纤维/ 基体( F/M) 界面存在因弹性模量或热膨胀系数不匹配而引起的应力场, 从而使在基体中扩展的裂纹遇到纤维时发生偏转。
晶须增强晶须补强陶瓷基复合材料可分为外加晶须补强陶瓷基复合材料和原位生长晶须补强陶瓷基复合材料。(1) 外加晶须法:即通过晶须分散、晶须与基体混合、成型、再经煅烧制得增韧陶瓷。2) 原位生长晶须法:将陶瓷基体粉末和晶须生长助剂等直接混合成型,在一定的条件下原位合成晶须,同时制备出含有该晶须的陶瓷复合材料
Sol-gel法
Sol-gel法是将金属醇盐在室温或略高于室温下水解，缩聚，得到溶胶和凝胶，再将其进行热处理，得到玻璃和陶瓷。
Sol－Gel 法的优点是: 1) 热解温度不高(低于1 400 ℃) , 对纤维的损伤小; 2) 溶胶易润湿增强纤维, 所制得的复合材料较完整, 且基体化学均匀性高; 3) 在裂解前, 经过溶胶和凝胶 2 种状态, 容易对纤维及其编织物进行浸渗和赋形, 因而便于制备连续纤维增强复合材料。
该工艺的主要缺点在于: 由于醇盐的转化率较低且收缩较大, 因而
复合材料的致密周期较长, 且制品经热处理后收缩大、气孔率高、强度低; 同时,由
于是利用醇盐水解而制得陶瓷基体, 因此此工艺仅限于氧化物陶瓷基体材料的制备。第一代复合材料是以玻璃纤维增强复合材料为代表，在20世纪50~60年代以“玻璃钢”
第二代树脂基复合材料是以碳纤维增强复合材料为代表。
高比强度、比模量。使用温度区间大。碳纤维增强的聚酰亚胺具有在300℃以
上长期使用，低温脆化温度点可达到-196℃的优异性能。
第三代树脂基复合材料是有机纤维增强复合材料，以美国杜邦公司的Kevlar
（芳纶）纤维复合材料为代表。
这种热熔性液晶聚合物纤维比强度优越、弹性模量是玻纤的2倍，价格只有碳纤维的1/3。加上其突出的韧性和回弹性是其他纤维所不具备的。
第四代树脂基复合材料是20世纪80年代末美国Allied公司商品化的一种Spectra-900和Spectra-1000为代表的超高强度、超高模量的高拉伸聚乙烯纤维。它具有可以透射雷达波、介电性极佳、结构强度高等特点，
第五代树脂基复合材料为聚苯并双恶唑（PBO）纤维增强复合材料。该纤维无
熔点、在高温下不熔融，经热量分析测得的在空气中的热分解温度高达650℃，比
对位芳酰胺纤维高100℃左右。该纤维在于火焰接触后不收缩，移去火焰后基本无
残焰，布料质地柔软。一根直径为1毫米的PBO细丝可吊起450千克的重量，其强
度是钢丝纤维的10倍以上。
是目前唯一将优越的力学性能、卓越的耐高温性能和优良的加工性能结合在
一起的有机纤维。
树脂基复合材料的组成
树脂基体
增强体：纤维、晶须和填料
助剂
2.4 树脂基复合材料制品设计
2．4．1设计的一般程序
(1)详细了解制品的功能、环境条件和载荷条件在设计制品之前，应列出树脂
基复合材料制品应具备的功能、环境条件、承载条件（动载荷或静载荷），了解零
部件之间的联系和对制品功能的影响。制品功能确定得越准确越详细，制品设计考
虑的限制因素就越全面，设计出的制品就能较好地满足使用要求。其中，尤为重要
的是了解树脂基复合材料制品应具备某些特殊的性能，例如力学特性、耐化学性、耐高温、耐冲击或耐辐射等性能，就可缩小选择材料的范围。
(2）材料选择。树脂基复合材料制品的材料选择是较为复杂的。一般根据制品
最终应用环境、受力状态和其他性能要求，进行选择。
(3）成型加工方法的选择。主要根据制品尺寸、形状、生产数量、制品性能
等方面加以考虑。设计者通过分析比较，可选择一种或两种候选材料及其相关的一
种或两种成型加工方法。
(4) 树脂基复合材料制品初步设计，绘制草图。初步设计的主要内容为制品的
形状、尺寸、壁厚、加强筋、孔的位置等。在初步设计时应考虑制品在成型加工、
模具设计和制品参数方面的问题。
(5) 样品制造、进行模拟试验或实际使用条件的试验。试验样品的制造可以
按照初步设计的要求，设计加工模具，按确定的材料和成型工艺方法制造样品。也
可以用其他简便方法制造样品，然后进行各种模拟试验或实际使用条件的试验。样
品制造和样品试验通常要进行多次。如果初步设计有几种设计方案，在初步试验的
基础上，通过评价几种初步设计方案的优劣，选择最佳设计方案，包括确定树脂基
复合材料和成型上艺方法。
(6)制品设计、绘制正规制品图纸。在大量试验的基础上，综合考虑树脂基复
合材料制品的性能、工艺性和经济性等几方面的因素，选择最佳制品设计方案，进
行制品设计、绘制正规制品图，并标注塑料牌号等。
(7) 编制制品设计说明书等技术文件
树脂基复合材料制品设计中应考虑的一般原则为：
1)充分发挥树脂基复合材料的物理力学性能，避免或补偿其缺点。主要考虑的
性能有强度、刚性、韧性、弹性、吸水性以及对应力的敏感性等。
2）充分考虑树脂基复合材料的成型工艺性如流动性。
3）制品的形状，在保证使用要求的前提下，应有利于充模、排气、补缩，同
时能适应树脂基复合材料制品的快速受热固化特性。
4.）充分考虑制品在成型后的收缩现象及各向收缩率的差异。
5）制品设计应考虑成型模具的总体结构，特别是抽芯与脱出制品的复杂程度。
同时应充分考虑模具零件的形状及其制造工艺，以便使制品具有较好的经济性。
纤维在复合材料中起增强作用，是主要承力组分。
纤维不仅能使材料显示出较高的抗张强度和刚度，而且能减少收缩，提
高热变形温度和低温冲击强度等。复合材料的性能在很大程度上取决于纤维的性能、含量及使用状态。
纤维可分为有机纤维和无机纤维
（一）有机纤维
芳纶纤维
聚乙烯纤维
尼龙纤维
芳纶纤维是指日前巳工业化生产并广泛应用的聚芳酰胺纤维。国外商品牌号叫凯芙拉(Kevlar)纤维，我国暂命名为芳纶纤维，有时也称有机纤维
芳纶、芳纶--29、芳纶--49这三种牌号纤维的用途各不相同。
芳纶主要用于橡胶增强，制造轮胎、三角皮带、同步带等；
芳纶--29主要用于绳索、电缆、涂漆织物、带和带状物，以及防弹背心等。
芳纶--49用于航空、宇航、造船工业的复合材料制件。
（二）无机纤维
1、玻璃纤维
2、特种玻璃纤维
3、碳纤维 4 、硼纤维
5 、氧化铝纤维6、碳化硅纤维
7 、氮化硼纤维8、其他纤维
①玻璃纤维的结构
玻璃纤维的拉伸强度比块状玻璃高许多倍，但经研究证明，玻璃纤维的结构与玻璃相同。
关于玻璃结构的假说到目前为止，比较能够反映实际情况的是“微晶结构假说”和“网络
结构假说”。
玻璃结构是近似有序的。主要是因为在玻璃结构中存在一定数量和大小比较有规则排列的区域，这种规则性是由一定数目的多面体遵循类似晶体结构的规则排列造成的玻璃结构的这种有序区域不像晶体结构那样有严格的周期性，微观上是不均匀的，宏观上却又是均匀的，反映到玻璃的性能上是各向同性的。玻璃纤维的化学组成主要是二氧化硅、三氧化二硼、氧化钙、三氧化二铝等。
玻璃纤维的化学组成对玻璃纤维的性质和生产工艺起决定性作用，以二氧化硅为主的称为硅酸盐破璃，以三氧化二硼为主的称为硼酸盐玻璃
玻璃纤维的最大特点是拉伸强度高。
②玻璃纤维高强的原因
对玻璃纤维高强的原因，许多学者提出了不同的假说，其中比较有说服力的是微裂纹假说。
微裂纹假说认为，玻璃的理论强度取决于分子或原子间的引力，其理论强度很高，可达到200 ~ l 200kg／mm2。但通常情况下，玻璃或玻璃纤维的实测强度很低。这是因为，在它们当中，存在着数量不等，尺小不同的微裂纹，从而大大降低了其强度。微裂纹分布在破璃或玻璃纤维的整个体积内，但以表面的微裂纹危害最大。
出于微裂纹的存在，使玻璃在外力作用下受力不均，在危害最大的微裂纹处，产生应力集中，从而使强度下降。
玻璃纤维比玻璃的强度高很多，主要有两方面的原因：
Ａ、玻璃纤维高温成型时减少了玻璃溶液的不均一性，使微裂纹产生的机会减少。
Ｂ、玻璃纤维的断面较小，随着表面积的减小，使微裂纹存在的几率也减少，从而使纤维强度增高。
有人更明确地提出，直径小的玻璃纤维强度比直径粗的纤维强度高的原因是由于表面微裂纹尺寸和数量较小，从而减少了应力集中，使纤维具有较高的强度。
3．2碳纤维的分类
当前，国内外巳商品化的碳纤维种类很多，一般可以根据原丝的类型、碳纤维的性能和碳纤维的用途等三种方法进行分类碳纤维是一种以碳为主要成分的纤维状材料。它不同于有机纤维或无机纤维，不能用熔融法或溶液法直接纺丝，只能以有机物为原料，采用间接方法制造。碳纤维制造方法可分为两种类型，即气相法用这种方法只能制造晶须或短纤维，不能制造连续长丝。和有机纤维碳化法有机纤维碳化法可以制造连续长纤维，
二、晶须增强体
晶须（Whiskers）是在人工控制条件下，以单晶形式生长成的一种纤维。
晶须的直径一般为几微米，长几十微米，是一种无缺陷的理想完整晶体
由于晶须的直径非常小，所以不适合容纳在大晶体中常出现的缺陷，因而强度接近于完整晶体的理论值/晶须分为陶瓷晶须和金属晶须两类，
晶须是以单晶结构生长的直径极小的短纤维，由于直径小(＜3um)，造成晶体中的缺陷少，原子排列高度有序，故其强度接近于相邻原子间成键力的理论值
晶须高强的主要原因
Ａ、它的直径非常小，不能容纳使晶体削弱的空隙、位错和不完整等缺陷。
Ｂ、晶须材料的内部结构完整，使它的强度不受表面完整性的严格限制。
复合材料复习资料 1复合材料的定义？ 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。复合后的产物为固体时才称为复合材料，若为气体或液体，就不能成为复合材料。 2复合材料的分类： 1）按基体材料类型分为：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。 （始终有基字） 2）按增强材料分为：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（始终有纤维二字） 3）按用途分为：功能复合材料和结构复合材料。（两种的区别） 结构复合材料主要用做承载力和此承载力结构，要求它质量轻、强度和刚度高，且能承受一定温度。功能复合材料指具有除力学性能以外其他物理性能的复合材料，即具有各种电学性能、磁学性能、光学性能、声学性能、摩擦性能、阻尼性能以及化学分离性能等的复合材料。 3复合材料的基体：金属基---对于航天与航空领域的飞机、卫星、火箭等壳体和内部结构，要求材料的质量小、比强度和比模量高、尺寸稳定性好，选用镁、铝合金等轻金属合金做基体。对于高性能发动机，要求材料具有高比强度、高比模量、优良的耐高温性能，同时能在高温、氧化环境中正常工作，可以选择钛基镍基合金以及金属间化合物作为基体材料；对于汽车发动机，选用铝合金基体材料；对于电子集成电路，选用银铜铝等金属为基体。 轻金属基体—铝基、镁基，使用温度在450℃左右或以下使用，用于航天及汽车零部件。连续纤维增强金属基采用纯铝或单相铝合金，颗粒、晶须增强…采用高强度铝 合金。 钛基，使用温度在650℃（450-700），用作高性能航天发动机 镍基、铁基钴基及金属间化合物，使用温度在1200℃（1000℃以上），耐高温 4聚合物基体 一）简答题（各自优缺点） 聚合物基复合材料的聚合物基主要有：不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂等热固性树脂。各自优缺点：
复合材料定义 •广义定义：复合材料是由两种或两种以上异质、异形、异性的材料复合形成的新型材料。一般由基体组元与增强体或功能组元所组成。复合材料（Composite Materials ），以下简称CM。 •狭义定义： •（通常研究的内容）用纤维增强树脂、金属、无机非金属材料所得的多相固体材料。 •基体相是一种连续相材料，它把改善性能的增强相材料固结成一体，并起传递应力的作用； •增强相起承受应力（结构复合材料）和显示功能（功能复合材料）的作用。复合材料既能保持原组成材料的重要特色，又通过复合效应使各组分的性能互相补充，获得原组分不具备的许多优良性能。 CM与化合材料、混合材料的区别： 多相体系和复合效果是复合材料区别于传统的“混合材料”和“化合材料” 的两大特征。 举例：砂子与石子混合，合金或高分子聚合物 复合效应大致上可归结为两种类型：混合效应和协同效应 混合效应也称作平均效应，是组分材料性能取长补短共同作用的结果．它是组分材料性能比较稳定的总体反映．对局部的扰动反应并不敏感。在复合材料力学中，它与刚度问题密切相关，表现为各种形式的混合律，而且已形成比较成熟的理论体系，薄弱环节、界面、工艺因素通常对混合效应没有明显的作用。 协同效应反映的是组分材料的各种原位特性(in situ properties)。所谓的原位特性意味着各相组分材料在复合材料中表现出来的性能并不只是其单独存在时的性能，单独存在时的性能不能表征其复合后材料的性能。 协同效应变化万千，反应往往比混合效应剧烈，是复合材料的本质特征。 按基体类型分类： 非金属复合材料：树脂基复合材料（玻璃钢），橡胶基复合材料（轮胎），陶瓷基复合材料（钢筋混凝土、纤维增强陶瓷）。 金属基复合材料：（纤维增强金属） ※按增强材料分类： 纤维增强复合材料：纤维增强橡胶（轮胎）、纤维增强塑料（玻璃钢、碳纤维增强塑料）、纤维增强陶瓷、纤维增强金属（碳纤维/铝锡合金）等。 颗粒增强复合材料：陶瓷颗粒----金属基（硬质合金），金属颗粒----塑料基等。 叠层复合材料：如双金属板，夹层玻璃，多层板等。 夹层结构复合材料：如多孔性铁基和青铜基自润滑衬套。 2、可设计性好 是复合材料区别于传统材料的根本特点之一。 复合材料的性能1、轻质高强2、可设计性好3、工艺性能好4、热性能好5、耐腐蚀性能好6、电性能好7、其它特点：耐候性、耐疲劳性、耐冲击性、耐蠕变性，透光性等。 复合包装材料是由层合、挤出、贴面、共挤塑等技术将几种不同性能的基材结合在一起形成的一个多层结构，以满足运输、贮存、销售等对包装功能的要求及某些产品的特殊要求。 根据多层复合结构中是否含有加热时不熔化的载体(铝箔、纸等)，可以将复合材料分为层合软包装复合材料和塑料复合薄膜。
1、复合材料的定义、分类、命名 定义：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、且各相之间有明显界面的、具有特殊性能的固体材料。 命名：（1）基体材料名称与增强体材料并用 （2）强调增强体时以增强体材料的名称为主 （3）强调基体时以基体材料的名称为主 分类：按基体材料分：聚合物基复合材料，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； 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 按材料作用分两类 ①功能复合材料：使用的是材料的光、电、磁、热、声等非力学性能 ②结构复合材料：应用的材料的力学性能 2、复合材料都有哪些部分组成，各部分的作用是什么？ 复合材料的结构通常是一个相为连续相，称为基体；基体的作用是将增强体粘合成整体并使复合材料具有一定的形状，传递外界作用力、保护增强体免受外界的各种侵蚀破坏作用。当然也决定复合材料的某些性能和加工工艺 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)。 相界面是一个具有一定厚度的，结构随组分而异、与基体和增强体明显不同的新相。界面区的范围是从增强体内部性质不同的一点开始，到基体内整体性质相一致的点之间的区域。 界面是基体和增强体之间连接的纽带，是应力及其他信息传递的桥梁。它的结构、性能以及结合强度等因素，直接关系到复合材料的性能。 3、复合材料都有哪些性能特点？ （1）比强度、比模量高（2）良好的抗疲劳性能（3）优良的高温性能（4）减震性好（5）破断安全性好。 4、复合材料的界面定义是什么，包括哪些部分？ 复合材料的界面是指基体与增强物之间化学成分有显著变化的、构成彼此结合的、能起载荷传递作用的微小区域。 包括：基体表面区，相互渗透区，增强剂表面区 5、复合材料界面具有哪些效应，都有哪些界面理论？ 界面的效应： (1)传递效应界面能传递力，即将外力传递给增强物，起到基体和增强物之间的桥梁作用。 (2)阻断效应结合适当的界面有阻止裂纹扩展、中断材料破坏、减缓应力集中的作用。 (3)不连续效应在界面上产生物理性能的不连续性和界面摩擦出现的现象，如抗电性、电感应性、磁性、耐热性、尺寸稳定性等。
复合材料定义：由两种或两种以上物理化学性质不同的物质，经人工组合而成的多相固体材料。 复合材料的几个发展阶段：天然复合材料、传统复合材料、通用复合材料、先进复合材料、复合材料分类：1.按用途分类结构复合材料和功能复合材料2.按基体类型分类聚合物基、金属基、无机非金属基复合材料3.按增强体形式分类颗粒增强型、纤维增强型、片材增强型、层叠式 增强纤维种类：、碳纤维（CF）按纤维组成分类:无机纤维：玻璃纤维（GF）、硼纤维（BF）、碳化硅纤维、氧化铝纤维等；有机纤维：芳纶纤维KF、聚酯纤维、聚乙烯纤维等 复合材料性能：优点：1.比强度与比模量高（有利于材料减重） 2.良好的抗疲劳性能 3.减振性能好4 抗腐蚀性好5 高温性能好6 导电导热性能好7 耐磨性好8 容易实现制备与形成一体化 比强度和比模量是用来衡量材料承载能力的性能指标。比强度越高，同一零件的自重越小；比模量越高，零件的刚性越大。缺点：稳定性稍差，耐温和老化性差，层间剪切强度低等比强度：材料的抗拉强度与材料比重之比叫做比强度。 比模量：材料的模量与密度之比。比强度和比模量是用来衡量材料承载能力的性能指标。比强度越高，同一零件的自重越小；比模量越高，零件的刚性越大。 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有关 选择基体金属的原则①根据金属基复合材料的使用要求②根据金属基复合材料组成特点③基体金属与增强物的相容性（尽可能在复合材料成型过程中抑制界面反应） 金属基体的温度范围：1.用于450 ℃以下的轻金属基体，主要是铝基和镁基复合材料2.用于450-700 ℃的复合材料的金属基体，主要是钛合金基体复合材料3.用于600-900 ℃的复合材料的金属基体，主要是铁和铁合金 4.用于1000 ℃以上的金属基体，主要是镍基耐热合金和金属间化合物 常见陶瓷基体：玻璃、玻璃陶瓷、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷等 聚合物基体的种类：热固性树脂（不饱和聚酯、环氧树脂、酚醛树脂）及各种热塑性聚合物聚合物基体的作用：1 把纤维黏在一起2 分配纤维间的载荷3 使纤维不受环境影响 热固性树脂：低分子物在引发剂、促进剂作用下生成的三维体形网状结构聚合物。固化物加热不软化，不溶不融。热固性基体主要是不饱合聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂一直在连续纤维增强树脂基复合材料中占统治地位。不饱合聚酯树脂、酚醛树脂主要用于玻璃增强塑料，其中聚酯树脂用量最大，约占总量的80％，而环氧树脂则一般用作耐腐蚀性或先进复合材料基体。 热塑性树脂：具有线型或支链型结构的有机高分子化合物。这类聚合物可以反复受热软化或熔化，而冷却后变硬。属于热塑性聚合物的有：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚砜、聚苯硫等。热塑性聚合物基复合材料与热固性树脂基复合材料相比，在力学性能、使用温度、老化性能方面处于劣势，但是它具有工艺简单、工艺周期短、成本低、比重小等方面占优势。 热塑性树脂基复合材料与热固性树脂基复合材料在性能和加工工艺上的区别是什么？ 答：热塑性树脂是指具有线型或分枝型结构的有机高分子化合物，热固性树脂是以不饱和聚酯、环氧树脂、酚醛树脂等为主的高分子化合物。性能上：热塑性树脂—柔韧性大，脆性低，加工性能好，但刚性、耐热性、尺寸稳定性差热固性树脂—刚性大，耐腐蚀性、耐热性、尺寸稳定性好，不易变形，成型工艺复杂，加工较难加工工艺上：热塑性树脂—受热软化或熔融，可进行各种线型加工，冷却后变得坚硬。再受热，又可进行熔融加工，具有可重复加工性。热固性树脂—受热熔融的同时发生固化反应，形成立体网状结构，冷却后再受热不熔融，
第1章绪论 1.复合材料的定义(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) 分散相是以独立形态分布在整个连续相中，两相之间存在着相界面。分散相可以是增强纤维，也可以是颗粒或弥散的填料。 2.复合材料常见分类方法： 1）按性能分：常用复合材料、先进复合材料 2）按用途分：结构复合材料、功能复合材料 3）按复合方式分：宏观复合、微观复合 4）按基体材料分：聚合物基、金属基、无机非金属基 5）按增强体形式分：纤维增强复合材料、颗粒增强、片材增强、叠层复合 3.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？ 三个结构层次: 一次结构——单层材料——微观力学一次结构 二次结构——层合体——宏观力学二次结构 三次结构——产品结构——结构力学三次结构 设计层次：单层材料设计、铺层设计、结构设计 4.复合材料力学主要是在单层板和层合板这两个结构层次上展开的，其研究内容分为微观力学和宏观力学两部分。 第2章复合材料界面和优化设计 1.复合材料是由两种或两种以上不同物理、化学性质的物质以微观或宏观形式复合而成的多相材料。 2.复合材料界面机能： 1）传递效应：基体可通过界面将外力传递给增强物，起到基体与增强体之间的桥梁作用 2）阻断效应：适当的界面有阻止裂纹扩展、中断材料破坏、减缓应力集中的作用3）不连续效应：在界面上产生物理性能不连续性和界面摩擦现象，如抗电性、电感应性、磁性、耐热性等 4）散热和吸收效应： 5）诱导效应 3.界面效应既与界面结合状态、形态和物理、化学性质等相关，也与界面两边组元材料的浸润性、相容性、扩散性等密切相关。 4.聚合物基复合材料是由增强体与聚合物基体复合而形成的材料。 聚合物基复合材料分类：热塑性、热固性聚合物基复合材料。 热塑性聚合物基复合材料成型两个阶段：①熔体与增强体之间接触和润湿②复合后体系冷却凝固成型。 热塑性聚合物黏度很高，较难通过渗透使熔体填充所有增强体空隙。 5.聚合物基复合材料界面形成两个阶段：①基体与增强体的接触与浸润②聚合物的固化界面层可以看作一个单独的相，但是界面相又依赖于两边的相。 界面层主要结构：界面结合力性质、界面层厚度、界面层组成和微观结构。 界面结合力存在于两相之间分为：宏观结合力、微观结合力 6.界面作用机理：复合材料的性能除和基体和增强体有密切联系关系外，其界面也起很重要作用。 界面对复合材料的性能尤其是力学性能起着很重要的作用。界面结合越完善、越牢固就越好，它可以明显提高横向和层间拉伸强度和剪切强度，也可提高横向和层间拉伸模量、剪切模量。 如果界面结合强度较低，则纤维断裂引起的裂纹可以改变方向沿界面扩展，遇到纤维缺陷或薄弱环节时裂纹再次穿过纤维，继续沿界面扩展，形成曲折路径。 界面作用机理是指界面发挥作用的微观机理，目前有多种理论：界面浸润性理论、化学键理论、物理吸附理论、过渡层理论、拘束层理论、扩散理论、减弱界面局部应力总用理论。 7.金属基复合材料界面三种类型： 1）复合材料界面平整，厚度仅为数个分子层，界面纯净 2）界面不平直，由原组成成分构成的凹凸的溶解扩散型界面 3）界面含有尺寸在亚微米级左右的界面反应物质 8.金属基复合材料界面结合方式： ①化学结合 ②物理结合 ③扩散结合 ④机械结合 9.物理方面不稳定因素主要指在高温条件下增强体与基体间的熔融。 10.交换式界面反应的不稳定因素主要出现在含有两种或两种以上元素的合金基 体中。过程可分为两步:第一步，增强体与合金基体生成化合物，化合物中暂时包含了合金中的所有元素。第二步，根据热力学规律，增强体总是优先于合金中的某一元素起反应，因此原先生成的化合物中的其他元素将与临近机体合金中的这一元素其交换反应直至达到平衡。 11.界面的结合:陶瓷基复合材料是指基体为陶瓷材料的复合材料。它的增强材料包括金属和陶瓷材料，陶瓷基复合材料的界面结合方式与金属基复合材料基本相同。它包括化学结合，物理结合，机械结合，扩散结合。其中以化学结合为主，有时几种界面结合方式同时存在。 12.增强体与基体材料之间可能发生化学反应形成化合物，也可能不反应形成化合物。 1.机体增强体之间，不生成化合物，只生成固溶体。在界面上生成的固溶体并不导致复合材料性能的降低，主要是增强体材料的消耗使强度降低。 2.若在界面形成化合物，当其达到一定厚度时，复合材料的强度可能会大幅度降低，是因为在界面生成的脆性化合物在受力时破坏而造成增强体断裂，因此界面形成化合物的厚度，对其性能的影响很大。 13.界面的控制方法:有以下几种
1 总论 1）复合材料概念、命名、分类及其基本性能。 概念：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。 命名：将增强材料的名称放在前面，基体材料的名称放在后面，再加上“复合材料”。 基本性能：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。可按对材料性能的需要进行材料的设计和制备。可制成所需的任意形状的产品。性能的可设计性是复合材料的最大特点。 2）聚合物基复合材料的主要性能 比强度、比模量大；耐疲劳性能好；减震性好；过载时安全性好；具有多种功能性；有很好的加工工艺性。 3）金属基复合材料的主要性能 高比强度、高比模量；导热、导电性能好；热膨胀系数小、尺寸稳定性好；良好的高温性能；耐磨性好；良好的疲劳性能和断裂韧性；不吸潮、不老化、气密性好。 4）陶瓷基复合材料的主要性能 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较小 5）复合材料的三个结构层次 一次结构：由基体和增强材料复合而成的单层材料，其力学性能决定于组份材料的力学性能、相几何和界面区的性能。 二次结构：单层材料层合而成的层合体，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：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。 6）复合材料设计的三个层次 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。 铺层设计：包括对铺层材料的铺层方案做出合理安排，该层次决定层合板的性能。结构设计：确定产品结构的形状和尺寸。 2 基体材料 1）金属基体材料 选择基体的原则、金属基结构复合材料的基体、金属基功能复合材料的基体 原则：金属基复合材料的使用要求；金属基复合材料组成特点；集体金属与增强物的相容性。 结构复合材料的基体可大致分为轻金属基体和耐热合金基体两大类。 金属基功能复合材料的基体是纯铝及铝合金、纯铜及铜合金、银、铅、锌等。2）无机胶凝材料 主要包括水泥、石膏、菱苦土和水玻璃等。研究和应用最多的是纤维增强水泥基增强塑料 与树脂相比，水泥基体材料的特征 特征： 水泥基体为多孔体系，其孔隙尺寸可由十分之几纳米到数十纳米； 纤维与水泥的弹性模量比不大； 水泥基材的断裂延伸率较低； 水泥基材种含有粉末或颗粒状的物料，与纤维呈点接触，故纤维的掺量受到很大
复合材料 1 §1、概述 1、复合材料的定义 复合材料——由两种或两种以上，物理化学性质不同的物质组合而成的多相固体材料，并具有复合效应。 各种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。 2、复合材料的组成 复合材料的组成相： 增强相 ---- 纤维、晶须、颗粒。（不连续相）增强相：一般具有很高的力学性能（强度、弹性模量），及特殊的功能性。其主要作用是承受载荷或显示功能。 基体相 ---- 金属、陶瓷、聚合物。（连续相）基体相：保持材料的基本特性，如硬度、耐磨、耐热性等。主要作用是将增强相固结成一个整体，起传递和均衡应力的作用。 3、比较结构复合材料和功能复合材料 结构复合材料（注重力学性能） 树脂基 < 250 金属基 < 600℃陶瓷基 < 1500℃ 碳/碳～3000℃水泥基 功能复合材料（注重物理性能） 换能热电、光电、声电等阻尼吸声导电导磁摩擦磨耗烧蚀 4、复合材料的性能特点 性能：取决于基体相、增强相种类及数量，其次是它们的结合界面、成型工艺等。 1、主要取决于增强相的性能 ⑴.比强度比刚度高 ⑵.冲击韧性和断裂韧性高
⑶.耐疲劳性好 ⑷.减震性 ⑸.热膨胀系数小 2、取决于基体相的性能 ⑴、硬度 陶瓷基 > 金属基 > 树脂基 ⑵、耐热性 树脂基: 60 ～ 250℃ 金属基: 400 ～ 600℃ 陶瓷基: 1000 ～ 1500℃ ⑶、耐自然老化 陶瓷基 > 金属基 > 树脂基 ⑷、导热导电性 金属基 > 陶瓷基 > 树脂基 ⑸、耐蚀性 陶瓷基和树脂基 > 金属基 ⑹、工艺性及生产成本 陶瓷基 > 金属基 > 树脂基 5、不同基体复合材料的适用温度范围 树脂基 < 250 金属基 < 600℃陶瓷基 < 1500℃碳/碳～3000℃水泥基 6、复合材料设计特点 ?性能可设计性强（可调因素多） ?材料设计与结构设计相关联
第一章绪论 1、复合材料的定义、组成及分类 ①定义 复合材料→是指将两种或两种以上的不同材料，用适当的方法复合成的一种新材料，其性能比单一材料性能优越。 ②组成 基体、增强材料、界面 基体：起黏结作用，将增强材料黏合，起到均匀应力和传递应力的作用。 增强材料：承受力的组分 界面：界面粘结力充分发挥其材料的性能使其大大优于单一材料的性能。 ③分类 A 按基体类型分类：⑴树脂基复合材料⑵金属基复合材料⑶无机非金属基复合材料 B 按增强材料类型分类：⑴玻璃纤维复合材料（玻璃纤维增强的树脂基复合材料俗称玻璃钢） ⑵碳纤维复合材料⑶有机纤维复合材料⑷陶瓷纤维复合材料 C 按用途不同分类：⑴结构复合材料⑵功能复合材料 2、复合材料的特性 优点：㈠轻质高强㈡可设计性好㈢电性能好㈣耐腐蚀性好㈤热性能良好㈥工艺性能优良 缺点：㈦弹性模量较低（易变形）㈧长期耐热性不足（不能高温下长期使用）㈨老化现象3、复合材料的应用及发展 应用： ⒈在航天航空方面的应用：轻质高强，使飞机的质量减轻，连接减少，速度提升，耗能减少。 ⒉在交通运输方面的应用：汽车质量减轻，相同的条件下耗油量只是钢铁汽车的四分之一，而且受到撞击时复合材料能大幅度的吸收冲击能量，保护人员安全。 ⒊在化学工业方面的应用：复合材料主要被用来制造防腐制品，因为聚合物复合基材料具有优良的耐腐性能，可用于制造各种管道，烟囱，地坪，风机，泵等。 ⒋在电气工业方面的应用：因为复合基材料是一种优异的电绝缘材料，广泛的用于电机、电工器材制造。例如：绝缘板、绝缘管、电机护环等。 ⒌在建筑方面的应用：玻璃钢具有优异的力学性能、良好的隔热，隔音性能，吸水率低，耐腐蚀性好和很好的装饰性，因此是一种理想的建筑材料，建筑上玻璃钢被用作承重结构、围护结构、冷却塔、水箱、卫生洁具、门窗等。耐海水性能，并能极大的减少金属钢筋对电磁波的屏蔽作用。建筑物损坏修补材料等 ⒍在机械工业方面的应用：用于制造各种叶片、风机、各种机械部件、齿轮、皮带轮和防护罩等。用复合材料制造的叶片具有质量轻、制造容易、耐腐蚀等优点，并且使用时噪声很小，特别适用于纺织机械。 ⒎在体育方面的应用：被用作赛车、赛艇、皮艇、划桨、撑杆、球拍、弓箭、雪橇等。 发展： ⑴降低成本⑵研制高性能的复合材料：高强度、高模量、耐高温 ⑶功能复合材料：⑷智能复合材料： ⑸仿生复合材料：⑹环保型复合材料：回收利用、节约资源，减少污染 第三章、复合物材料基体 一、不饱和聚酯树脂 1、不饱和聚酯树脂定义、结构特点及优缺点 定义：不饱和聚酯在乙烯基类交联单体中的溶液。 结构特点:
第一章概论物质与材料 材料：具有满意指定工作条件下使用要求的形态和物理性状的物质人类（材料）进展的四大阶段：石器时代-►青铜时代T铁器时代T人工合成时代 1.1复合材料的定义与特点复合材料：由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质，用适当的工艺方法组合起来，而得到的具有复合效应的多相固体材料。 特点： ①人为选择复合材料的组分和比例，具有极强的可设计性。 ②组分保存各自固有的物化特性③复合材料的性能不仅取决于各组分性能，同时与复合效应有关 ④组分间存在这明显的界面,并可在界面处发生反响形成过渡层,是一种多相材料简述复合材料的特点。 ①比强度、比模量大耐疲惫性能好，聚合物基复合材料中，纤维与基体的界面能阻挡裂纹的扩展, 破坏是渐渐进展的，破坏前有明显的预兆。 ②减震性好，复合材料中的基体界面具有吸震力量,因而振动阻尼高。 ③耐烧蚀性能好,因其比热大、熔融热和气化热大，高温下能汲取大量热能，是良好的耐烧蚀材料。 ④工艺性好，制造制品的工艺简洁，并且过载时平安性好。 4. 3. 2碳纤维CF具有沿纤维轴择优取向的同质多晶结构，使其与树脂的界面结合力不大，尤其是石墨碳纤维，外表处理方法有： 1）氧化法（气相、液相、阳极电解氧化）2）外表晶须化法（将CF在高温的晶须生长炉中外表沉积生长晶须，提高CF与基体的粘结力 3）蒸汽沉积法（高温裂解乙快或甲烷生成的碳沉积在CF上，沉积的碳活性大，增加界面结合力）4）电沉积法（电化学法使聚合物沉积在CF外表） 5）等离子体法4界面表征方法（表征界面的形态、成分、结构、剩余应力、结合强度）
界面形态的表征.透射电镜TEM 是把经加速和聚集的电子束（波长很短）投射到特别薄的样品（nm级别）上，电子与样品中的原子碰撞而转变方向，从而产生立体角散射。散射角的大小与柱品的密度、厚度相关,因此可以形成明暗不同的衬度，影像将在放大、聚焦后在成像器件上显示出来。TEM的区分力可达0.2nm。 衬度：两像点间的明暗差异（质厚衬度、相位衬度、衍射衬度）.扫描电镜SEM （界面形貌和界面层断裂面观看） 扫描电镜从原理上讲就是采用聚焦得特别细的高熊曳土兔在试样上扫描，激发出各种物理信息（二次电子）。通过对这些信息的接受、放大和显示成像，获得测试试样外表形貌的观看。二次电子是指被入射电子轰击出来的核外电子。 界面微观结构的表征：指界面区域的结晶学结构和其他聚集态结构界面微观结构：拉曼光谱、ATM;结晶学结构：TEM,HRTEM ATM原子力显微镜：当针尖与样品充分接近相互之间存在相互斥力时，检测该斥力可获得外表物质的组分分布和外表结构，一般状况下区分率也在纳米级水平界面成分的表征：化学元素的组成（TEM和SEM,XRD） 还有俄歇能谱AES, X光电子能谱XPS第五章聚合物基复材 5.1. 1分类增加体：晶须、颗粒、纤维（BF,GF,CF芳纶纤维增加聚合物基复材）按基体分：热固性树脂基（环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺），热塑性树脂基（聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚烯烬）1.2特点 优点：高比强度比模量（机械强度超过金属）抗疲惫性能好（纤维与基体的界面能阻挡裂纹的扩展，破坏有征兆 减振性能好高的自振频率避开早期破坏，界面吸振力量耐烧蚀性卓越，比热容大，高温下汲取大量热
复合材料综述 一、复合材料的定义与分类 由两个或两个以上独立的物理相,包括粘结材料(基体)和粒料、纤维或片状材料所组成的一种固体产物称为复合材料。 复合材料的组成分为两大部分:基体与增强材料。 基体:构成复合材料连续相的单一材料。如玻璃钢中的树脂就是基体。 增强材料:复合材料中不构成连续相的材料。如玻璃钢中的玻璃纤维就是增强材料。 复合材料的分类方法颇多,通常按其基休不同,可分为三大类: 1.聚合物基复合材料。通常说的树脂复合材料归属此类。 2.金属基复合材料。 3.无机非金属基复合材料。 三种复合材料中,以树脂基复合材料用量为大,占所有复合材料用量的90%以上。 树脂基复合材料中,又以玻璃纤维增塑料(俗称玻璃钢)用量最大,占树脂基复合材料用量的90%以上。 二、复合材料的最大特点 复合材料的最大特点是复合后的材料特性优于组成该复合材料的各单一材料之特性。增强材料的性能随其组成材料含量及分布情况而变,基体材料的性能、含
量,增强材料与基体材料间界面结合情况及其复合方式与工艺等决定复合材料性能的基本因素。 树脂基、金属基、无机非金属基这三大类复合材料都可达到或优于传统金属材料的强度与模量等力学指标。尤其是其比强度、比模量特性更为突出。 复合材料的性能与其生产工艺关系颇大。如树脂基复合材料中,采用纤维缠绕法制造的产品具有优异的力学性能;拉挤产品轴向强度高。 同一类复合材料,同一类生产工艺亦因材料选择、配比的不同,而导致产品性能上的差异。 对树脂基复合材料而言,其力学性能主要取决于增强材料。如碳纤维增强塑料的弹性模量较玻璃纤维增强塑料高,盖因碳纤维弹性模量高之故。而耐化学性与工作温度,则主要取决于所用的基体树脂。 三、树脂基复合材料的特性 与传统材料相比,在设计与制造上树脂基复合材料有3个明显的特点: 1)材料性能指标的自由设计性; 2)材料与结构的一致性; 3)产品型体设计的自由性。 树脂基复合材料的特性概括如下。 1.轻质高强——比强度、比模量高强度、模量分别除以密度之值,是衡量 材料承载能力的指标之一。玻璃钢的比强度可达钢材和4倍,但(玻璃钢的比模量不算高);碳纤维增强环氧树脂复合材料的比强度可达钛的
1.复合材料的定义和组成 复合材料：将两种或两种以上的不同材料用适当的方法复合成的一种新材料，其性能比单一材料的性能优越。 复合材料由基体和增强材料组成。 2.基体的作用：将增强材料粘合成一个整体，起到均衡应力和传递应力的作用，是增强材料的性能得到充分的发挥，从而产生一种复合效应，是复合材料的性能大大优于单一材料的性能。增强材料的作用：复合材料的主要承力组分，特别是拉伸强度、弯曲强度和冲击强度等力学性能主要有增强材料承担。 3.举一个复合材料的例子，说明其组成、结构与应用之间的关系。 玻璃纤维增强环氧树脂，承载载荷，传递载荷。 玻璃纤维是增强材料，环氧树脂是基体 玻璃纤维是无机增强材料，是熔融物过冷时因黏度增加而具有固体物理机械性能的无定形物体，是各向同性的均相材料。其化学组成主要是二氧化硅、三氧化硼。玻璃纤维的拉伸强度很高，耐热性较高。 环氧树脂是分子中含有两个或两个环氧基基团的有机高分子化合物，其分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。环氧树脂粘附力强，优良的力学性能，良好的电性能等。 玻璃纤维增强环氧树脂具有优良的的电绝缘性能，在高频下仍保持良好的介电性能，因此可作为高性能的电机、电器的绝缘材料，具有良好的透波性能，被广泛用于制造机载、地面雷达罩。 4.玻璃纤维的力学性能和和影响化学稳定性的因素有哪些？ 影响玻璃纤维力学性能的因素：①纤维的直径和长度②化学组成③存放时间④负荷时间影响玻璃纤维化学稳定性的因素：①玻璃纤维直径②化学组成 5.玻璃纤维的生产方法有哪几种？主要区别是什么？ 玻璃纤维的生产方法有坩埚法和窑池法两种 区别：坩埚法生产玻璃纤维主要由制球和拉丝两部分组成。 而池窑法省掉了制球工艺，且拉丝操作有稳定性好，断头飞丝少，单位能耗低等特点。6.玻璃纤维的组成和作用？ 首先，玻璃纤维是以SiO2,,B2O3为骨架，对玻璃纤维的性质和工艺特点起决定作用。加入碱金属氧化物如Na2O，K2O 等能降低玻璃的熔化温度和熔融粘度使玻璃溶液中的气泡易排除。加入CaO、MgO、Al2O3等能在一定条件下构成玻璃网络的一部分，改善玻璃的某些性质和工艺性能。 5.浸润剂作用是什么？ 使纤维粘合集束，润滑耐磨，清除静电等，保证拉丝和纺丝的顺利进行。 6.纺织型、增强型浸润剂的区别？ 纺织型：主要满足纺织加工的需要。 增强型：除了满足纤维生产工艺要求外，还要满足纤维制品加工以及玻璃纤维复合材料成型中的多方面要求，跟主要的是改善树脂对纤维浸润性，提高树脂与纤维的粘结力。 7.制造碳纤维基本步骤 ①纤维化聚合物熔化或溶解后制成纤维②稳定（氧化或热固化）通常在相对低的温度（200～450℃）和空气中进行这个过程使这些聚合物纤维在以后高温中不被熔化。③碳化碳化一般在1000～2000℃的惰性气体保护下（N2）进行，纤维经过碳化后，其含碳量一般达到85%～99%④石墨化石墨化是在2500℃以上的氩气保护下进行的，纤维在石墨化后，碳含量达到了99%以上，同样纤维内分子排列具有很高的定向程度。
复合材料种类应用 复合材料种类及应用 一、复合材料的定义和分类 复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的材料，具有优越的综合性能。根据不同的组合方式和材料性质，可以将复合材料分为多种类型，包括纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料、层状复合材料等。 二、纤维增强复合材料 纤维增强复合材料是指以纤维作为增强物，与基体材料组合而成的复合材料。常见的纤维增强复合材料有碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料和芳纶纤维复合材料等。 1. 碳纤维复合材料 碳纤维复合材料是以碳纤维为增强物，树脂为基体的复合材料。具有高强度、高模量、耐热、耐腐蚀等优点，广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。 2. 玻璃纤维复合材料 玻璃纤维复合材料是以玻璃纤维为增强物，树脂为基体的复合材料。具有良好的电绝缘性、耐腐蚀性和低吸水性等特点，常用于建筑、船舶、电子等领域。
3. 芳纶纤维复合材料 芳纶纤维复合材料是以芳纶纤维为增强物，树脂为基体的复合材料。具有高强度、高模量、耐高温等特性，被广泛应用于航空航天、军事、电子等领域。 三、颗粒增强复合材料 颗粒增强复合材料是指以颗粒状材料作为增强物，与基体材料组合而成的复合材料。常见的颗粒增强复合材料有陶瓷颗粒增强复合材料和金属颗粒增强复合材料等。 1. 陶瓷颗粒增强复合材料 陶瓷颗粒增强复合材料是以陶瓷颗粒作为增强物，金属或陶瓷为基体的复合材料。具有高硬度、耐磨、耐腐蚀等特点，广泛应用于切削工具、航空发动机等领域。 2. 金属颗粒增强复合材料 金属颗粒增强复合材料是以金属颗粒作为增强物，金属为基体的复合材料。具有高强度、高导热性等特性，常用于汽车零部件、机械零件等领域。 四、层状复合材料 层状复合材料是由多层材料通过粘结、热压等工艺组合而成的复合材料。常见的层状复合材料有层压板、夹层板等。
复合材料的类别 (1)聚合物复合材料主要是指纤维增强聚合物材料。如将碳纤维包埋在环氧树脂中使复合材料强度增加，用于制造网球拍、高尔夫球杆和雪橇等。玻璃纤维复合材料是玻璃纤维与聚酯的复合体，可以用于制作结构材料，如汽车和飞机中的某些部件、桥体的结构材料和船体等，其强度可与钢材相比。增强的聚酰亚胺树脂可用于制作汽车的塑料发动机，使发动机质量减小，节约燃料。 (2)陶瓷基复合材料为改变陶瓷的脆性，将石墨或聚合物纤维包埋在陶瓷中，制成的复合材料有一定的韧性，不易碎裂。而且可以在极高的温度下使用。这类陶瓷基复合材料有望成为汽车、火箭发动机的新型结构材料。金属网陶瓷基材料具有超强刚性，可作为防弹衣的材料。 (3)金属基复合材料在金属表面涂层，可以保护金属表面或赋予金属表面某种特殊功能，如金属表面涂油漆可以抗腐蚀；金属表面作搪瓷内衬可制作化学反应釜；金属表面镀铬可使表面光亮；金属表面涂以高分子弹性体赋予表面韧性，可作为抗气蚀材料用于水轮机、汽轮机的不锈钢叶片上，延长其使用年限；在纯的硅晶片上复合多层有专门功能的物质可用于计算机的集成电路片。近年来出现的铝一硼纤维，其比强度为铝合金的2倍。 复合材料定义：
人们将两种或两种以上的不同材料复合起来，使各种材料在性能上取长补短，制成了比原来单一材料的性能优越得多的复合材料。如钢筋混凝土、玻璃钢。 优点： 复合材料集中了组成材料的优点，具有更优异的综合性能。复合材料既能充分利用资源，又能节约能源。如钢筋混凝土就是钢筋和混凝土的复合材料，机动车的轮胎是用合金钢与橡胶的复合材料制成的，快艇的船身、餐厅的桌椅是由塑料中嵌入玻璃纤维制成的玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)制作的，飞机的机翼、火箭的发动机壳体是用碳纤维复合材料制成的。因此复合材料成为大有发展前途的一类新型材料。 复合材料的应用前景： 由于复合材料一般具有强度高、质量小、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在综合性能上超过了单一材料，因此宇航工业就成了复合材料的重要应用领域。我们知道，质量对飞机、导弹、火箭、人造卫星、宇宙飞船来说是一个非常重要的冈素。例如：有的导弹的质量每减少1kg，它的射程就可以增加几千米。航天飞行器还要经受超高温、超高强度和温度剧烈变化等特殊条件的考验，所以，复合材料就成为理想的宇航材料，它的发展趋势从小部件扩大到大部件，从简单部件扩大到复杂部件，成为宇宙航空业发展的关键所在。另外，复合材料在机械工业、体育用品甚至人类健康方面的应用前景也十分广阔。
复合材料概述 复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的新材料。它具有多种优良性能，广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑工程、电子通信等领域。本文将从复合材料的定义、组成、制备方法、应用领域以及未来发展趋势等方面进行概述。 一、复合材料的定义 复合材料是由两种或两种以上具有不同化学成分和物理性质的材料经过一定方式组合而成的新材料。它通常由增强相和基体相组成，其中增强相起到增强材料强度和刚度的作用，而基体相则起到固定增强相的作用。 二、复合材料的组成 复合材料的组成主要包括增强相和基体相两部分。增强相可以是纤维、颗粒或片层等形式，常见的有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等；基体相则可以是金属、陶瓷或聚合物等，常见的有环氧树脂、聚酰亚胺等。通过选择不同的增强相和基体相组合，可以得到具有不同性能和应用领域的复合材料。 三、复合材料的制备方法 复合材料的制备方法主要包括预浸法、纺织法、注塑法、层压法等。预浸法是将增强相浸渍在基体相中，然后通过固化使其固定；纺织法是将纤维交织在一起形成纺织品，再通过浸渍固化形成复合材料；
注塑法是将增强相和基体相混合后注入模具中，通过固化形成复合材料；层压法是将增强相和基体相交替层叠，然后通过高温高压使其固化。不同的制备方法适用于不同的复合材料类型和应用需求。 四、复合材料的应用领域 复合材料由于其优异的性能，在各个领域都有广泛的应用。在航空航天领域，复合材料被广泛应用于飞机机身、翼面、推进器等部件，以提高飞机的性能和降低重量；在汽车制造领域，复合材料被用于制造车身、发动机罩等部件，以提高汽车的燃油经济性和安全性；在建筑工程领域，复合材料被应用于加固和修复混凝土结构、制造新型建筑材料等；在电子通信领域，复合材料被用于制造印刷电路板、光纤等部件，以提高电子设备的性能和可靠性。 五、复合材料的未来发展趋势 随着科技的不断进步，复合材料的研究和应用也在不断发展。未来，复合材料将更加注重环保和可持续发展，研究和开发新型的高性能、低成本复合材料；同时，随着3D打印技术的发展，将有望实现复合材料的定制化制造，提高生产效率和产品质量；此外，纳米复合材料、生物可降解复合材料等新型复合材料的研究也将成为未来的热点领域。 复合材料是一种由两种或两种以上不同材料组合而成的新材料，具有多种优良性能和广泛的应用领域。通过选择不同的增强相和基体
复合材料的定义 复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的一种新型材料。它利用了各种原材料的优点，克服了传统单一材料的缺点，具有独特的性能和使用特点。 复合材料的组成通常包括增强体和基体两部分。增强体是复合材料的强化成分，可以是纤维、颗粒、片材等形式，常见的有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。基体则是复合材料的载体，可以是金属、高分子等，决定了复合材料的总体性能。 复合材料的定义包括两个方面的含义。首先，它是由两种或两种以上的不同材料组合而成的，这种组合使得复合材料具有更加优异的性能和特点。其次，复合材料是一种新型材料，其性能和特点与单一原材料的性能和特点有所不同。 复合材料具有许多独特的性能和使用特点。首先，复合材料具有优异的强度和刚度，其强度和刚度可以根据材料的组成和比例进行调整。其次，复合材料具有良好的耐热性能，能够耐受高温环境，并保持稳定的性能。此外，复合材料还具有良好的耐腐蚀性能，可以在潮湿、酸碱等恶劣环境下长期使用。另外，复合材料还具有良好的电绝缘性能、较好的吸音、隔热和抗雷击性能等。 复合材料广泛应用于各个领域。在航空航天领域，复合材料被广泛应用于飞机、火箭、导弹等结构件中，以提高其强度和刚度，减轻重量，提高燃料效率。在汽车领域，复合材料被应用于车身、内饰等部位，以提高汽车的安全性能和燃油经济性。
在建筑领域，复合材料被用于制作装饰材料、建筑结构件等，以提高建筑物的抗震性能和耐久性。 综上所述，复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的一种新型材料，具有独特的性能和使用特点。它广泛应用于航空航天、汽车、建筑等各个领域，为各行各业的发展做出了重要贡献。
【初中化学】初中化学知识点：复合材料 定义： 人们将两种或两种以上的不同材料复合起来，使各种材料在性能上取长补短，制成了 比原来单一材料的性能优越得多的复合材料。如钢筋混凝土、玻璃钢。 优点： 复合材料集中了组成材料的优点，具有更优异的综合性能。复合材料既能充分利用资源，又能节约能源。如钢筋混凝土就是钢筋和混凝土的复合材料，机动车的轮胎是用合金 钢与橡胶的复合材料制成的，快艇的船身、餐厅的桌椅是由塑料中嵌入玻璃纤维制成的玻 璃纤维增强塑料(玻璃钢)制作的，飞机的机翼、火箭的发动机壳体是用碳纤维复合材料制 成的。因此复合材料成为大有发展前途的一类新型材料。 复合材料的应用前景： 由于复合材料一般具有强度高、质量小、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在综合性能上 超过了单一材料，因此宇航工业就成了复合材料的重要应用领域。我们知道，质量对飞机、导弹、火箭、人造卫星、宇宙飞船来说是一个非常重要的冈素。例如：有的导弹的质量每 减少1kg，它的射程就可以增加几千米。航天飞行器还要经受超高温、超高强度和温度剧 烈变化等特殊条件的考验，所以，复合材料就成为理想的宇航材料，它的发展趋势从小部 件扩大到大部件，从简单部件扩大到复杂部件，成为宇宙航空业发展的关键所在。另外， 复合材料在机械工业、体育用品甚至人类健康方面的应用前景也十分广阔。 复合材料的类别： (1)聚合物复合材料主要是指纤维增强聚合物材料。如将碳纤维包埋在环氧树脂中使 复合材料强度增加，用于制造网球拍、高尔夫球杆和雪橇等。玻璃纤维复合材料是玻璃纤 维与聚酯的复合体，可以用于制作结构材料，如汽车和飞机中的某些部件、桥体的结构材 料和船体等，其强度可与钢材相比。增强的聚酰亚胺树脂可用于制作汽车的塑料发动机， 使发动机质量减小，节约燃料。 (2)陶瓷基复合材料为改变陶瓷的脆性，将石墨或聚合物纤维包埋在陶瓷中，制成的 复合材料有一定的韧性，不易碎裂。而且可以在极高的温度下使用。这类陶瓷基复合材料 有望成为汽车、火箭发动机的新型结构材料。金属网陶瓷基材料具有超强刚性，可作为防 弹衣的材料。 (3)金属基复合材料在金属表面涂层，可以保护金属表面或赋予金属表面某种特殊功能，如金属表面涂油漆可以抗腐蚀；金属表面作搪瓷内衬可制作化学反应釜；金属表面镀 铬可使表面光亮；金属表面涂以高分子弹性体赋予表面韧性，可作为抗气蚀材料用于水轮
§1、概述 ❖1、复合材料的定义 复合材料——由两种或两种以上，物理化学性质不同的物质组合而成的多相固体材料，并具有复合效应。 各种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。 ❖2、复合材料的组成 复合材料的组成相： 增强相 ---- 纤维、晶须、颗粒。〔不连续相〕增强相：一般具有很高的力学性能〔强度、弹性模量〕，及特殊的功能性。其主要作用是承受载荷或显示功能。 基体相 ---- 金属、陶瓷、聚合物。〔连续相〕基体相：保持材料的根本特性，如硬度、耐磨、耐热性等。主要作用是将增强相固结成一个整体，起传递和均衡应力的作用。 ❖3、比拟结构复合材料和功能复合材料 结构复合材料〔注重力学性能〕 树脂基 < 250 金属基 < 600℃陶瓷基 < 1500℃ 碳/碳～3000℃水泥基 功能复合材料〔注重物理性能〕 换能热电、光电、声电等阻尼吸声导电导磁摩擦磨耗烧蚀❖4、复合材料的性能特点 性能：取决于基体相、增强相种类及数量，其次是它们的结合界面、成型工艺等。 1、主要取决于增强相的性能 ⑴.比强度比刚度高 ⑵.冲击韧性和断裂韧性高 ⑶.耐疲劳性好
⑸.热膨胀系数小 2、取决于基体相的性能 ⑴、硬度 陶瓷基 > 金属基 > 树脂基 ⑵、耐热性 树脂基: 60 ～ 250℃ 金属基: 400 ～ 600℃ 陶瓷基: 1000 ～ 1500℃ ⑶、耐自然老化 陶瓷基 > 金属基 > 树脂基 ⑷、导热导电性 金属基 > 陶瓷基 > 树脂基 ⑸、耐蚀性 陶瓷基和树脂基 > 金属基 ⑹、工艺性及生产本钱 陶瓷基 > 金属基 > 树脂基 ❖5、不同基体复合材料的适用温度范围 树脂基 < 250 金属基 < 600℃陶瓷基 < 1500℃碳/碳～3000℃水泥基 ❖6、复合材料设计特点 •性能可设计性强〔可调因素多〕 •材料设计与结构设计相关联 •性能预测性差