复合材料结构分类
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料组合而成的一种新型材料。复合材料结构是指复合材料中各种材料的组合方式和排列方式。
根据不同的组合方式和排列方式，复合材料结构可以分为层板结构、
纤维增强结构和颗粒增强结构三种类型。
层板结构是指由两层或多层材料按照一定的顺序和方式组合而成的结构。其中，每一层材料都可以是不同的材料，如玻璃纤维、碳纤维、
芳纶纤维等，也可以是同种材料的不同形式，如不同厚度的玻璃纤维布。层板结构的优点是结构简单，易于制造，同时也具有较高的强度
和刚度。常见的层板结构应用于飞机、汽车、船舶等领域。
纤维增强结构是指在基体材料中加入纤维材料，使其具有更高的强度
和刚度。纤维增强结构的优点是具有较高的强度和刚度，同时也具有
较好的耐疲劳性能和抗冲击性能。常见的纤维增强结构应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。
颗粒增强结构是指在基体材料中加入颗粒材料，使其具有更高的强度
和刚度。颗粒增强结构的优点是具有较高的强度和刚度，同时也具有
较好的耐磨性能和耐腐蚀性能。常见的颗粒增强结构应用于机械制造、建筑材料等领域。
综上所述，复合材料结构可以分为层板结构、纤维增强结构和颗粒增强结构三种类型。不同的结构类型具有不同的优点和适用范围，可以根据具体的应用需求进行选择。
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的限制; 水泥基材呈碱性,对金属纤维可起保护作用,但对大多数矿物纤维不利; 3陶瓷材料 常用的陶瓷基体、氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷种类 基体：玻璃,玻璃陶瓷,氧化物陶瓷,非氧化物陶瓷; 氧化物陶瓷种类： 非氧化物陶瓷种类：不含氧的氮化物、碳化物、硼化物和硅化物 3 增强材料 1）玻璃纤维分类玻璃原料成分 这种分类方法主要用于连续玻璃纤维,一般以不同的含碱量来区分; 无碱玻璃纤维,中碱玻璃纤维,有碱玻璃A玻璃纤维,特种玻璃纤维 2）玻璃结构两个假说 微晶结构假说认为,玻璃是由硅酸块和或二氧化硅的“微晶子”组成,在“微晶子”之间由硅酸块过冷溶液所填充; 网络结构假说认为,玻璃是由二氧化硅的四面体、铝氧三面体或硼氧三面体相互连成不规则三维网络,网络间的空隙由Na,K,Ca,Mg等阳离子所填充;二氧化硅四面体的三维网状结构是决定玻璃性能的基础,填充的Na,Ca等阳离子称为网络改性物;
复合材料模压成型模具结构及分类模具在压制过程中具有重要作用，典型模具由上模和下模两部分组成，上下模闭合使装于型腔内的模压料受热受压变为熔融态充满整个型腔。当制品固化成型后上下模打开利用顶出装置顶出制品件。压模可进一步分为如下各部件：型腔、加料室、导向机构、侧向分型抽心机构、脱模机构和加热系统。 一、模具结构 典型模具结构如图3.21所示。它是由上模和下模两部分组成。上、下模闭合使装于加料室和型腔中的模压料受热受压，变为熔融状态充满整个型腔。当制品固化成型后，上、下模打开，利用顶出装置顶出制品。模具可进一步分为如下各个部件。
复合材料模压成型的模具结构及分类 ①型腔直接成“制品的部位。图示的模具型腔由上凸模 3、下凸模8、凹模4构成。 ②加料室指凹模4的上半部。 ③导向机构由布置在模具上模周边的四根导柱6和装有导向套10的导柱孔组成。 ④侧向分型抽芯机构模压带有侧孔和侧凹的制品，模具必须设有各种侧向分型抽芯机构，制品才能脱出。 ⑤脱模机构由顶出板17、顶出杆11等零件组成。 ⑥加热系统一般热固性模压成型需要在较高的温度下进行，因此，模具必须加热。 复合材料模压成型模具常见加热方式有：模温机加热、电加热、蒸汽加热等。
复合材料模压成型控温模温机 二、复合材料模压成型模具分类 (一) 根据与压机连接方式分类 ①移动式模具属于外装卸模具。模具不固定在压机上。一般情况下，模具的分模、装料、闭合及成型后制品从模具中取出均在机外进行。模具本身不带加热装置。这种模具适用于压制批量不大的中小型制品。移动式模具结构简单，制造周期短，造价低。但是加料、开模、取件等工序均为手工操作，劳动强度大，生产效率低。 ②固定式模具属于机内装卸的模具。它固定在压机上，且本身带有加热装置。整个生产过程即分模、装料、闭合、成型及顶出产品都在压机上进行。固定式模具使用寿命长，适于生产批量大，尺寸较 大的制品。
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。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。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。 橡塑复合材料 复合材料使用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。20世纪40年代，因航空工业的需要，发展了玻璃纤维增强塑料（俗称玻璃钢），从此出现了复合材料这一名称。50年代以后，陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，构成各具特色的复合材料。[编辑本段] 分类 复合材料是一种混合物。复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。按其结构特点又分为：①纤维复合材料。将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成。如纤维增强塑料、纤维增强金属等。②夹层复合材料。由性质不同的表面材料和芯材组合而成。通常面材强度高、薄；芯材质轻、强度低，但具有一定刚度和厚度。分为实心夹层和蜂窝夹层两种。③细粒复合材料。将硬质细粒均匀分布于基体中，如弥散强化合金、金属陶瓷等。④混杂复合材料。由两种或两种以上增强相材料混杂于一种基体相材料中构成。与普通单增强相复合材料比，其冲击强度、疲劳强度和断裂韧性显著提高，并具有特殊的热膨胀性能。分为层内混杂、层间混杂、夹芯混杂、层内／层间混杂和超混杂复合材料。 60年代，为满足航空航天等尖端技术所用材料的需要，先后研制和生产了以高性能纤维（如碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维等）为增强材料的复合材料，其比强度大于4×106厘米（cm），比模量大于4×108cm。为了与第一代玻璃纤维增强树脂复合材料相区别，将这种复合材料称为先进复合材料。按基体材料不同，先进复合材料分为树脂基、金属基和陶瓷基复合材料。其使用温度分别达250～350℃、3
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。
复合材料的结构及作用 一、复合材料的结构及作用 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。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。 复合包装材料一般由基层、功能层和热封层组成。 a.基层也是材料的外层，从商品对包装性能的要求出发，外层应具有良好的光学性能、良好的印刷适性、耐磨、耐热、一定的强度和刚度，这样使包装外观具有极佳的表现力，增加了对消费者的吸引力； b.功能层也是材料的中间层，从商品对包装性能的要求出发，应具有很高的阻隔性以及特殊性能，如防潮性、阻气性、阻氧性、保香性、耐化学性、防紫外线、防静电、防锈等，使内装物得到保护，延长其货架寿命，这是包装功能性的体现； c.热封层也是材料的内层，从商品对包装性能的要求出发，内层与内装物直接接触，起适应性、耐渗透性要好，特别的包装食品的复合材料，内层还应符合食品安全的要求，卫生、无毒、无味，要对其进行封合，因此还要有良好的热封性和粘合性。 复合包装一般要满足以下性能： a.强度性能，包括抗张(拉伸)强度，范围一般在40-100MPa，撕裂强度，范围一般在 0.3-3N，破裂强度范围一般在30-50MPa，热封强度范围一般在20-80N/20mm，另外根据不同使用场合，还要求刚性、耐磨性、断裂伸长率； b.阻隔性能，包括透气性能（透空气、O2、CO2、N2）、防潮性能、透湿性能、透光性能(尤其对特定波长的光线)、保香性能； c.耐候与稳定性能，包括抗油性能、抗化学介质、耐温性能、耐候性能、抗降解性能； d.加工性能，包括自动化包装适性、印刷适性、防静电性能、热收缩与尺寸稳定性； e.安全卫生性能，包括材料成分是否安全，细菌微生物的种类和含量多少，其它一些影响安全卫生的成分； f.其它性能，包括光学性能、透明度、白度、光泽度、废弃物处理的难易、展示性等。 被包物不同，对复合包装材料性能的要求也不同，应从被包物对包装功能的要求出发，选择和设计复合包装材料，使用最少的材料，达到保护内装物的目的，节约成本和资源。二、举例说明 聚乳酸/纳米碳管防静电复合材料。此材料是以纳米碳管为导电料通过球磨和密炼2种方法添加到聚乳酸基体中制备的防静电复合材料。具体工艺流程如下：纳米碳管的纯化处理(p-CNT)——纳米碳管功能化(f-CNT)——球磨法或密炼法混合——热压——成型。 聚乳酸可以看做复合材料的基层，是复合材料的基材框架。PLA是一种新型的生物可降解材料，有较好的生物相容性，属于环境友好型材料，符合绿色环保的要求，并且具有良好的透气性及拉伸强度，但抗冲击性能差，对热不稳定。
复合材料(百度百科)
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。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。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。 橡塑复合材料 复合材料使用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。20世纪40年代，因航空工业的需要，发展了玻璃纤维增强塑料（俗称玻璃钢），从此出现了复合材
料这一名称。50年代以后，陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，构成各具特色的复合材料。 [编辑本段] 分类 复合材料是一种混合物。复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。按其结构特点又分为：①纤维复合材料。将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成。如纤维增强塑料、纤维增强金属等。②夹层复合材料。由性质不同的表面材料和芯材组合而成。通常面材强度高、薄；芯材质轻、强度低，但具有一定刚度和厚度。分为实心夹层和蜂窝夹层两种。 ③细粒复合材料。将硬质细粒均匀分布于基体中，如弥散强化合金、金属陶瓷等。④混杂复合材料。由两种或两种以上增强相材料混杂于一种基体相材料中构成。与普通单增强相复合材料比，其冲击强度、疲劳强度和断裂韧性显
复合材料的种类及特点 用塑性材料将另一种高强度的纤维按受力方向粘接在一起，以获得一定的综合性能，这种材料则被称为复合材料。但是在近年来复合材料的定义又有了更广泛的含义。由两种或两种以上的材料复合在一起，并获得了新性能的材料都可以称其为复合材料。基体一般为一种连续相的材料，它把纤维或者是粒子等等的增强材料固结成为一个整体，所以在不同的基体和不同的增强材料下可以组成不同类型的复合材料。复合材料的分类方法有四种:第一种则是利用构成材料进行分类第二种则是按照复合性质进行分类; 第三种则是利用复合效果进行分类;第四种则是按照结构特点进行分类。通过这四种不同的分类方法可以将制备成型的复合材料进行有规律的分类。在我国复合材料拥有良好的发展空间，其首要的原因则是由于能源的短缺，不少陆地资源陆续出现枯竭的现象，同时随着社会的进步和发展所带来的工业化发展和人口急剧增加都会造成环境恶化等严重的问题;另一方面人们将步入高度的信息化社会，同时伴随着人们生活质量的提高。最后是我国国防事业的大力发展，在这些方面上都提供了复合材料发展的机遇。在复合材料领域中，由高比强度、比模量的高性能纤维作为增强体的树脂基复合材料被称为先进树脂基复合材料，它一直是发达国家对复合材料应用和研究的主体。先进树脂基复合材料具有比强度和比刚度高，可设计性强，抗疲劳断裂性能好，耐腐蚀，结构尺寸稳定性好以及便于大面积整体成形的独特优点，充分体现了集结构承载和功能于一身的鲜明特点。所以在研究领域发展先进树脂基复合材料成为至关重要的一项课题。 先进树脂基复合材料中包含有热固性树脂基复合材料和热塑性树脂基复合材料。其中热固性树脂基体在制备过程中产生交联反应，在理想的交联反应中不但能形成体型交联结构，而且在交联反应中能形成附加的刚性环结构，大大提高了热固性复合材料在极端恶劣环境下的使用，所以在大多数己经成型的研究中热固性树脂己经成为主要的研究对象，其在航空航天领域、能源工业方面、电子工业方面、体育日用品方面、建筑结构工程方面都做出了杰出的贡献。 热固性树脂复合材料的基体主要分为以下几种类型。
复合材料的复合结构类型 在现代工业生产中，复合材料的使用越来越普及，随着科技的发展，人们的生活也越来越离不开复合材料。复合材料的多种特性如轻量、高强度、耐腐蚀等使其在各个领域被广泛应用，在航空、汽车、 建筑等许多领域中都有重大作用。同时，复合材料还可以通过不同的 复合结构类型来实现更为多样化的应用，下面我们将详细讲解。 1.层合板结构 层合板结构是复合材料中最常见的一种复合结构类型，也是比较容易 制造的一种结构。该结构由两层纤维布或纱布之间加入一层粘合剂或 树脂，通过压制或热固化后形成的结构。层合板结构的加固性能非常好，而且容易制造成各种形状，广泛应用于航空、运动器材、建筑及 交通工具等领域。 2.纺织材料结构 纺织材料结构是一种立体编织材料，可按照具体的需求和应用加工成 各种形状和大小的复合材料。纺织材料结构由三维编织机器纵横交织 而成，具有很好的柔韧性和抗拉强度，广泛应用于汽车、体育器材、 军工、医疗等领域。 3.夹芯结构 夹芯结构是一种双层面材料之间夹有一层轻质芯材的结构形式。该类 型结构强度较高，同时由于芯材的存在，且空气含量较高，导致整体 材料的密度比同尺寸的实材料轻很多。夹芯结构广泛应用于航空航天、机械、运动器材等领域。 4.缠绕结构 缠绕结构是一种先将传统复合材料和含树脂材料制成螺旋状，之后缠 绕在同一轴心线上。然后通过真空或高压复合材料构成井字形或斜交 结构等。该类型结构制造难度较大，但强度和耐久性很好，广泛应用 于防弹衣、制造航空航天装备等领域。 5.混合结构
混合结构即由不同材料在不同位置组成的结构。多种不同的纤维布、编织材料和芯材可按照需要组合形成，结合不同的组合形式形成的材料拥有不同的性能。混合结构由于各种材料的优点互补，可获得超强和兼具多种性能的材料。广泛应用于航空、运动器材、汽车、能源等领域。 综上所述，不同类型的复合结构对应各自的应用场景，复合材料在工业生产中的应用也愈加广泛和深入。尤其是在金属材料替代领域发挥了重要作用，未来复合材料的应用前景一定更加广阔。
§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
复合材料的结构与强度 复合材料（Composite Materials）是指由两种或两种以上不同性质的材料组合而成的新型材料。它可以充分发挥各种材料的优点，兼顾不同材料的性能要求，从而具备了独特的结构和强度特点。本文将从复合材料的构成和制备方法、结构、以及其强度方面进行论述。 一、复合材料的构成和制备 复合材料通常由纤维增强体和基体两部分组成。纤维增强体可以是玻璃纤维、碳纤维、有机纤维等，负责承担载荷；基体则起到支撑和保护纤维的作用，可以是塑料、金属等。通过将纤维和基体有机地结合在一起，复合材料能够充分利用各个组分的特性，实现性能优异的结构。 制备复合材料的方法主要有层叠法、注塑法和浸渍法等。层叠法是将纤维和基体逐层叠加，然后进行热压或过热固化，使其形成坚固的结构；注塑法是将纤维与基体混合，然后通过注射或挤出塑料使其形成所需的形状；浸渍法则是将纤维浸泡在基体中，使其充分渗透，然后进行固化。 二、复合材料的结构 复合材料的结构可以分为纤维增强体的排列方式和纤维方向两个方面。 纤维增强体的排列方式包括单向排列、交叉排列和随机排列。单向排列是指纤维沿一个方向进行排列，能够承受沿该方向的载荷最大；
交叉排列是指纤维交错穿插在基体中，能够均匀承受载荷；随机排列 是指纤维随机分布在基体中，能够增加材料的韧性。 纤维方向是指纤维在基体中的方向分布。单向纤维材料具有明显的 各向异性，只能在纤维方向上承受较大的载荷；而交叉纤维材料因为 纤维方向的交叉，可以在多个方向上均匀分布载荷，具有较好的综合 性能。 三、复合材料的强度 复合材料相对于传统材料具有较高的强度和刚度。这主要得益于纤 维的增强作用和基体的支撑作用。 纤维增强体能够增强材料的强度，使其能够承受较大的拉伸或压缩力。不同类型的纤维具有不同的优点，如玻璃纤维具有较高的强度和 刚度，碳纤维具有轻质且高强度等，通过选择不同的纤维可以得到适 用于不同工程领域的复合材料。 基体的作用是支撑纤维，为纤维提供保护。基体可以使纤维之间的 间距保持相对固定，防止纤维的移位和断裂，从而增强了整体的强度 和稳定性。 此外，复合材料还具有较好的抗疲劳性、耐腐蚀性和耐高温性等优点，能够适应各种复杂的工作环境和使用条件。 总结： 复合材料具备独特的结构与强度特点，通过合理的构成和制备方法，充分利用纤维增强体和基体的特性，可以得到性能优异的材料。纤维
复合材料结构 复合材料是指由两种或两种以上的材料组成的材料，通过合理的组合和排列，形成具有优异性能的材料。复合材料结构是将复合材料进行合理布局和组装，以满足特定的力学要求和功能要求的结构。 复合材料结构主要由复合材料和结构件组成。复合材料是结构的基础材料，它具有优良的力学性能和独特的物理特性。复合材料由增强材料和基体材料组成。增强材料常用的有纤维增强材料和颗粒增强材料，如碳纤维、玻璃纤维、陶瓷颗粒等。基体材料常选用的有金属、塑料、陶瓷等，用来固定和保护增强材料，并承受外界载荷。结构件是将复合材料根据结构要求进行形状设计和加工制造的零部件，如板、梁、柱等。 复合材料结构具有以下优点。首先，复合材料具有良好的特性组合，可以根据结构设计的需要调整材料组分和性能，实现结构的轻量化和高强度化。其次，由于复合材料具有优异的抗腐蚀性能，可以延长结构的使用寿命，减少维修和更换的频率和费用。再次，复合材料结构具有良好的设计自由度，可以根据需要进行多样化的设计和制造，适应各种复杂的工程要求。最后，复合材料结构具有良好的阻尼性能和隔热性能，能够有效吸收和分散能量，提高结构的安全性和可靠性。 复合材料结构的应用范围广泛。在航空航天领域，复合材料结构已被广泛应用于飞机、火箭等航空器的制造中，以实现结构的轻量化和高强度化。在汽车制造领域，复合材料结构被用来制造车身和底盘，以提高汽车的安全性和燃油经济性。在建筑
领域，复合材料结构被用来制造建筑外墙和屋顶等部件，以实现结构的耐久性和防水性。 尽管复合材料结构具有众多优点和广泛应用，但也存在一些挑战和问题需要解决。首先，复合材料结构的制造和加工相对复杂，需要精密的设备和技术，增加了制造成本。其次，复合材料结构的设计和性能评价方法相对不成熟，需要进一步研究和完善。此外，复合材料结构的回收和再利用也是一个难题，需要开发相应的技术和设备。 综上所述，复合材料结构是一种具有优异性能和广泛应用的结构，可以满足特定的力学要求和功能要求。随着科技的不断发展和进步，复合材料结构将在各个领域中得到更广泛的应用和推广。
复合材料按用途分可分为 复合材料是由两种或以上不同性质的材料组合而成的新材料。根据用途的不同，可以将复合材料分为以下几类： 1. 结构用复合材料：结构用复合材料主要用于航空航天、汽车、船舶、建筑等领域的结构件。由于复合材料具有较高的强度、刚度和轻量化的特点，可以减轻结构的重量，提高机械性能，降低能耗。常见的结构用复合材料包括碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料等。 2. 功能用复合材料：功能用复合材料具有特殊的功能性能，常用于电子、光电、磁学、声学等领域。例如，具有电导性能的导电复合材料可以用于电子元件的制造；具有光学性能的光传导复合材料可以用于光纤通信；具有磁性能的磁导复合材料可以用于磁存储器件的制造。 3. 医用复合材料：医用复合材料广泛应用于医疗设备和人体组织修复等领域。例如，具有生物相容性的生物复合材料可以用于修复骨折和植入人体；具有抗菌性能的抗菌复合材料可以用于医疗器械的制造；具有较好的声学性能的声学复合材料可以用于人工耳蜗的制造。 4. 能源用复合材料：能源用复合材料主要用于新能源领域的发电设备和储能设备。例如，具有高导热性能的散热复合材料可以用于电子设备的散热；具有高电导性能的导电复合材料可以用于太阳能电池板的制造；具有高能量密度的储能复
合材料可以用于锂离子电池的制造。 5. 交通运输用复合材料：交通运输用复合材料主要应用于航空航天、船舶、汽车等交通运输领域的零部件。由于复合材料具有较低的密度和较高的强度，可以减少车辆的自重和燃油消耗。同时，复合材料还具有降噪性能和抗腐蚀性能，提高了交通工具的安全性和寿命。 总之，复合材料根据用途的不同可以分为结构用复合材料、功能用复合材料、医用复合材料、能源用复合材料和交通运输用复合材料等多个类别。这些复合材料在不同领域中发挥着重要的作用，推动了现代科技的发展和人类生活的改善。
复合材料的研究 复合材料是指由两种或两种以上不同的材料相互结合而成的材料。它具有轻、高强度等优异的性能，因此在航空航天、汽车、 建筑等领域得到广泛应用。复合材料的研究已经成为了一个重要 的学科领域。 一、复合材料的结构 复合材料的结构通常由增强相和基体相组成。增强相是指使材 料有高强度和高刚度的材料，如碳纤维、玻璃纤维等。基体相则 是使增强相固定在一起的材料，如树脂、金属等。此外，复合材 料还有界面相，它可以增强增强相和基体相之间的亲和力，提高 材料的性能。 二、复合材料的性能 复合材料的性能包括力学性能、热性能、电性能、耐腐蚀性能、尺寸稳定性等。其中力学性能是最为重要的性能之一，它直接决 定了材料的强度和刚度。与单一材料相比，复合材料具有更高的 强度和刚度，这是由于其结构中增强相的存在所导致的。此外，
复合材料还具有较好的耐疲劳性能和热轴向膨胀性能，表面光滑，耐磨损等优异性能。 三、复合材料的制备 复合材料的制备包括预浸式、干热式、涂布式等多个方法。预 浸式是一种常用的制备方法，它采用预浸料浸渍增强相的方法来 制备复合材料。该方法可以高效地控制增强相的质量，并且增强 相的分散均匀度也非常高。干热式是以化学反应为基础，利用高 温热解的特性，将增强相和基体相在高温环境中热结合。该方法 可以产生高度结晶、具有较高力学特性的复合材料。涂布式则是 利用柔性可塑的基材将增强相附着在表面，再经过烘干，使其成 为具有良好性能的复合材料。 四、复合材料在应用中的优势 复合材料在应用中具有很多优势，主要包括： 1.轻量化：复合材料可以在保证足够强度的前提下，降低产品 的重量。
复合材料概念
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；