复合材料重点

复合材料复习重点

一、复合材料的定义，命名及分类

1.什么是复合材料？特点？

用经过选择的、含一定数量比的两种或两种以上的不同性能、不同形态的组分〔或称组元〕材料通过人工复合组合而成的多相、三维结合且各相之间有明显界面的、具有特殊性能的材料。它既保持了原组分的主要特点，又显示了原组分材料所没有的新性能。

复合材料应具有以下三个特点：

（1）复合材料是由两种或两种以上不同性能的材料组元通过宏观或微观复合形成的一种新型材料，组元之间存在着明显的界面。

（2）复合材料中各组元不但保持各自的固有特性而且可最大限度发挥各种材料组元的特性，并赋予单一材料组元所不具备的优良持殊性能。

（3）复合材料具有可设计性。

2.复合材料的分类、命名和各有什么特点？

高性能复合材料按基体材料的性质分为两类：

金属基复合材料〔metal matrix posite,MMC〕

金属基复合材料相对于传统的金属材料来说，具有较高的比强度与比刚度；而与树脂基复合材料相比，它又具有优良的导电性与耐热性；与陶瓷基材料相比，它又具有高韧性和高冲击性能。

聚合物基复合材料(polymer matrix posite,PMC)

1、具有较高的比强度和比模量〔刚度〕；

2、耐疲劳性能好；

3、减震性能好；

4、过载时平安性好；

5、高温性能好；

6、可设计性强、成型工艺简单。

陶瓷基复合材料〔ceramic matrix posite,CMC〕

3.复合材料开展经过了几代？

第一代复合材料(玻璃纤维增强塑料)；第二代复合材料(碳纤维增强塑料)；

第三代复合材料〔纤维增强金属基复合材料〕；第四代复合材料〔多功能复合材料〕

4.复合材料界面如何定义？界面特点？

复合材料的界面是指基体与增强体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。

界面特点：

i)非单分子层，其组成、构造形态、形貌十分复杂、形式多样界面区至少包括：

（1）基体和增强体的局部原始接触面；

（2）基体与增强体相互作用生成的反响产物，此产物与基体及增强体的接触面；

（3）基体和增强体的互扩散层；

（4）增强体上的外表涂层；

（5）基体和增强体上的氧化物及它们的反响产物之间的接触面等。

ii)具有一定厚度的界面相〔层〕，其组成、构造、性能随厚度方向变化而变化，具有“梯度〞材料性能特征

iii)界面的比外表积或界面相的体积分数很大〔尤其是纳米复合材料〕，界面效应显著：复合材料复合效应产生的根源。

5.界面强度对复合材料的影响？

界面结合强度过高或过低都不利，适当的界面结合强度才能保证复合材料具有最正确的抗X强度。一般情况下，界面结合强度越高，沿纤维方向的剪切强度越大：在交变载荷作用下，复合材料界面的松脱会导致纤维与基体之间摩擦生热加剧破坏过程：因此就改善复合材料的疲劳性能而言，界面结合强度稍强一些为好。

6.金属基复合材料的界面类型有哪些？

二、基体材料及特点

1.聚合物的玻璃化温度Tg怎么定义？低于或高于此温度对应什么状态？

当一块玻璃冷却到熔点温度以下时,在某一温度范围内它仍是塑性的,但冷却到某个温度时，发生玻璃硬化，此温度即Tg.。

(1)玻璃态。

当温度较低时(

(2)高弹态。

随着温度的升高，当T>Tg时，分子的动能增加，使链段的自由旋转成为可能，此时试样的形变明显增加，在这一区域中，试样变成柔软的弹性体，称为高弹态。高弹态时，弹性模量显著降低105Pa，外力除去后变形量可以回复，有明显的时间依赖性。

(3)黏流态。

温度高于Tf(黏流温度)后，在外力作用下极易发生分子链间的相对滑动，产生很大的不可逆形变，出现高分子的粘性流动，称为黏流态。黏流态主要与大分子链的运动有关，分子链越长，分子间的滑动阻力越大，黏度越高，Tf也高。

2.热固性和热塑性树脂的区别？

热固性树脂是指在热和化学固化剂等的作用下，能发生交联而变成不溶不熔状态的树脂。由于成型时线型分子链间产生严重交联而形成了三维网状构造，因而具有较高的硬度和弹性模量，但弹性低，脆性大，材料不能进展塑性加工和反复使用。

热塑性聚合物是指具有线型或支链型构造的一类有机高分子化合物。它可以反复受热软化〔或熔化)和冷却变硬。热塑性聚合物在软化或熔化状态下能进展模塑加工，在冷却至软化点以下能保持模塑成型的形状。

3.金属基体分类

〔1〕用于450℃以下的轻金属基体；〔2〕用于450-700℃的复合材料的金属基体；〔3〕用于1000℃以上的高温复合材料的金属基体。

三、增强体材料及特点

1.玻璃纤维有哪些种类？

玻璃纤维是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制成，单丝直径为几微米到几十微米。

以玻璃原料的成分分类：

无碱玻璃纤维(通称E玻纤)、中碱玻璃纤维、有碱玻璃〔A玻璃〕纤维、特种玻璃纤维。

2.玻璃纤维中不同碱金属含量使其耐酸、碱性有何差异？

中碱玻璃纤维对酸的稳定性是较高的，但对水的稳定性是较差的；无碱玻璃纤维耐酶性较差，但耐水性较好；中碱玻璃纤维和无碱玻璃纤维，从弱碱液对玻璃纤维强度的影响看，二者的耐碱性相接近。

3.中碱、无碱玻璃纤维的耐酸性存在差异的原因？

中碱纤维含Na20，K20比无碱纤维高二十多倍，受酸作用后，首先从外表上，有较多的金属氧化物侵析出来，但主要是Na20，K20的离析、溶解；另一方面酸与玻璃纤维中硅酸盐作用生成硅酸，而硅酸迅速聚合并凝成胶体，结果在玻璃外表上会形成一层极薄的氧化硅保护膜，这层膜使酸的侵析与离子交换过程迅速减缓，使强度下降也缓慢。实践证明Na20，K20有利于这层保护膜的形成。所以中碱纤维比无碱纤维的耐酸

性好。

4.玻璃纤维的规格和性能如何定义？

玻璃纤维纱可分无捻纱及有捻纱两种。无捻纱一般用增强型浸润剂，由原纱直接并股、络纱制成。有捻纱那么多用纺织型浸润剂，原纱经过退绕、加捻、并股、络纱而制成。由于生产玻璃纤维纱的直径、支数及股数不同，使无捻纱和有捻纱的规格有许多种纤维支数有两种表示方法：

1．重量法是用一克重原纱的长度来表示。

纤维支数=纤维长度／纤维重量

例如：40支纱，就是指一克重的原纱长40m。

2．定长法是目前国际统一使用的方法，通称“TEX〞(公制称号)，是指1000m长的原纱的克重量。

例如：4“TEX〞就是指1000m原纱重4g。

5.玻璃纤维的特点有哪些？

玻璃纤维具有一系列优良性能，拉伸强度高，防火、防霉、防蛀、耐高温和电绝缘性能好等。它的缺点是具有脆性，不耐腐，对人的皮肤有刺激性等。

6.提高碳纤维耐氧化性的方法？

碳纤维在空气中，于200-290℃就开场发生氧化反响，当温度高于400℃，出现明显的氧化，生成CO和CO2。高模量碳纤维的抗氧化性显著优于高强度型的。假设用30％的H3P04处理后，可提高它的抗氧化性。利用能被强氧化剂氧化(浓硫酸、浓硝酸、次氯酸、重铬酸)，将外表碳氧化成含氧基团，从而提高碳纤维的外表黏结性能。

7.多相生长法生长碳纤维，Fe系、Ni系催化剂各产生什么效果？

铁系催化剂生成直线形碳纤维；当基板上放置镍箔、镍颗粒为催化剂时，生成螺旋形VGCF。

8.可用作增强体的纤维有哪些，各种纤维的膨胀性质如何？

玻璃纤维：热膨胀系数为4.8x10-6/℃

碳纤维：具有各向异性，碳纤维的线膨胀系数沿纤维纵轴具有负的温度效应，即随温度的升高，碳纤维有收缩趋势，耐疲劳性能好。碳纤维的线膨胀系数沿纤维纵轴为

-0.9x10-6-0.72x10-6/；垂直纤维纵轴为22x10-6～32x10-6/。

芳纶纤维：芳纶纤维的热膨胀系数和碳纤维一样具有各向异性的特点。纵向热膨胀系数在100℃时为-2x10-6/℃；在100-200℃时为-4x 10-6/℃。横向热膨胀系数为59x10-6/ ℃。碳化硅纤维：。。。。。。。

硼纤维：热膨胀系数4.68-5.04X10-6 / ℃。

氧化铝纤维：。。。。。

三、聚合物基复合材料

1.聚合物复合材料的分类？

热固性树脂基复合材料；热塑性树脂基复合材料；橡胶基复合材料。

2.聚合物复合材料中剩余应力的产生条件？

对于高聚物基复合材料而言，界面剩余应力的产生，是由于树脂和产维热膨胀系数的不同所产生的热应力和固化过程树脂体积收缩产生的化学应力所致。

四、金属基复合材料

1.金属基复合材料相比就其他材料的性能特点？

金属基复合材料相对于传统的金属材料来说，具有较高的比强度与比刚度；而与树脂基复合材料相比，它又具有优良的导电性与耐热性；与陶瓷基材料相比，它又具有高韧性和高冲击性能。

2.金属基复合材料的分类及使用范围？

1．按基体分类

(1)铝基复合材料：用于450℃以下的轻金属基体；

(2)镍基复合树树：用于1000℃以上的高温复合材料的金属基体；

(3)钛基复合材料：用于450-700℃的复合材料的金属基体。

2. 按增强体分类

(1)颗粒增强复合材料

(2)层状复合材料

(3)纤维增强复合材料

3.金属基复合材料的制备方法有哪些？

金属基复合材料的制造方法可以分为三种：

(1)固态制造技术

是指在制造金属基复合材料的过程中，基体处于固态制成复合材料体系的方法。

固态法包括粉末冶金法、热压法、热等静压法、轧制法、挤压和拉拔法、爆炸焊接法等(2)液态制造法

是指在基体金属处于熔融状态下与增强体材料组成新的复合材料的方法。它包括真空压力浸渍法、挤压铸造法、搅拌铸造法、液态金属浸渍法、共喷沉积法、热喷涂法等。

(3)新型制造技术

包括原位自生成法、物理气相沉积法(PVD)、化学气相沉积法(CVD)、化学镀和电沉积法、复合镀法等。

五、陶瓷基复合材料

1.陶瓷基复合材料制备方法有哪些？

首先将增强材料掺入未固结的(或粉末状的)基体材料中，然后使基体固结。普遍采用的技术是料浆浸渍工艺，然后再热压烧结。或者连续纤维编织制成预成型坯件，再进展化学气相沉积、化学气相渗透或直接氧化沉积，制成连续纤维增韧陶瓷基复合材料。

连续纤维增强陶瓷基复合材料的主要制造方法有料浆浸渍及热压烧结法、原位化学反响法、直接氧化沉积法、先驱体热解法、熔融浸溶法和反响烧结法。

晶须(短纤维)增强陶瓷基复合材料的制造方法是：先将晶须或短纤维在液体介质中经机械或超声分散，再与陶瓷基体粉末均匀混合，制成一定形状的坯件，烘干后热压或累等静压烧结。此外，CVD、CVI、固相反响烧结、直接氧化沉积等工艺也适合于制备晶勿(短纤维)增强陶瓷基复合材料。

成型方法常采用加压渗滤法、高温致密化法、先驱饲热解法和化学气相沉积法等。烧结方法那么采用热压烧结、反响烧结、热等静压(HIP)烧结、微波烧结。

颗粒增强陶瓷基复合材料采用传统的烧结工艺，即将不同的陶瓷材料粉体经机械混合或化学混合得到均匀的混合料，压制或注射成型后在进展常压烧结、热压烧结或热等静压烧结，得到致密的陶瓷基复合材料。

2.C/C复合材料的定义？C/SiC复合材料的定义？

3.陶瓷基复合材料中短纤维含量对强度的影响？

图7-20及图7-2l给出Zr02[2％(摩尔)Y203]+SiCw及Al2O3 +SiCw陶瓷复合材料的性能与SiCw体积分数之间的关系，可以看出两种复合材料弹性模量、硬度及断裂韧性随着SiCw 体积分数增加而提高。

对Al2O3基复合材料，随SiCw体积分数的增加单调上升；

而对Zr02基体，在10％(体积分数)SiCw时出现峰值，随后有所下降，但仍高于基体强度。这是由于SiC体积分数高时造成热失配过大，同时致密化困难引起密度下降，从而界面

强度降低，使得复合材料强度下降。

4.纤维增韧机理及能量变化？

SiC晶须增韧陶瓷基复合材料的强韧化机理大体与纤维增韧陶瓷基复合材料一样，即主要靠晶须的拔出桥连与裂纹转向机制对强度和韧性的提高产生突出奉献。

〔1〕裂纹偏转

由于纤维周围的应力场，基体中的裂纹一般难以

穿过纤维，相对而言它更易绕过纤维并尽量贴近纤维

外表扩展，即裂纹偏转。

裂纹偏转可绕着增强体倾斜发生偏转或扭转偏转。偏转后裂纹受的拉应力往往低于偏转前的裂纹，而且裂纹的扩展路径增长，裂纹扩展中需消耗更多的能量因而起到增韧作用。

〔2〕脱粘〔Debonding)

复合材料在纤维脱粘后产生了新的外表，因此需要能量。尽管单位面积的外表能很小，但所有脱粘纤维总的外表能那么很大。

〔3〕纤维拔出〔Pull –out〕

纤维首先脱粘才能拔出。纤维拔出会使裂纹尖端应力松弛，从而减缓了裂纹的扩展。纤维拔出需外力做功，因此起到增韧作用。

〔4〕纤维桥接〔Fiber Bridge〕

对于特定位向和分布的纤维，裂纹很难偏转，只能沿着原来的扩展方向继续扩展。这时紧靠裂纹尖端处的纤维并未断裂，而是在裂纹两岸搭起小桥，使两岸连在一起。这会在裂纹外表产生一个压应力，以抵消外加应力的作用，从而使裂纹难以进一步扩展，起到增韧作用。

5.陶瓷基复合材料的界面类型及特点？

当反响层到达某一厚度时，复合材料的抗X强度开场降低，此时反响层的厚度可定义为第一临界厚度。

如果反响层厚度继续增大，材料强度也随之降低，直至达某一强度时不再降低，这时反响层厚度称为第二临界厚度。

6.功能复合材料与构造复合材料的区别是什么？有哪些复合效应？

功能复合材料是指除力学性能以外，具有良好的其他物理性能并包括局部化学和生物性能的复合材料。如有电、磁、光、阻尼、热、摩擦、声等功能。

材料在复合后所得的复合材料，依据其产生复合效应的特征，可分为两大类：

一、线性效应；

平均效应：是复合材料所显示的最典型的一种复合效应。它可以表示为：

式中，Ｐ为材料性能，Ｖ为材料体积含量，角标c、m、f分别表示复合材料、基体和增强体〔或功能体〕。

平行效应：显示这一效应的复合材料，它的各组分材料在复合材料中，均保存本身的作用，既无制约，也无补偿。

相补效应：组成复合材料的基体与增强体，在性能上相互补充，从而提高了综合性能，那么显示出相补效应。

相抵效应：基体与增强体组成复合材料时，假设组分间性能相互制约，限制了整体性能提高，那么复合后显示出相抵效应。

二、非线性效应。

相乘效应：两种具有转换效应的材料复合在一起，即可发生相乘效应。

诱导效应：在一定条件下，复合材料中的一个组分材料可以通过诱导作用使另一个组分材料的构造改变，从而改变整体性能或产生新效应。

共振效应：两个相邻的材料在一定条件下，会产生机械的或电、磁的共振。

系统效应：这是材料的一种复杂效应，至目前为止，这一效应的机理尚不很清楚，但在实际现象中已经发现这种效应的存在。

复合材料工艺重点集结

绪论 1.复合材料是指由两种或两种以上的不同材料，通过一定的工艺复合而成的，性能优于原单一材料的多相固体材料。按基体材料不同可分为：金属基复合材料，无机非金属复合材料，树脂基复合材料。 2. 复合材料的主要性能特点： 轻质高强，可设计性好，工艺性能好，热性能好，耐腐蚀性能好，电性能好，其它特点：耐候性、耐疲劳性、耐冲击性、耐蠕变性，透光性等。 第一章 1. 手糊成型：用纤维增强材料和树脂胶液在模具上铺敷成型，室温或加热、无压或低压条件下固化，脱模成制品的工艺方法。 2.手糊成型工艺的优点： 1、不受尺寸、形状的限制； 2、设备简单、投资少； 3、工艺简单； 4、可在任意部位增补增强材料，易满足产品设计要求； 5、产品树脂含量高，耐腐蚀性能好。 3.手糊成型工艺的缺点 1、生产效率低，劳动强度大，卫生条件差； 2、产品性能稳定性差； 3、产品力学性能较低。 4.选用的原材料必须满足3点要求 1、产品设计的性能要求 2、手糊成型工艺要求 3、价格便宜、材料容易取得 5. 聚合物基体的选择选用原则： 1.能在室温下凝胶、固化。并在固化过程中无低分子物产生。 2.能配制成粘度适当的胶液、适宜手糊成型的胶液粘度为0.2Pa·S~0.5Pa·S。 3.无毒或低毒。 4.价格便宜。 6.不饱和聚酯树脂的固化原理： 固化是通过引发剂引发聚酯分子中的双键，与可聚合的乙烯类单体(如苯乙烯)进行游离基共聚反应，使线型的聚酯分子交联成三维网状的体形大分子结构。 7.不饱和聚酯树脂的固化过程即它与乙烯类单体共聚的过程，共聚反应过程的三个主要阶段：链引发、链增长、链终止。 8.不饱和聚酯树脂的辅助剂包括交联剂、引发剂、促进剂、阻聚剂、光敏剂等。 9.交联剂 要求：高沸点，低粘度，能溶解树脂、引发剂、促进剂、染料等，反应活性大，能使共聚反应在室温或较低温度下进行，能与树脂共聚形成均相共聚物。 常用交联剂：苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯基甲苯、邻苯二甲酸二丙烯酯、邻苯二甲酸二丁酯。最常用的是苯乙烯。 10.苯乙烯的优缺点： 优点：粘度低；与树脂有良好的共混性，能很好的溶解引发剂、促进剂；苯乙烯双键活泼，易于进行共聚反应；价格便宜，材料来源广。 缺点：沸点较低（145℃），易挥发，有一定毒性，对人体有害。

【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。 (1)、比强度、比模量大(2)、耐疲劳性能好(3)、减震性好(4)、过载时安全性好(5)、具有多种功能性(耐烧蚀性能，摩擦性能好，电绝缘性能高，耐腐蚀性能优良，有特殊的光学、电学、磁学特性。)(6)、很好的加工工艺性 7、简述金属基复合材料的主要性能特点。

复合材料期末考试重点

一、复合材料为何具有可设计性？简述复合材料设计的意义。 组分的选择、各组分的含量及分布设计、复合方式和程度、工艺方法和工艺条件的控制等均影响复合材料的性能，赋予复合材料的可设计性。 意义：①每种组分只贡献自己的优点，避开自己的缺点。②由一组分的优点补偿另一组分的缺点，做到性能互补。③使复合材料获得一种新的、优于各组分的性能（叠加效应）。优胜劣汰、性能互补、推陈出新。 四、在聚合物基复合材料中，为什么必须有适度的界面粘结？ 答：界面粘结的好坏直接影响增强体与基体之间的应力传递效果，从而影响复合材料的宏观力学性能。界面粘结太弱，复合材料在应力作用下容易发生界面脱粘破坏，纤维不能充分发挥增强作用。若对增强材料表面采用适当改性处理，不但可以提高复合材料的层间剪切强度，而且拉伸强度及模量也会得到改善。但同时会导致材料冲击韧性下降，因为在聚合物基复合材料中，冲击能量的耗散是通过增强体与基体之间界面脱粘、纤维拔出、增强树料与基体之间的摩擦运动及界面层可塑性变形来实现的。若界面粘结太强，在应力作用下，材料破坏过程中正在增长的裂纹容易扩散到界面，直接冲击增强材料而呈现脆性破坏。适当调整界面粘结强度，使复合材料的裂纹沿界面扩展，形成曲折的路径，耗散较多的能量，则能提高复合材料的韧性。因此，不能为提高复合材料的拉伸强度或抗弯强度而片面提高复合材料的界面粘结强度，要从复合树料的综合力学性能出发，根掘具体要求设计适度的界面粘结，即进行界向优化设计。 四、叙述金属基复合材料基体选择的原则。 答：⑴金属基复合材料构件的使用性能要求是选择金属基体材料最重要的依据。 ⑵由于增强体的性质和增强机理不同，在基体材料的选择上有很大差别。 ⑶选择金属基体时要充分考虑基体与增强体的相容性和物理性能匹配。尽量避免增强体与基体合金之间有界面反应，界面润湿性良好。 八、根据下图，讨论为什么在相同体积含量下，SiC晶须增强MMC强度（抗拉与屈服强度）均高于颗粒增强MMC，而这两者的弹性模量相差不大。 答：从混合定律以及晶须与颗粒的强度与模量考虑。 四、下图为某纤维增强陶瓷基复合材料的应力—应变曲线，根据该图回答下列问题： ⑴图中曲线的第一个转折点σ0表示的意义？ ⑵当σ＞σ0后曲线继续上升表示的意义？ ⑶图中曲线最高点σb表示的意义？ ⑷当σ＞σb后曲线下降表示的意义？ 答：⑴图中曲线的第一个转折点σ0表示基体微开裂。 ⑵当σ＞σ0后曲线继续上升表示纤维继续弹性变形，基体非弹性变形以至微裂。

复合材料考试重点

1 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。2RMC（聚合物基复合材）中聚合物的主要作用是：把纤维粘接在一起；分配纤维间的荷载；保护纤维不受环境影响。 3 无机凝胶材料主要包括水泥、石膏、菱苦土和水玻璃等。 4 复合材料的增强体作用：增加强度、改善性能 5 界面是复合材料的特征 6 颗粒尺寸越小，体积分数越高，强化效果越好。 7 混合法则：纤维、基体对复合材料平均性能的贡献正比于它们各自的体积分数。 8 对于单向连续纤维增强复合材料弹性模量、抗张强度、泊松比、剪切强度等性能均符合混合法则 9 平行于纤维方向称为“纵向”，垂直于纤维方向为“横向”。 10 忽略热膨胀系数、泊松比以及弹性变形差等引起的附加应力，认为整个材料的纵向应变是相同的。 11复合材料初始变形后的行为四个阶段 1）纤维与基体均为线弹性变形； 2）纤维继续线弹性变形，基体为非线性变形； 3）纤维与基体都是非线性变形； 4）随着纤维断裂，复合材料断裂 12 金属基复合材料的第二阶段占比较大的比例，而脆性纤维复合材料未观察到第三阶段 13 短纤维一般指长径比小于100的各种增强纤维。 14 复合材料的界面是指一层具有一定厚度（纳米以上）、结构随基体和增强体而异的、与基体有明显差别的新相 15 复合材料的界面虽然很小，但它是有尺寸的，约几个纳米到几个微米，是一个区域，或一个带、一层，它的厚度呈不均匀分布状态 16 在聚合物基复合材料的设计中： 首先应考虑如何改善增强材料与基体间的浸润性； 还要保证有适度的界面结合强度； 同时还要减少复合材料成型中形成的残余应力； 调节界面内应力和减缓应力集中 17 碳纤维表面上涂覆（惰性涂层）和能与基体树脂发生反应或聚合的涂层，比较后发现，惰性涂层效果较好，活性涂层可能由于降低了相界面的浸润性而效果不良。 （浸润不良）将会在界面产生空隙，易产生应力集中而使复合材料发生开裂。 18 在复合材料成型过程中形成的（界面残余应力），会使界面传递应力的能力下降，最终导致复合材料的力学性能降低。 19 在增强纤维与基体之间引入一层（可产生变形的界面层），在应力作用下吸收导致微裂纹增长的能量，从而抑制微裂纹的扩展。 20 对增强材料进行表面涂层处理 在增强材料组元上预先涂层以改善浸润性，同时涂层还应起到防止发生严重的界面反应 21 对复合材料来讲，材料组元之间相互浸润是复合的首要条件。 22 在制备金属基复合材料时，液态金属对增强材料的浸润性，直接影响到界面粘结强度。 23 纤维增强材料不仅是指纤维束丝，还包括纺织布、带、毡等纤维制品 24 GF（玻璃纤维）的分类一般按照玻璃原料成分、单丝直径、纤维外观及纤维特性等方法分类

复合材料知识点复习

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

复合材料概论重点

第一章总论 尖端科学技术对材料要求：减轻重量、提高强度、降低成本 玻璃钢（GFRP）玻璃纤维增强树脂基复合材料 基体材料：UP(不饱和聚酯)、EP（环氧树脂）、PF（酚醛树脂） 主要缺点：模量小，温度低 复合材料定义：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 复合目的：通过复合产生单一材料所不具有的新性能 CM组成：基体（连续相）；界面相；增强材料（分散相）纤维、颗粒状、片状 命名原则：增强材料+基体材料+复合材料 分类按性能高低，通用、先进 按增强材料形态，连续纤维、短纤维、粒状或碎片状、编织 材料作用，结构（作为承力结构，主要使用其力学性能的复合材料） 功能（除力学性能外还提供其它物理性能的复合材料） 基体材料聚合物基复合材料（热固性树脂、热塑性树脂、橡胶） 金属基复合材料（铝基、钛基、镁基、铁基） 无机非金属基复合材料（陶瓷、玻璃、水泥） 碳基复合材料 CM优点1叠加效应，最佳结构设计—增强体与基体性能的叠加互补—新的独特的多种性能材料 （最大特点）2 性能具有可设计性改变材料的组分、结构、工艺方法、工艺参数等调节材料的性能 3 材料与构件制造的一致性——意义：减少零件数目，避免接头过多，降低应力集中；减轻质量，减少制造工序和加工量，降低成本 一次成型：根据构件形状设计模具，再根据铺层设计铺设增强体，使基体材料与增强体组合、固结后获得复合材料构件的制造过程。 二次加工：构件的连接；机械切削加工及坯件的进一步塑性变形 CM不足：（1）增强体和基体可供选择的范围有限; （2）工艺比较复杂，质量重复性不能完全保证; （3）成本较高 PMC（聚合物基）优点 （1）比强度、比模量大（纤维增强树脂基复合材料 （2）耐疲劳性能好————————(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 （3）减振性能好原因：1自振频率高，不容易出现因共振而快速脆断的现象; 2 振动阻尼性强-非均质多相体系-纤维与基体界面-反射、吸收振动能量-振动很快衰减

复合材料重点

第一章 1.复合材料的含义和一般性能特点 含义：两种或两种以上互不相溶（熔）的材料以一定的比例和方式复合成一种性能优于单一材料的新型材料 特点： 1.轻质高强：比强度高、比刚度高、质量轻 2.破坏安全性高 3.耐疲劳性好 4.阻尼减震性好 5.耐热性能好 6.过载安全性好 7.聚合物基复合材料易老化 8.耐腐蚀性好。耐酸、碱、盐、海水、有机溶剂 9.电性能可设计，可制成绝缘、半导或导电材料 10.金属基和陶瓷基复合材料弹性模量高 一般特性：1.可设计性好 2.构件复合与成型一次性完成，整体性好 3.工艺性能优良，能满足各种类型制品的制造需要 4.性能分散性大，性能对工艺过程及工艺参数甚至一些偶然性因素都十分敏感，难以精确控制结构和性能 5.复合效应（多种复合效应） 2.复合材料的表达方式 1.强调基体时.以基体材料的名称为主。 2.强调增强体时，以增强体材料的名称为主。 3.基体材料名称与增强体材料名称并用。3.增强材料的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陶瓷纤维复合材料 4.复合材料的分类（按功能分） 结构复合材料：以承重为主要目的的复合材料，力学性能好 功能复合材料：在其它性能（耐热、透波、吸波等）方面有突出的性能 智能复合材料：功能复合材料的高级形式; 具有人工智能系统,可对外部信息详细分析并做出决策指挥执行材料做出优化动作;传感部分与执行部分具有高的灵敏度、精确度和响应速度。是本世纪所追求的目标 5.基体和增强材料在复合材料中的作用 基体材料的作用：粘合增强材料、均衡应力和传递应力,使增强材料的性能得到充分发挥,产生复 合效应，使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：是高性能复合材料的关键部分，起增加强度、改善性能的作用 第二章 1.制备不饱和聚酯树脂的化学反应，双酚A型环氧树脂的化学反应 不饱和聚酯树脂：双酚A型环氧树脂 逐步线性缩聚反应

【初中化学】初中化学知识点：复合材料

【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

高分子和复合材料知识点

1、名词解释： 单体、单体是可与同种或他种分子通过共价键连接生成聚合物的小分子。 聚合度、大分子链上的结构单元的数目n 结构单元、构成大分子链的基本结构单元称为结构单元或重复单元。链段、链段是指高分子链上划分出来的可以任意取向的最小单元。构象、由单键的内旋转而引起的分子在空间上表现的不同形态。构象是由分子内部热运动而产生的，是一种物理结构。 塑料、塑料是以聚合物为主要成分，在一定条件（温度、压力等）下可塑成一定形状并且在常温下保持其形状不变的材料，习惯上也包括塑料的半成品。 橡胶、橡胶是有机高分子弹性化合物。在很宽的温度（-50~150℃）范围内具有优异的弹性，所以又称为弹性体。 硫化剂、在一定条件下能使橡胶产生交联的物质，也叫交联剂。 胶粘剂、胶粘剂又称为粘合剂、粘接剂，简称为胶。是一种能把各种材料紧密地结合在一起的物质。 2、写出下列聚合物的结构式： 聚丙烯、(C3H6)n pp 聚氯乙烯、：[ ―CH2 ―CHCl―]n。pvc 聚苯乙烯、-[-CH—CH2-]-n ps 尼龙-66、pa66 聚甲醛、pom

聚对苯二甲酸乙二醇酯、 天然橡胶、 丁苯橡胶 3、聚合物的结构。 （1）大分子链的近程结构，（2）大分子链的远程结构，（3）聚合物聚集状态结构。 4、试述非晶态聚合物的力学三态。 玻璃态 高弹态 黏流态 5、试述聚合物的性能特点？ (1)强度：大分子链的主价力、分子间的力、大分子的柔韧性、聚合度、结晶度、取向情况、添加填料等。 高弹性：处于高弹态的聚合物表现出高弹性能。 粘弹性：聚合物的粘弹性是指聚合物既有粘性又有弹性的性质。 电阻率：聚合物是电阻率非常高的绝缘体。 介电常数：聚合物的介电常数一般1～10之间。 介电强度：聚合物处于高电压下，每单位厚度能承受到被击穿时的电压称为介电强度。 静电现象：聚合物的高电阻率容易积累大量静电荷。形成较高的静电压,造成灰尘及其他污物吸附、产生静电放电与电击现象。 (2)耐热性：高聚物的软化，高聚物的热裂解

材料力学复合材料知识点总结

材料力学复合材料知识点总结复合材料是由两种或两种以上的材料组成的材料。它们的组合结构 使复合材料具有优异的性能，可以满足各种特殊的工程要求。以下是 关于材料力学复合材料的知识点总结。 一、复合材料的分类 复合材料可以按照其成分进行分类，常见的分类包括：纤维增强复 合材料、颗粒增强复合材料、结构复合材料等。纤维增强复合材料是 其中最常见和重要的类型。 二、纤维增强复合材料 1. 纤维种类：常用的增强纤维有玻璃纤维、碳纤维和有机纤维等。 2. 纤维体积分数：纤维体积分数是指纤维在复合材料中所占的比例。纤维体积分数的提高可以增强复合材料的强度和刚度。 3. 界面特性：界面是纤维与基体之间的接触区域。优良的界面能够 提高复合材料的力学性能，如界面黏结强度的提高可防止纤维脱离基体。 4. 复合材料的制备方法：常见的制备方法有手工层叠法、预浸法和 纺织法等。 三、复合材料的力学性能 1. 强度和刚度：复合材料的强度和刚度主要取决于增强纤维的性能 和体积分数。

2. 断裂韧性：复合材料的断裂韧性取决于纤维的断裂韧性、界面黏结强度和纤维体积分数。合理的纤维取向可以提高复合材料的断裂韧性。 3. 疲劳性能：复合材料的疲劳寿命较长，但应注意纤维和界面的损伤和疲劳裂纹的产生。 4. 热膨胀系数：复合材料的热膨胀系数通常要小于金属材料，其热膨胀性能可通过纤维取向进行调控。 四、应用领域 复合材料在航空航天、汽车制造、建筑工程等领域有广泛的应用。其中，碳纤维复合材料在航空航天领域应用较为广泛，可以制造轻型飞机、卫星等。 五、复合材料的优势和挑战 复合材料具有重量轻、强度高、刚度大、抗腐蚀等优势，在一些特殊环境下比传统材料更加适用。然而，复合材料的制备成本较高，其可靠性和维修性也是挑战所在。 在未来的发展中，随着技术的不断进步，复合材料在各个领域中的应用前景将更加广阔。通过掌握复合材料的相关知识，我们能够更好地理解和应用这一材料，为工程和科学研究提供更多可能性。

中国碳基复合材料行业发展现状、重点企业分析及未来前景预测

中国碳基复合材料行业发展现状、重点企业分析及 未来前景预测 一、碳基复合材料概述 碳基复合材料是指以碳纤维为增强体，以碳或碳化硅等为基体，以化学气相沉积或液相浸渍等工艺形成的复合材料，主要包括碳/碳复合材料产品、碳/陶复合材料产品等。目前先进碳基复合材料被广泛应用到光伏、半导体、刹车制动等多个领域中。 碳基复合材料的上游分为基体、增强体和其他材料，其中基体包括石墨碳和碳纤维，增强体则有碳化硅；中游包括碳/碳复合材料产品、碳/陶复合材料产品；下游应用在半导体、航天航空、汽车行业、光伏发电以及化工行业等。 碳基复合材料行业产业链 资料来源：公开资料整理半导体硅片由于产品附加值高、认证门槛高，对于应用新材料降本的需求相对光伏行业较低，碳基复合材料在半导体行业的替代率也较低。 半导体和光伏行业碳基复合材料替代

资料来源：公开资料整理我国晶硅制造热场材料行业起步较晚，光伏行业发展前期，其单晶拉制炉、多晶铸锭炉热场系统部件材料主要采用国外进口的高纯、高强等静压石墨。石墨热场系统产品具有成本高、供货周期长、依赖进口等特点，阻碍了光伏行业降成本、扩规模的发展进程。且等静压石墨在安全性方面不能适应26英寸和28英寸大热场的使用要求，在经济性方面也落后于碳基复合材料。 光伏行业单晶拉制炉部件等静压石墨产品和碳基复合材料产品占比情况 资料来源：公开资料整理

二、碳基复合材料行业发展现状 碳纤维是由聚丙烯腈等有机母体纤维，在高温环境下裂解碳化形成碳主链机构，含碳量在90%以上的高强度高模量纤维，具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性。数据显示，2020年我国碳纤维产能及产量分别达3.62万吨、1.85万吨，预计2021年我国碳纤维产能及产量分别可达3.94万吨、2.04万吨。碳纤维是碳基复合材料的上游，随着未来碳纤维产量的不断上升，碳基复合材料市场有望继续壮大。 2016-2021年中国碳纤维产能及产量预计 资料来源：公开资料整理根据数据显示，2020年中国碳基复合材料的产量为48.27万吨。未来，随着中国科研能力的增加和碳基复合材料行业的稳步发展，中国碳基复合材料的产量将呈现出一个上升的态势，中国也将逐步摆脱对国外进口碳基复合材料的依赖，在世界碳基复合材料市场占据一定的市场份额，预计至2021年，中国碳基复合材料产量可达52.68万吨。 2016-2021年中国碳基复合材料产量及预测

金属基复合材料重点

第一章 1. 内生增强的金属基复合材料具有如下特点（第 5 页）：1）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，避免了与基体相容性不良的问题，且界面结合强度高。 2）通过合理选择反应元素（或化合物）的类型、成分及其反应性，可有效地控制原位生成增强体的种类、大小、分布和数量。 3）省去了增强体单独合成、处理和加入等工序，因此，其工艺简单，成本较低。 4）从液态金属基体汇总原位形成增强体的工艺，可用铸造方法制备形状复杂、尺寸较大的近净成形构件。 5）在保证材料具有较好的韧性和高温性能的同时，可较大幅度地提高材料的强度和弹性模量。 第二章 1.增强体的作用（第8 页） 增强体是金属基复合材料的重要组成部分，它起着提高金属基体的强度、模量、耐热性、耐磨性等性 能的作用。 2. 选择增强体的主要考虑因素（5 个）（原则） 展开 （1）力学性能：杨氏模量和塑性强度； （2）物理性能：密度和热扩散系数； （3）几何特性：形貌和尺寸； （4）物理化学相容性； （5）成本因素。 第三章 3. 分析论述金属基复合材料的可设计性（为什么复合材料具有可设计性） （1）复合材料是由增强体、基体、界面三部分组成。 （2）基体和增强体材料是可以选择的，比如增强体的大小、形貌、分布等都会造成所制备复合材料性能的不同。同时，金属基体的组分比例也将影响复合材料表现出的宏观性能。 （3）界面的设计： （4）此外，选择不同的制备工艺和成型工艺也会影响复合材料性能。 （5）设计者可以根据外部环境的变化与要求来设计具有不同特性与性能的复合材料，以满足工程实际对高性能复合材料及结构的要求。 （6）复合材料在弹性模量、线膨胀系数和材料强度等方面具有明显的各向异性性质，可以根据不同方向上对刚度和强度等性能的特殊要求来设计复合材料及结构。 （7）复合材料的不均匀也是其显著特点。复合材料的几何非线性及物理非线性也是要特殊考虑的。（8）复合材料具有不同层次上的宏观、细观和微观结构，因此可以采用力学理论和数值分析手段对其进行设计。 （9）复合材料设计涉及多个变量的优化及多层次设计的选择。复合材料设计问题要求确定增强体的几何特征、基体材料和增强体的微观结构，以及增强体的体积分数。 复合材料的设计主要包含功能设计、结构设计和工艺设计复合材料设计的基本步骤：

聚合物基复合材料重点内容

考试题型 一、填空题〔1分*10题=10分〕 二、判断题〔1分*6=6分〕 三、名词解释〔4分*5=20分〕 四、简答题〔8分*8题=64分，含1道计算题〕 第一章聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展 1.什么是复合材料？与金属材料相比有何主要差异？ 答：定义：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。它既保持了原组分材料的主要特色，又通过符合效应获得原组分所不具备的的新性能。可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并充分并联，从而获得新的优越性能，这与一般的简单的混合有本质的区别。 与金属材料的区别： 2.复合材料有哪些优点？存在的主要问题是什么？ 答：优点：1〕比强度、比模量高；2〕耐疲劳性好，破损性能高；3〕阻尼减振性好：a.受力结构的自振频率除了与结构本身形状有关以外，还与材料的比模量平方根成正比；b.复合材料具有较高的自振频率，其结构一般不易产生共振；c.复合材料机体与纤维的界面有较大的吸收振动能量的能力，致使材料得振动阻尼很高，一旦振起来，也可在较短时间内停下来。4〕具有多种功能性：a.瞬时耐高温性、耐烧蚀性好；b.优异的电绝缘性能和高频介电性能；c.良好的摩擦性能；d.优良的腐蚀性，维护本钱低；e.特殊的光学、电学、磁学的特性。5〕良好的加工工艺性；6〕各向异性和性能的可设计性。 主要问题：工艺方法的自动化、机械化程度低，材料性能的一致性和产品质量的稳定性差，质量的检测方法不完善，破坏模式不确定和长期性能不确定，长期耐高温和环境老化性能不好等。 3.简述复合材料的组成。界面为什么也是一个重要组成局部？

答：复合材料是由基体材料和增强体材料构成的多项体系。基体材料为连续相，按所用基体材料的不同，可分为金属基复合材料、无机非金属基复合材料和聚合物基复合材料。增强材料为分散相，通常为纤维状材料，如玻璃纤维、有机纤维等。 原因：界面也是重要组成局部的原因是因为增强相与基体相的界面区域因为其特殊的结构组成，这种结构对材料的宏观性能产生影响，因此也是不可缺少的重要组成局部。 4.什么是先进复合材料〔ACM〕？ 答：具有质轻、高比模量、高比强度等优良性能的的纤维复合材料称为先进复合材料(ACM)。 第二章增强材料 1.为什么玻璃纤维与块状玻璃性能不同？纤维的粗细对其强度有什么影响？为 什么？ 答：块状玻璃比玻璃纤维本身尺寸大，其内部和外表存在较大缺陷的概率增大，而材料破坏就是由最危险或尺寸最大的裂纹导致的，所以块状玻璃壁纤维的强度低得多。而且玻璃纤维具有以下特点：1〕玻璃纤维的体积效应或尺寸效应，即：体积或尺寸越大，测试的强度越低。2〕玻璃纤维强度的分散性较大；3〕玻璃纤维强度受湿度影响。吸水后，湿态强度下降。4〕玻璃纤维的拉伸模量较低。 2.制备玻璃纤维时，为什么要使用浸润剂？主要有哪三类浸润剂？各有什么不 同？ 答：浸润剂的作用在于：使单丝集束，便与后续的并股、纺织等工序；防止原纱缠绕成卷时，纤维相互粘结；保护纤维，防止纺织时，纤维的外表磨损而降低强度。 浸润剂的类型有如下三类：1〕纺织型浸润剂。纺织型浸润剂具有良好的集束性、润滑性、成膜性和抗静电性。主要用于玻璃纤维纺织加工制品。2〕增强型浸润剂。增强型浸润剂是专门为生产增强用玻璃纤维而开展起来的，主要是为了改善树脂对纤维的浸润性，提高树脂与纤维的粘结力。3〕化学处理剂。在制

金属基复合材料重点

第一章 1.内生增强的金属基复合材料具有如下特点〔第5页〕： 1〕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，增强体外表无污染，防止了与基体相容性不良的问题，且界面结合强度高。 2〕通过合理选择反响元素〔或化合物〕的类型、成分及其反响性，可有效地控制原位生成增强体的种类、大小、分布和数量。 3〕省去了增强体单独合成、处理和参加等工序，因此，其工艺简单，本钱较低。 4〕从液态金属基体汇总原位形成增强体的工艺，可用铸造方法制备形状复杂、尺寸较大的近净成形构件。 5〕在保证材料具有较好的韧性和高温性能的同时，可较大幅度地提高材料的强度和弹性模量。 第二章 1.增强体的作用〔第8页〕 增强体是金属基复合材料的重要组成局部，它起着提高金属基体的强度、模量、耐热性、耐磨性等性能的作用。 2.选择增强体的主要考虑因素〔5个〕〔原那么〕展开 〔1〕力学性能：杨氏模量和塑性强度； 〔2〕物理性能：密度和热扩散系数； 〔3〕几何特性：形貌和尺寸； 〔4〕物理化学相容性； 〔5〕本钱因素。 第三章 3.分析论述金属基复合材料的可设计性〔为什么复合材料具有可设计性〕 〔1〕复合材料是由增强体、基体、界面三局部组成。 〔2〕基体和增强体材料是可以选择的，比方增强体的大小、形貌、分布等都会造成所制备复合材料性能的不同。同时，金属基体的组分比例也将影响复合材料表现出的宏观性能。〔3〕界面的设计： 〔4〕此外，选择不同的制备工艺和成型工艺也会影响复合材料性能。 〔5〕设计者可以根据外部环境的变化与要求来设计具有不同特性与性能的复合材料，以满足工程实际对高性能复合材料及构造的要求。 〔6〕复合材料在弹性模量、线膨胀系数和材料强度等方面具有明显的各向异性性质，可以根据不同方向上对刚度和强度等性能的特殊要求来设计复合材料及构造。 〔7〕复合材料的不均匀也是其显著特点。复合材料的几何非线性及物理非线性也是要特殊考虑的。 〔8〕复合材料具有不同层次上的宏观、细观和微观构造，因此可以采用力学理论和数值分析手段对其进展设计。 〔9〕复合材料设计涉及多个变量的优化及多层次设计的选择。复合材料设计问题要求确定增强体的几何特征、基体材料和增强体的微观构造，以及增强体的体积分数。 复合材料的设计主要包含 功能设计、构造设计和工艺设计 复合材料设计的根本步骤：

复合材料重点

复合材料复习重点 一、复合材料的定义，命名及分类 1.什么是复合材料？特点？ 用经过选择的、含一定数量比的两种或两种以上的不同性能、不同形态的组分〔或称组元〕材料通过人工复合组合而成的多相、三维结合且各相之间有明显界面的、具有特殊性能的材料。它既保持了原组分的主要特点，又显示了原组分材料所没有的新性能。 复合材料应具有以下三个特点： （1）复合材料是由两种或两种以上不同性能的材料组元通过宏观或微观复合形成的一种新型材料，组元之间存在着明显的界面。 （2）复合材料中各组元不但保持各自的固有特性而且可最大限度发挥各种材料组元的特性，并赋予单一材料组元所不具备的优良持殊性能。 （3）复合材料具有可设计性。 2.复合材料的分类、命名和各有什么特点？ 高性能复合材料按基体材料的性质分为两类： 金属基复合材料〔metal matri* posite,MMC〕 金属基复合材料相对于传统的金属材料来说，具有较高的比强度与比刚度；而与树脂基复合材料相比，它又具有优良的导电性与耐热性；与陶瓷基材料相比，它又具有高韧性和高冲击性能。 聚合物基复合材料(polymer matri* posite,PMC) 1、具有较高的比强度和比模量〔刚度〕； 2、耐疲劳性能好； 3、减震性能好； 4、过载时平安性好； 5、高温性能好； 6、可设计性强、成型工艺简单。 陶瓷基复合材料〔ceramic matri* posite,CMC〕 3.复合材料开展经过了几代？ 第一代复合材料(玻璃纤维增强塑料)；第二代复合材料(碳纤维增强塑料)； 第三代复合材料〔纤维增强金属基复合材料〕；第四代复合材料〔多功能复合材料〕 4.复合材料界面如何定义？界面特点？ 复合材料的界面是指基体与增强体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。 界面特点： i)非单分子层，其组成、构造形态、形貌十分复杂、形式多样界面区至少包括： （1）基体和增强体的局部原始接触面； （2）基体与增强体相互作用生成的反响产物，此产物与基体及增强体的接触面； （3）基体和增强体的互扩散层； （4）增强体上的外表涂层； （5）基体和增强体上的氧化物及它们的反响产物之间的接触面等。 ii)具有一定厚度的界面相〔层〕，其组成、构造、性能随厚度方向变化而变化，具有“梯度〞材料性能特征 iii)界面的比外表积或界面相的体积分数很大〔尤其是纳米复合材料〕，界面效应显著：复合材料复合效应产生的根源。 5.界面强度对复合材料的影响？ 界面结合强度过高或过低都不利，适当的界面结合强度才能保证复合材料具有最正确的抗*强度。一般情况下，界面结合强度越高，沿纤维方向的剪切强度越大：在交变载荷作用下，复合材料界面的松脱会导致纤维与基体之间摩擦生热加剧破坏过程：因此就改善复合材料的疲劳性能而言，界面结合强度稍强一些为好。

复合材料知识点

复合材料知识点 南开大学2017年攻读博士学位研究生入学考试试题 知识点 考试科目：复合材料科目代码：3111 考试时间：月日 （注：特别提醒所有答案一律写在答题纸上，直接写在试题或草稿纸上的无效！） ——————————————————————————————— 1 什么是复合材料，复合材料有哪些特点，并结合复合材料的特点说明其应用领域广泛的原因。答：复合材料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，产生协同作用，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足不同的要求。 复合材料的特点：A 典型的复合材料是在一个特定的基体中，填充有一种或多种填充体；B 既能保留原组分或材料的主要特色，并通过复合效应获得原组分所不具备的性能； C 可以通过材料设计使各组分的性能相互补充并彼此关联，从而获得新的优越性能 6 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，在溶剂中不溶解，不具有重复加工性。

三、如何改善聚合物的耐热性能？ 产生交联结构（对于热固性树脂、有机硅树脂等，工艺条件影响聚合物的交联密度）。 增加高分子链的刚性（引进不饱和共价键或环状结构（脂环、芳环、杂环）、引入极性基团）。 提高聚合物分子链的键能，避免弱键的存在（例：以C-F键完全取代C-H键，可大大提高聚合物的热稳定性）。 形成结晶聚合物，结晶聚合物的熔融温度大大高于相应的非结晶聚合物。 四、简述不饱和聚酯树脂基体的组成、代表物质及作用。主要成分：不饱和聚酯树脂，按化学结构可分为顺酐型、丙烯酸型、丙烯酸环氧酯型聚酯树脂。 辅助材料：交联剂、引发剂和促进剂 交联剂：烯类单体，既是溶剂，又是交联剂。能溶解不饱和聚酯树脂，使其双键间发生共聚合反应，得到体型产物，以改善固化后树脂的性能。常用的交联剂：苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、邻苯二甲酸二丙烯酯、乙烯基甲苯等。引发剂：一般为有机过氧化物，在一定的温度下分解形成游离基，从而引发不饱和聚酯树脂的固化。常用的引发剂：过氧化二异丙苯C6H5C(CH3)2]2O2、过氧化二苯甲酰(C6H5CO)2O2。促进剂：把引发剂的分解温度降到室温以下。对过氧化物有效的促进剂：二甲基苯胺、二乙基苯胺、二甲基甲苯胺等。 对氢过氧化物有效的促进剂：具有变价的金属钴：环烷酸钴、萘酸钴等。 五、简述不饱和聚酯树脂的固化特点。不饱和聚酯树脂的固化是放热反应，可分为三个阶段：胶凝阶段：从加入促进剂到不饱和聚酯树脂变成凝胶状态的时间，是固化过程最重要的阶段。影响胶凝时间的因素：阻聚剂、引发剂和促进剂的加入量，交联剂的蒸发损失，环境温度和湿度等。硬化阶段：从树脂开始胶凝到具有一定硬度，能把制品从模具上取下为止的时间。完全固化阶段：通常在室温下进行，可能需要几天至几星期。

复合材料学重点

复合材料的发展趋势：1、在树脂基复合材料基础上，研制出金属基、陶瓷基（水泥基）复合材料。2、复合材料由宏观复合向细观、微观复合方向发展。3、复合材料向双元混杂、多元混杂、超混杂方向发展。4、由结构复合材料向功能复合材料和多功能复合材料方向发展。 5、由被动复合材料向机敏复合材料和智能复合材料方向发展。 6、复合材料加工设备向高效、高精度、自动化方向发展。 7、复合材料的设计由常规设计向仿生设计和计算机辅助设计方向发展。 8、复合材料的应用由航空、航天领域向民用领域扩展。 复合材料性能特点（P—5～7） 如何获得细晶粒组织？为什么细晶面强度高？ A、增大金属的过冷度 一定体积的液态金属中,若成核速率N越大, 则结晶后的晶粒越多, 晶粒就越细小; 晶体长大速度G越快, 则晶粒越粗。 对于液体金属，一般不会得到如此大的过冷度，通常处于曲线的左边上升部分。 所以, 随着过冷度的增大，成核速率和长大速度都增大，但前者的增大更快，因而比值N/G也增大, 结果使晶粒细化。 增大过冷度的主要办法是提高液态金属的冷却速度, 采用冷却能力较强的模子。例如采用金属型铸模, 比采用砂型铸模获得的铸件晶粒要细小。 超高速急冷技术可获得超细化晶粒的金属、亚稳态结构的金属和非晶态结构的金属。非晶态金属具有特别高的强度和韧性、优异的软磁性能、高的电阻率、良好的抗蚀性等。 B 、变质处理 变质处理就是在液体金属中加入孕育剂或变质剂，以细化晶粒和改善组织。变质剂的作用在于增加晶核的数量或者阻碍晶核的长大。例如，在铝合金液体中加入钛、锆；钢水中加入钛、钒、铝等，都可使晶粒细化。 C、振动 在金属结晶的过程中采用机械振动、超声波振动等方法，可以破碎正在生长中的树枝状晶体，形成更多的结晶核心，获得细小的晶粒。 D、电磁搅拌 将正在结晶的金属置于一个交变电磁场中，由于电磁感应现象，液态金属会翻滚起来，冲断正在结晶的树枝状晶体的晶枝，增加结晶核心，从而可细化晶粒。 钢晶粒细化后，晶界增多，而晶界上的原子排列不规则，杂质和缺陷多，能量较高，阻碍位错的通过，即阻碍塑性变形，也就实现了高强度。晶粒越细，材料的变形越分散，减少了应力集中，推迟裂纹等形成和发展，使材料（特别是金属）在断裂前可发生较大的塑性变形，因此使材料的塑性提高！ 由于晶粒越细，晶界、亚晶界越多，材料的强度也较高，塑性越好，所以断裂前需要消耗较大的功，因此韧性也较好，所以细晶强化是材料（特别是金属）的一种很重要的强韧化手段金属硬度几种表达方式：布氏硬度HB，洛氏硬度HRA、HRB、HRC，维氏硬度HV（镀层：锌、铜、铬）三种。常用布氏硬度、洛氏硬度，采用压入法测量硬度值。 铝合金时效处理几个阶段：第一阶段形成溶质原子（铜）的富集区—GP[Ⅰ]区；第二阶段GP区有序化—GP[Ⅱ]区；第三阶段溶质原子（铜）继续富集，形成过度相ϴˊ；第四阶段稳定的ϴ相继续形成与长大。 金属结构与性能：（P8） 五种常用水泥成分性能应用范围：