复合材料分类
复合材料是指由两种或两种以上不同性质的材料组成的材料。根据制备方法和材料性质的不同，复合材料可以分为以下几类。
一、增强复合材料
增强复合材料是将增强体嵌入到基体中形成的材料。常见的增强体有纤维、颗粒和片状。纤维增强材料是最常见的一种增强材料，包括玻璃纤维、碳纤维和聚合物纤维等。纤维增强材料通常具有高强度和高模量的特点，常用于航空航天、汽车和建筑等领域。
二、无机基复合材料
无机基复合材料是以无机材料为基体的复合材料。常见的无机基材料有金属、陶瓷、玻璃等。无机基复合材料具有高温耐性、耐腐蚀性和高摩擦性能等特点，广泛应用于高温元件、化学管道和磨损零件等领域。
三、有机基复合材料
有机基复合材料是以有机材料为基体的复合材料。常见的有机基材料有塑料、橡胶和树脂等。有机基复合材料具有良好的可加工性和成型性，常用于航空航天、电子和建筑等领域。
四、金属基复合材料
金属基复合材料是以金属为基体的复合材料。常见的金属基材料有铝、镁、钛等。金属基复合材料具有高强度、高刚性和良好的导热性能，常用于航空航天、汽车和机械制造等领域。
五、混合复合材料
混合复合材料是指由两种或多种类型的复合材料组合而成的材料。混合复合材料可以充分发挥各种不同材料的优点，实现材料性能的优化。
总之，复合材料根据不同的制备方法和材料性质可以分为增强复合材料、无机基复合材料、有机基复合材料、金属基复合材料和混合复合材料等几类。每种类型的复合材料在不同领域有着广泛的应用。
复合材料及原材料简介 一. 复合材料概论 复合材料是指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。一般来说，复合材料由基体和增强材料组成。增强材料是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由增强材料承担；基体的作用是将增强材料黏合成一个整体，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发挥，从而产生一种复合效应，使复合材料的性能大大优于单一材料的性能。 复合材料的性能主要取决于: 1.基体的性能； 2.增强材料的性能； 3.基体与增强材料之间的界面性能。 复合材料的分类方法较多，常用的有以下三种，按基体类型有树脂基复合材料、金属基复合材料、无机非金属基复合材料等；按增强材料类型有玻璃纤维复合材料、碳纤维复合材料、有机纤维复合材料、陶瓷纤维复合材料等；按用途不同有结构复合材料、功能复合材料等。 复合材料是由多种组分的材料组成，许多性能优于单一组分的材料，主要有如下的特性；轻质高强、可设计性好、电性能好、耐腐蚀性能好、热性能良好、工艺性能优良、长期耐热性。 与传统材料（如金属、木材、水泥等）相比，复合材料是一种新型材料，其具有许多优良性能，且其成本在不断的下降，成型工艺的机械化、自动化程度在不断的提高，因此，复合材料的应用领域日益广泛，主要应用在航空、航天方面，交通运输方面，化学工业方面，电气工业，建筑工业方面，机械工业方面，体育用品方面等。 在我们的工作中主要涉及到以高聚物为基体的复合材料，因此在以下的内容中将从基体和增强材料两个方面对聚合物基复合材料进行简单的介绍。 二. 复合材料基体 作为复合材料基体的树脂主要可以分为热固性和热塑性两大类，在这里我们将重点介绍几种常用的热固性树脂基体，其中包括环氧树脂，不饱和聚酯树脂以及酚醛树脂。 2.1 环氧树脂 环氧树脂是指分子中含有两个或两个以上环氧基团的一类有机高分子化合物，一般它们的相对分子量都不高。环氧树脂的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。由于分子结构
纺织结构复合材料分类 纺织结构复合材料是一种由纤维素纤维和基体材料组成的复合材料。纺织结构复合材料具有轻质、高强度、耐磨损、耐高温等优点，广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。根据纺织结构的不同特点和用途，可以将纺织结构复合材料分为以下几类。 一、三维编织复合材料 三维编织复合材料是一种由三维编织纤维构成的复合材料。它具有良好的强度和刚度，能够在多个方向上承受力。三维编织复合材料可以用于制造飞机零部件、汽车零部件以及建筑结构等。该类复合材料的制备过程相对复杂，需要经过编织、浸渍和固化等多个步骤。在实际应用中，还需要考虑编织结构的设计和优化，以满足不同的工程要求。 二、二维织物复合材料 二维织物复合材料是一种由二维织物和基体材料构成的复合材料。它具有良好的柔韧性和可塑性，适用于制造需要弯曲和变形的零部件。二维织物复合材料可以通过手工编织、机器编织或者预浸料等方法制备。在制备过程中，需要考虑织物的纤维类型、纤维密度以及编织结构的优化，以提高复合材料的性能。 三、非编织纤维复合材料 非编织纤维复合材料是一种由非编织纤维和基体材料构成的复合材
料。非编织纤维包括无纺布、纳米纤维以及纤维毡等。这类复合材料具有较好的柔韧性和吸湿性，适用于制造衣物、过滤材料以及隔音材料等。非编织纤维复合材料的制备过程相对简单，可以通过热压、湿压和自粘等方法制备。 四、三维编织纤维复合材料 三维编织纤维复合材料是一种由三维编织纤维和基体材料构成的复合材料。它具有良好的强度和刚度，能够在多个方向上承受力。三维编织纤维复合材料适用于制造需要承受复杂载荷的零部件，如飞机机翼、汽车车身等。该类复合材料的制备过程相对复杂，需要经过编织、浸渍和固化等多个步骤。在实际应用中，还需要考虑编织结构的设计和优化，以满足不同的工程要求。 纺织结构复合材料根据纺织结构的不同特点和用途，可以分为三维编织复合材料、二维织物复合材料、非编织纤维复合材料以及三维编织纤维复合材料等几类。每一类复合材料都有其独特的性能和应用领域，为各行各业提供了新的材料选择。随着科技的不断进步，纺织结构复合材料的研究和应用将会有更广阔的发展空间。
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(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
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。 (1)环氧树脂(EP)基体:综合性能优异，工艺性好，价格较低，粘结力强，稳定性好目前依然是在各个领域中应用最广泛的树脂基体。但是由于环氧树脂基体还
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，
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。
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
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
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:
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
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；