《复合材料学》考试大纲

聚合物基复合材料复习总结UD : unidirectional 单向性的Quas-isotropic准各向同性的Cure固化precure 预固化stiffness 刚度stre ngth 强度toughness韧性ILSS层间剪切强度CTE 热膨胀系数(coefficient of thermal expansion)carbon fiber 碳纤维VGCF 气相生长碳纤维(vapor-phase growth)SNCB气相生长纳米碳纤维CNT碳纳米管(carbon nanotub© sizi ng上浆Torayca日本东丽台塑Tairyfil 三菱树脂DialeadPCF:沥青基碳纤维(pitched-based carbon fibe)Glass fiber玻璃纤维C-GF:耐化学腐蚀玻璃纤维A-GF:普通玻纤D-GF:低介玻纤，雷达罩材料E-GF：电工用玻纤(碱金属含量＜1%S-GF高强M-GF高模AF:芳纶纤维(Aramid fiberPPTA:聚对苯二甲酰对苯二胺poly-p-phenylene terephthamide对位芳酰胺纤维Kevlar) PMIA :间位芳酰胺纤维(代表Nomex)DuPo nt杜邦Boron Fiber 硼纤维Alumina Fiber氧化铝纤维Basalt Fiber玄武岩纤维UHMWPE Fiber(ultrahigh molecular weight polyethyle ne)超高分子量聚乙烯纤维BMI :双马来酰亚胺树脂curing age nt固化剂PEEK:聚醚醚酮树脂PEK :聚醚酮树脂PES:聚醚砜树脂PEI :聚醚酰亚胺树脂PPS:聚苯硫醚树脂Epoxy resi n 环氧树脂Un saturated polyester res inTETA:三乙烯四胺(triethylene tetramineDDS:二氨基二苯基砜(diaminodiphenyl sulfone) ；DDM 二氨基二苯基甲烷Vi nyl ester resi n:乙烯基环氧树脂Phe nolic res in 酚醛树脂Prepreg 预浸料uni directi onal prepreg 单向预浸料Pot life 适用期（树脂）workinglife（纤维）Shelf life储存期Res in flowability 树脂流动度Lay Up铺贴Gel time凝胶时间Tack粘性drape铺覆性resi n con te nt树脂含量Fiber areal density 纤维面密度volatile content 挥发分含量Separati on film 分离膜Hon eycomb san dwich con structi on 蜂窝夹心结构In frared spectroscopy 红外光谱ATL: Automated tape-laying自动铺带法（CATL曲面铺带；FATL平面铺带）AFP:纤维自动铺放技术Automated fiber placement Pultrusio n拉挤成型OoA:非热压罐成型工艺out of autoclaveAllowables 许用值design Allowables 设计许用值Robust ness 鲁棒性BVID目视勉强可检ISO国际标准ASTM美国标准HB中国航空标准JC中国建筑材料工业部标准FTIR-ATR傅里叶变换衰减全反射红外光谱法1. 碳纤维PAN 一般采用湿法纺丝？因为干纺生产的纤维中溶剂不易洗净，在预氧化及碳化的过程将会由于残留溶剂的挥发或者分解而造成纤维粘结，产生缺陷。

2024武汉理工复合材料大纲一、课程介绍本专业主要从事复合材料的基础理论和应用技术的教学及研究工作，培养学生具备复合材料领域的科学素养和技术能力，为国家和地方的航空航天、汽车、船舶、电子、建筑、能源等行业的发展培养高层次、复合型的复合材料专门人才。

二、专业培养目标1.掌握基本的材料学、力学、工程力学、热力学、物理化学等基础理论和知识，具有扎实的数理基础和专业知识；2.掌握复合材料的加工制备、表征与评价、应用和管理等方面的知识，具有扎实的实验技能和工程实践能力；3.具有较强的科学研究和技术创新能力，能够开展科学研究、技术开发和工程设计等工作；4.具有良好的团队协作和沟通能力、较强的自主学习和终身学习能力、一定的工程项目管理和市场经济意识；5.具有良好的职业道德素质、全面发展、综合素质较高，能够适应现代制造业和社会的发展需要。

三、主干课程1.材料力学2.复合材料力学3.复合材料制备技术4.复合材料表征与评价5.复合材料应用与管理6.复合材料设计与制造7.复合材料工程实践8.复合材料科研方法9.复合材料改性技术10.复合材料结构设计11.复合材料环境影响12.复合材料材料科学基础四、实践环节1.材料实验2.复合材料制备实验3.复合材料表征实验4.复合材料成型实践5.复合材料应用技术实训6.复合材料设计实践7.复合材料科研实践五、实习环节1.企业实习2.社会调查3.综合设计4.仿真计算5.产品开发六、毕业设计要求学生根据所学的知识和技能，选择一个复合材料领域的实际问题，进行科学研究或应用研究，并完成一定的毕业设计报告和成果展示。

毕业设计要求学生在恰当的时间完成对所选题目的策划、调研、实验、计算、仿真、设计等工作，并在老师的指导下完成设计报告和成果展示。

七、教学要求1.注重基础知识与基本理论的教学，使学生牢固掌握专业基础知识；2.注重实践技能和工程实践的培养，提高学生工程实践能力；3.注重科学研究和技术创新的指导，发展学生的科学研究和创新意识；4.注重实习环节和毕业设计的实践教学环节，使学生在实际工作中得到锻炼；5.注重学生综合素质的培养，提高学生的综合素质。

(3119)《材料学专业综合》考试大纲考试内容：1、固态相变原理。

包括相变热力学、相变动力学、相变晶体学、相变形态学及其它近代相变理论。

2、材料的力学性能。

包括塑性变形，疲劳与断裂、蠕变、持久、组织与性能关系、碳基、陶瓷基复合材料性能的测试方法与特点等。

3、材料科学基础。

包括晶体学、液态金属结构、晶体结构、晶体缺陷、相图、凝固、扩散、回复与再结晶、表面与界面、复合材料结构与性能等。

4、材料的现代分析方法和原理。

包括晶体学、X射线衍射学、电子显微分析学、原子探针、纳米压痕、化学分析等。

5、功能材料及物理性能。

包括半导体材料、光电子材料、磁性材料、光学材料，声、光、电、磁性能及原理。

6、无机材料物理化学。

包括晶体结构及缺陷、熔体和玻璃体、陶瓷相图、扩散、相变、固态反应、烧结）。

7、复合材料学。

包括纤维的结构与性能、复合材料（碳基、陶瓷基复合材料，以下同）结构与性能、复合材料的成型方法与特点、复合材料与工艺的优化原理与方法等考题方式：以上5个方面的内容共出20－30道题，考生从中选做8－10题。

参考书目：1、《材料科学基础》，刘智恩主编，西北工业大学出版社，西安，第2版。

2、《材料科学基础》，潘金生、仝建民、田民波主编，清华大学出版社。

3、《碳纤维及其复合材料》，4、《材料科学与技术丛书――材料的特征检测，第Ⅰ部分，第Ⅱ部分》，E. 利弗森主编，叶恒强等译，科学出版社，北京，1998年。

5、《相变原理》，徐祖耀著，科学出版社，北京，1988年6、《物理冶金学基础》，J.D.费豪文著，卢光熙、赵子伟译，上海科学技术出版社，1980.7、《复合材料的细观力学性能》，乔生儒主编，西北工业大学出版社，西安，1997.8、《功能材料学概论》，马如璋、蒋民华、徐祖雄主编，冶金工业出版社，北京，1999年。

9、《材料科学与技术丛书――材料的塑性变形与断裂》，H.米格兰比主编，颜鸣皋等译，科学出版社，北京，1998年。

《复合材料》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：复合材料英文名称：Composite Materials二、课程代码及性质课程代码:0801492课程性质:专业选修课,选修课三、学时与学分总学时：32（理论学时：32学时；实践学时：0学时）学分：2四、先修课程材料科学基础、热处理原理与工艺、工程材料学、金属材料学五、授课对象本课程面向材料科学与工程专业、材料成型及控制工程专业学生开设六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用）本课程的教学目的:1. 掌握复合材料的复合理论、界面设计原则及制备技术，具备应用这些知识分析、解决材料科学与工程专业中的复合材料的设计与制备问题的能力；2. 掌握聚合物基复合材料、金属基复合材料、陶瓷复合材料的强化机制、界面类型、制备方法及性能评价方法，具备独立进行复合材料性能分析的能力；理解表面改性与表面复合材料的制备、评价方法。

3. 以小组合作的方式对感兴趣的复合材料进行调研，具备资料收集，制作、使用PPT进行交流的能力。

4. 了解复合材料的发展前沿，掌握其发展特点与动向。

七、教学重点与难点：教学重点：复合材料的复合理论及界面设计，几种不同类型复合材料的强化机制及失效分析。

教学难点：复合材料的复合理论及界面设计。

八、教学方法与手段：教学方法：(1)以课堂讲授为主,阐述该课程的基本内容,保证主要教学内容的完成。

(2)安排适量的课堂讨论环节。

(3)分配小组对复合材料进行调研，并以讲解PPT的形式在课堂展示，使学生通过课下的资料查阅而掌握基本的专业资料获取方法、途径、整理归纳和讲演能力。

教学手段：(1)运用现代教学工具,在课堂上通过PPT讲授方式,实现图文并茂,形象直观;九、教学内容与学时安排（1）总体安排教学内容与学时的总体安排，如表2所示。

（2）具体内容各章节的具体内容如下：第一章复合材料概述．（1学时）第一节复合材料的发展简史第二节复合材料的定义、命名和分类一、复合材料的定义二、复合材料的分类第三节复合材料的特性第二童增强材料（4学时）第一节纤维一、有机纤维二、无机纤维三、金属与其它纤维四、各种纤维性能的比较第二节晶须第三节颗粒第四节增强材料的表面处理第三章复合理论（4学时）第一节复合原则一、材料组元的选择二、制备方法的选择第二节复合材料的界面设计原则一、界面及其类型二、聚合物基复合材料界面设计三、金属基、陶瓷基复合材料界面设计第三节复合材料界面理论一、浸润性二、界面粘结三、热残余应力四、界面相容性与不稳定性第四节界面粘结强度的测定一、宏观试验法二、单纤维试验法三、微压入试验法第五节混合定律一、连续纤维单向增强复合材料(单向层板)二、短纤维增强复合材料第四童聚合物基复合材料(PMC) （5学时）第一节概述一、PMc的发展历史二、PMC的分类第二节聚合物基体一、概述二、热固性基体三、热塑性基体第三节 PMC界面一、PMc界面表征二、PMc界面特点三、PMc界面设计第四节 PMC制备工艺第五节 FRP的力学性能第五章金属基复台材料(MMc)（5学时）第一节概述一、MMC的历史二、MMC的分类第二节金属基体一、铝及铝合金二、钛及钛合金三、镁及镁合金第三节 MMC制备工艺•第四节MMC的界面一、MMC界面类型与界面结合二、MMC界面稳定性三、MMC界面浸润与界面反应控制第五节 MMC的性能第六章陶瓷基复合材料(CMC) （2学时）第一节概述第二节陶瓷基体及其粉末原料的制备第三节 CMC制备工艺第四节 CMC界面第五节 CMC增韧机制第六节 CMC的性能第七章表面改性与表面复合材料（1学时）第一节概述第一节表面复合材料的制造技术第二节表面复合材料性能评价方法第八章复合材料的最新进展展望（2学时）第一节增强相的进展第二节纳米复合材料第三节智能复合材料第四节功能梯度复合材料（3）各章节的课后思考题（作业）及讨论要求思考题（课后作业）：第1章思考题：1．复合材料的定义是什么？2．复合材料有哪些不同的分类？3．复合材料有哪些优势？3．复合材料可以应用在哪些领域?第2章思考题：1．常用的增强相有哪些？2．纤维的基本概率有哪些？3．Kevlar纤维和超高分子量聚乙烯纤维有什么特点？4．列举几种典型的无机纤维，它们分别有什么特点或用途？5．简述金属纤维的特点。

《复合材料导论》教学大纲一、课程信息课程名称：复合材料导论授课对象：材料类专业本科生学时：36学时学分：2学分先修课程：材料力学基础，材料结构与性能开设学期：大三下学期二、课程目标1.理解复合材料的基本概念和特征。

2.掌握各种复合材料的组成、制备方法及其性能表征方法。

3.能够使用常见的复合材料进行材料设计与选择。

4.了解复合材料在不同领域的应用。

三、教学内容与教学安排1.复合材料的概念与分类（2学时）a.复合材料的定义b.复合材料的分类及常见应用领域2.复合材料的组成成分（4学时）a.基体材料b.强化材料c.界面材料3.复合材料的制备方法（8学时）a.复合材料的层合制备方法b.复合材料的增强制备方法c.复合材料的注塑制备方法4.复合材料的性能评价与测试方法（10学时）a.力学性能测试方法b.热学性能测试方法c.导电性能测试方法d.耐腐蚀性能测试方法5.复合材料的力学行为（6学时）a.弹性行为b.塑性行为c.破坏行为6.复合材料的应用领域（4学时）a.航空航天领域b.汽车工业领域c.化工工业领域四、教学方法与评估方式教学方法：1.课堂讲解：通过讲解复合材料的基本概念、制备方法和性能评价等知识，帮助学生建立对复合材料的基本理解。

2.实际操作：安排实验或实例让学生实际制备和测试复合材料，加深学生对复合材料性能的认识。

3.学生讨论：设置小组讨论环节，促进学生之间的互动和思考，提高学生的综合运用能力。

评估方式：1.平时成绩（30%）：考察学生的课堂参与度和作业完成情况。

2.期中考试（30%）：考察学生对复合材料概念、制备方法和性能的掌握程度。

3.期末考试（40%）：考察学生对整个课程内容的掌握程度。

五、教材与参考资料教材：。

一．名词解释1.复合材料：由两种或者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。

2.聚合物纳米复合材料：聚合物基体与至少一维是纳米范畴的添加剂所组成的混合物。

3.比强度：抗拉强度与密度之比。

比强度高的材料能承受高的应力。

4.比模量：弹性模量与密度之比。

比模量高，说明材料轻，刚性大。

5.碳纤维：由有机纤维通过一系列阶段性的热处理碳化而制成的，一种耐高温，抗拉强度高，弹性模量大，质轻的纤维状材料。

6.晶须：由高纯度单晶生长而成的，直径几微米，长度几十微米的单晶纤维材料。

7.环氧树脂：泛指含有两个或者两个以上环氧基，以脂肪族或芳香族等有机化合物为骨架，并能通过环氧基团反应形成有用的热固性产物的高分子低聚物。

8.玻璃钢(FRP)：:即纤维强化塑料，一般指用玻璃纤维增强不饱和聚脂、环氧树脂与酚醛树脂基体。

以玻璃纤维或其制品作增强材料的增强塑料，称谓为玻璃纤维增强塑料，或称谓玻璃钢。

9.生物降解聚合物：指可由微生物导致断链发生矿化的聚合物。

10.磁性聚合物纳米复合材料：指至少一维是纳米级（1-100nm）的无机磁性组分，以颗粒、纤维和薄片的形式埋入有机聚合物中所构成的材料。

11.不饱和聚酯树脂：指有线性结构的主链上同时具有重复酯键及不饱和双键的一类聚合物。

12.区别高分子，聚合物和聚合物材料的含义？高分子：在结构上由许多个实际或概念上的低分子结构作为重复单元组成的高分子量分子，其分子量通常在10000以上。

聚合物：由一种或几种结构单元通过共价键连接起来的分子量很高的化合物。

聚合物材料：指由许多相同的简单的结构单元通过共价键重复连接而成的高分子量化合物。

弹性体：指硫化的聚合物材料，它们的玻璃化转变低于室温，其他性能还包括具有大形变的能力，并且应力释放后可回复到原始长度。

二．填空题1.聚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（陶瓷基和水泥基）2.复合材料按材料作用分为：结构复合材料和功能复合材料。

第一章1.复合材料的定义2.复合材料的特点3.复合材料常见分类4.复合材料的命名方法5.MMC，PMC，CMC6.复合材料的性能7.比强度，比模量（比刚度）第二章1、制备金属基复合材料如何有效选择基体？2、选择金属基体时，如何增强基体与增强物的相容性？3、聚合物基体的主要作用是什么？4、什么是热塑性树脂？什么是热固性树脂？第三章1.增强体的形态类型2.纤维常见增强体：玻璃纤维、碳纤维、有机纤维、硼纤维3.玻璃纤维的制造步骤，玻璃纤维高强度的机理4.碳纤维晶体结构和主要性能特点，制造工艺2种，工艺流程5.有机纤维分子结构特点和主要性能6.硼纤维准备工艺7.化学气相沉积CVD8. 晶须结构和性能特点，主要分类2种第四章1.界面相2.界面效应3.PMC的界面理论：2个界面浸润和化学键4.MMC界面类型和特点5.MMC界面控制的方法6.偶联剂第五章1.分散强化和颗粒强化原理2.弹性纤维增强复合材料拉伸曲线几个阶段特点3.单向连续纤维增强复合材料的最小体积和临近体积，及其含义4.单向连续纤维增强复合原理：复合定则，公式5.短纤维增强原理6.短纤维的临界长度lc及意义7.物理性能的复合定则第六章1.MMC常见制备工艺2.共晶合金定向凝固法的特点3.MMC合成制备的主要技术问题4.物理相容性和化学相容性5.常见的MMC有哪些类型和特点6.如何提高MMC的化学相容性7.MMC中裂纹钝化机制8.铝基复合材料二次加工方法9.镍基复合材料常见增强体10.Ti MMC特点，化学相容性，解决方法4种11.Cu复合材料的特点，主要增强体12.Mg复合材料的最主要的特点第七章1.玻璃纤维增强热固性塑料（GFRP）2.玻璃钢3.PMC复合材料制品成型工艺特点和步骤4.GFRP三种类型最显著的特点5.高强度、高模量纤维增强塑料第八章陶瓷基复合材料1. 陶瓷基体的化学键特性2. 增强体，增韧体，几何形态上三类3. 晶须，SiC、Al2O3, Si3N4常见三种4. 晶须和颗粒增韧陶瓷性能和特点5. 晶须增韧机制，示意图6. 陶瓷界面类型和特点7. CMC制备工艺：晶须和颗粒增韧陶瓷制备工艺第九章1.C/C 复合材料2.C/C 复合材料主要特点3.C/C 复合材料典型应用4.C/C 复合材料成型技术：坯体（预成型体）制备和基体碳的制备5.基体碳的制备工艺（流程）：CVD，CVD碳（热解碳）；浸渍-碳化工艺，树脂碳（沥青碳）6.烧蚀现象和烧蚀热。

复合材料考试复习资料1、复合材料的定义：由两种或两种以上不同性能、不同形态的组分通过复合工艺组合而成的一种多相材料，它既保持了原组分材料的主要特点又显示了原组分材料所没有的新性能。

2、复合材料的特征：可设计性：即通过对原材料的选择、各组分分布设计和工艺条件的保证等，使原组分材料优点互补，因而呈现了出色的综合性能；由基体组元与增强体或功能组元所组成；非均相材料：组分材料间有明显的界面；有三种基本的物理相（基体相、增强相和界面相）；组分材料性能差异很大；组成复合材料后的性能不仅改进很大，而且还出现新性能.3、复合材料的分类：按基体材料分类①聚合物基复合材料:以有机聚合物（热固性树脂、热塑性树脂及橡胶等）为基体；②金属基复合材料：以金属（铝、镁、钛等）为基体；③无机非金属基复合材料：包括陶瓷基、碳基和水泥基复合材料。

按增强材料形态分类：①纤维增强复合材料：a.连续纤维复合材料：作为分散相的长纤维的两个端点都位于复合材料的边界处；b.非连续纤维复合材料：短纤维、晶须无规则地分散在基体材料中；②颗粒增强复合材料：微小颗粒状增强材料分散在基体中；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。

其他增强体：层叠、骨架、涂层、片状、天然增强体按用途分类：①结构复合材料：用于制造受力构件；②功能复合材料：具备各种特殊性能（如阻尼、光、电、磁、摩擦、屏蔽等）③智能复合材料④混杂复合材料4、复合材料的命名：复合材料可根据增强材料和基体材料的名称来命名，通常将增强材料放在前面，基体材料放在后面，再加上“复合材料”而构成。

5、复合材料的结构设计层次：一次结构：单层设计--- 微观力学方法：取决于增强相、基体相和结合界面的力学性能，增强相的含量、分布方向等；二次结构：层合体设计--- 宏观力学方法：取决于单层材料的力学性能和铺层方法（厚度、纤维交叉方式、顺序等）；三次结构：产品结构设计--- 结构力学方法：取决于层合体的力学性能、结构几何、组合与连接方式6、增强体的定义：增强体是结构复合材料中能提高材料力学性能的组分，在复合材料中起着增加强度、改善性能的作用。

《材料结构与力学性能》考试大纲一、考试要求试卷内容分为两部分：第一部分为材料结构与缺陷；第二部分为材料力学性能。

材料结构与缺陷部分的基本要求：是应考者需全面掌握晶体材料结构及其缺陷的基本概念、基本规律、基本原理，要求能灵活运用材料结构与缺陷的基本理论综合分析材料结构与性能的相关性。

材料力学性能的基本要求是：(1)理解并掌握材料弹性变形、塑性变形与断裂等基本力学行为的宏观规律及微观本质，并进一步了解应力状态、试样几何因素以及环境因素对材料力学行为的影响；(2)熟悉材料常用力学性能指标的意义、测试原理、影响因素及其应用范围，具有按照实际工作条件和相关标准、规范等正确选择试验方法和指标进行材料测试、评价及选择材料的能力，并了解改善材料力学性能的基本方法和途径。

二、考试内容1）材料结构与缺陷部分a:晶体学基础：原子的结合键、结合能；结合键的特点、与性能的关系；晶体学的基本概念；晶面指数、晶向指数的标定；晶面间距的计算；晶体的对称性。

b:晶体结构：典型纯金属的晶体结构；合金相的晶体结构；离子晶体结构；共价晶体结构；亚稳态结构。

c:晶体缺陷：晶体缺陷的分类、结构、表征、运动特性；空位和间隙原子形成与平衡浓度；位错的基本类型与表征、位错的运动与增殖、位错的弹性性质、实际晶体中的位错；界面、相界、孪晶界；位错及位错与其他晶体缺陷的交互作用。

d:相图：相图的基本规律、分析方法与应用；分析各种类型的二元相图及其晶体的结晶过程和组织；三元相图的基本知识。

2）材料力学性能部分a:材料基本力学性能试验：(1)掌握静载拉伸试验方法与拉伸性能指标的含义及测定，熟悉典型材料拉伸变形断裂行为与应力－应变曲线；(2)熟悉压缩、弯曲、扭转试验原理、特点及应用，了解应力状态对材料力学行为的影响；(3)掌握布氏、洛氏、维氏硬度试验原理、特点及应用范围。

b:材料变形行为与变形抗力：(1)掌握弹性变形行为及其物理本质，熟悉材料的弹性常数及其工程意义；(2)熟悉材料塑性变形行为及其微观机制，了解材料物理屈服现象；(3)了解材料的理论与实际屈服强度、微观与宏观屈服应力及宏观屈服判据；(4)了解材料强化的基本途径与常用方法。

复合材料大纲一、课程名称：复合材料 Composite materials二、课程编码：三、学时与学分：24／2四、先修课程：金属材料，高分子材料，陶瓷材料五、课程教学目标1．帮助学生获得必要的复合材料科学基本知识，了解学科发展前沿，掌握探索复合材料科学基本规律的一般方法；2．引导学生接受复合材料科学知识熏陶，提高复合材料科学基本素养；六、适用学科专业材料学，材料加工七、基本教学内容与学时安排第一章复台材料概述．（1学时）第一节复合材料的发展简史第二节复合材料的定义、命名和分类一、复合材料的定义二、复合材料的分类第三节复合材料的特性第二童增强材料（4学时）第一节纤维一、有机纤维二、无机纤维三、金属与其它纤维四、各种纤维性能的比较第二节晶须第三节颗粒第四节增强材料的表面处理第三章复合理论（4学时）第一节复合原则一、材料组元的选择二、制备方法的选择第二节复合材料的界面设计原则一、界面及其类型二、聚合物基复合材料界面设计三、金属基、陶瓷基复合材料界面设计第三节复合材料界面理论一、浸润性二、界面粘结三、热残余应力四、界面相容性与不稳定性第四节界面粘结强度的测定一、宏观试验法二、单纤维试验法三、微压入试验法第五节混合定律一、连续纤维单向增强复合材料(单向层板)二、短纤维增强复合材料第四童聚合物基复合材料(PMC) （5学时）第一节概述一、PMc的发展历史二、PMC的分类第二节聚合物基体一、概述二、热固性基体三、热塑性基体第三节PMC界面一、PMc界面表征二、PMc界面特点三、PMc界面设计第四节PMC制备工艺第五节FRP的力学性能第五章金属基复台材料(MMc)（5学时）第一节概述一、MMC的历史二、MMC的分类第二节金属基体一、铝及铝合金二、钛及钛合金三、镁及镁合金第三节MMC制备工艺·第四节MMC的界面一、MMC界面类型与界面结合二、MMC界面稳定性三、MMC界面浸润与界面反应控制第五节MMC的性能（2学时）第六章陶瓷基复合材料(CMC)第一节概述第二节陶瓷基体及其粉末原料的制备第三节CMC制备工艺第四节CMC界面第五节CMC增韧机制第六节CMC的性能第七章表面改性与表面复合材料（1学时）第一节概述第二节表面复合材料的制造技术第三节表面复合材料性能评价方法第八章复合材料的最新进展展望（2学时）第一节增强相的进展第四节纳米复合材料第五节智能复合材料第六节功能梯度复合材料九、考核方式：书面考试+讨论、作业+课堂表现。

《复合材料》考试大纲
（总分100分，考试时间3小时）一、参考书目：
陈华辉主编，现代复合材料，中国物资出版社，1998
王善元，张汝光等编著，纤维增强复合材料，中国纺织大学出版社，1998
二、复习大纲：
1. 复合材料的定义与分类。

2. 纤维的制备方法。

3. 增强体与基体的作用和种类。

4. 复合材料制备方法。

5. 复合材料增强体增强和增韧机理。

6. 复合材料复合原理。

7. 复合材料的显微结构。

8. 复合材料的性能、应用范围和发展前景。

三、复习重点：
1.增强体的种类和增强原理和机制
2.各类复合材料的定义和应用背景
3.复合材料的重要性能，特别是力学性能等
4.传统复合材料的制备工艺方法有哪些？
5.影响复合材料性能的因素以及相应的工艺改进措施等。

6.复合材料的界面效应，纤维拔出效应等。

6.复合材料的发展方向。

7.现代复合材料制备新方法。

金属基复合材料复习大纲一．内生增强的金属基复材的特点.答：1.增强体试从金属体中原位形核、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.省去了增强体单位合成、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，可较大程度地提高材料的强度和弹性模量。

补：外加增强的金属基复材的特点：1.颗粒表面有污染；2.界面结合差；3.润湿性。

二.金属基复材的特点.答：1.高比强度、高比模量；2.导热、导电性能；3.热膨胀系数小，尺寸稳定性好；4.良好的高温性能；5.耐磨性好；6.良好的疲劳性能和断裂韧度；7.不吸潮，不老化，气密性好。

三.增强体的作用.答:传递作用承受力，提高金属基体的强度、模量、耐热性、耐磨性等性能。

四.金属基复材增强体应有的基本特性.答:1.增强体具有能明显提高金属基体某种所需特性的性能；2.增强体应具有良好的化学稳定性；3.与金属有良好的浸润性。

五.选择增强体的原则.答：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。

六.碳纤维制造的过程.答：1.拉丝：可用湿法、干法或者熔融状态三种中任意一种方法进行； 2.牵伸：在室温以上，通常是在100~300℃范围内进行，W.Watt 首先发现结晶定向纤维的拉伸效应，而且这效应控制着最终纤维的模量； 3.稳定：通过400℃加热氧化的方法。

这显著地降低所有的热失重，并因此保证高度石墨化和取得更好的性能。

4.碳化：在1000~2000℃范围内进行； 5.石墨化：在2000~3000℃范围内进行。

第一章复合材料1复合材料的定义：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。

从复合材料的组成与结构分析，其中有一相是连续的称为基体相，__________ 而另一相为分散的、被基体包容的称为增强相。

增强相与基体之间有一个交界面称为复合材料界面，界面附近一个结构与性能发生变化的微区称为界面相丄此，复合材料是由基体相、增强相和界面相组成的。

2、复合材料的特点：（1）复合材料的组分和相对含量是由人工选择和设计的；（2）复合材料是以人工制造而非天然形成的（区别于具有某些复合材料形态特征的天然物质）；（3）组成复合材料的某些组分在复合后仍然保持其固有的物理和化学性质（区别于化合物和合金）；（4）复合材料的性能取决于各组成相性能的协同。

复合材料具有新的、独特的和可用的性能，这种性能是单个组分材料性能所不及或不同的；（5）复合材料是各组分之间被明显界面区分的多相材料。

3、混杂复合材料：两种或两种以上增强体同一种基体制成的复合材料。

可以看成是两种或多种单一纤维或颗粒复合材料的相互复合，即复合材料的“复合材料”。

4、①结构复合材料定义：主要用于制造受力构件。

结构复合材料主要是作为承力结构使用的复合材料，是由能承受载荷的增强体组元与能联接增强体成为整体承载同时又起分配与传递载荷作用的基体组元构成。

②功能复合材料定义：指具备各种特殊物理与化学性能的材料。

例如：声、光、电、磁、热、耐腐蚀、零膨胀、阻尼、摩擦、屏蔽或换能等。

5复合材料的应用：航空航天工业运输工业建筑和国民公共建筑化学工业运动与娱乐器材海洋应用机械工业消费产品电子电器行业6复合效应的实质：原相材料及其所形成的界面相互作用相互依存相互补充的结果。

复合效应包括混合效应和协同效应7、聚合物化学分解包括：热降解辐射降解生物降解力学降解不饱和聚酯5、定义：不饱和聚酯是不饱和二元羧酸（或酸酐）和饱和二元羧酸〔或酸酐）组成的混合酸，与多元醇缩聚而成的，具有酯键和不饱和双键的线型高分子化合物。

第一章：1.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特点: “取长补短, 协同作用”；可设计性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要求进行材料的设计和制造可制成所需的任意形状产品, 可避免多次加工工序2.决定性能的因素: 增强材料的性能、含量及分布情况基体材料的性能、含量增强材料与基体材料的界面结合情况成型工艺和结构设计3.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, 耐烧灼性好, 有良好的摩擦性能, 包括良好的摩阻特性及减摩特性, 高度的电绝缘性能, 优良的耐腐蚀性能, 有特殊的光学、电学、磁学特性缺点: 耐高温性能、耐老化性能、材料强度一致性有待于进一步提高。

成型方法: 糊成型、模压成型、缠绕成型、注射成型、挤拉成型第二章：2.碳纤维制造方法: 气相法、有机纤维碳化法气相法: 在高温惰性气氛中将小分子有机物（烃或芳烃）沉积成纤维。

用于制造晶须, 短纤维；不能得到连续长丝有机纤维碳化法为: 将有机纤维经过稳定化处理变成耐焰纤维, 而后在惰性气氛中于高温下进行焙烧碳化, 使有机纤维失去部分碳和其它非碳原子, 形成以碳为主要成分的纤维状物碳纤维原料: 天然纤维、再生纤维、合成纤维有机纤维碳化法:以粘胶纤维为原料制造碳纤维: 以粘胶纤维为原料制造碳纤维。

环状分子结构（不熔融）很强的分子内、分子间氢键可以直接进行碳化处理缺点: 纤维的性能平衡性比较差；弹性系数比较大, 强度较低碳化收率较低（20%-30%）以聚丙腈（PAN）为原料制造碳纤维预氧化和碳化生产周期长；成本高；强度低原因: 存在大量-CN基团, 分子间作用力强以沥青为原料制造碳纤维:有丰富的原料来源；属综合利用；可降低成本；产率达到80%-90%。

➢原料: 石油沥青、煤焦沥青、聚氯乙烯沥青➢分类: 各向同性沥青、各向异性沥青沥青的组成: 含有多种芳烃的低分子量缩聚物芳纶纤维对位Kevlar高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、低密度的新型有机纤维应用: Kevlar增强塑料、轮胎、三角皮带、同步带Kevlar-29: 绳索、电缆、涂漆织物、带和带状物、防弹板、防弹头盔Kevlar –49: 航空、航天、国防、造船等部门应用的各类复合材料的增强材料（火箭发动机壳体、飞机部件）间位纤维➢耐高温性能好；抗氧化性, 耐水性好；➢耐化学试剂性能好；耐磨和耐多次曲折性好；➢不易燃烧, 具有自熄性用途: 易燃易爆环境的工作服第三章1.三大树脂:不饱和树脂:固化阶段:凝胶阶段, 从加入促进剂后到树脂变成凝胶状态的一段时间（固化过程中最重要的阶段）影响凝胶时间的因素:阻聚剂、引发剂和促进剂的加入量；环境温度和湿度；树脂的体积；交联剂蒸发损失量硬化阶段, 从树脂开始凝胶到树脂达到一定硬度, 能把制品从模具上取下为止的一段时间完全固化阶段：通常在室温下进行, 并用后处理的方法加速2.环氧树脂:固化剂: 凡能与环氧树脂中环氧基或羟基发生反应使树脂固化的物质统称为固化剂或硬化剂按工艺历程分类:含有活泼氢的化合物、离子型引发剂、交联剂按工艺历程分类:含有活泼氢的化合物、离子型引发剂、交联剂3.: 特点: 耐热性好, 能耐瞬时超高温；阻燃, 发烟率低；电性能良好；耐腐蚀性好；原料来源充足, 价格低廉缺点: 必须高压（高温）成型；机械强度较差, 性脆应用: 大量用于粉状压层、短纤维增强材料, 内饰材料少量应用于玻璃纤维复合材料, 耐烧蚀材料在碳纤维和有机纤维复合材料中很少使用4.聚酰亚胺树脂:半梯型结构的聚合物, 高温老化时环的一部分断裂后开环, 而避免主链断裂, 使主链断裂的几率减小特点: 突出的耐热性及热稳定性和氧化稳定性；优异的力学、介电性能、尺寸稳定性、耐辐射、耐油、耐摩擦、耐磨耗性能良好的化学稳定性和粘结性等缺点: 对碱和过热蒸汽不稳定, 易水解脆性较大可加工性差应用: 航空、航天器及火箭部件, 汽车工业, 电子、电工领域5.热固性树脂:缩聚型（行为似热固性树脂）: 芳香二酐和芳香二胺两步法制备加聚型（热固性树脂）: 由含不饱和端基的分子量较低并已预先酰亚胺化的化合物制备热塑性（热塑性树脂）：含有柔性链节或氟取代基, 结构上和合成路线与缩聚型相似第四章：1界面: 定义: 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, 具有一定厚度。