复合材料原理复习重点

考试要求1、考试要求：笔试，主要包括概念、主要公式及推导、原理图和计算题等形式问题；可带计算器，计算和推导要求有必要的过程；2、看清题的每个问题，概念要清晰、计算要准确；3、请给助教留好联系方式，以便通知考试时间和地点。

复习要点一、基本概念和理论1、非均匀性、各向异性以及正交各向异性的含义。

2、复合材料层合板的典型力学特点，能否举例说明，复合材料的高比强度、高比刚度的优势。

3、掌握几种典型纤维的力学性能。

4、用工程常数表示正交各向异性材料的柔度矩阵。

6、简单层板在任意方向上的应力-应变关系6、正交各向异性简单层板的最大应力、最大应变、蔡-希尔、霍夫曼准则等强度理论表达式及其特点。

7、等强度纤维模型（强度-纤维体积分数示意图、公式及相应的解释）。

8、经典层合理论的基本假设及其A、B、D刚度矩阵表达式。

9、层合板强度分析程序的主要步骤。

10、层间应力产生的原因及危害。

11、复合材料层合板的弯曲、屈曲和振动问题主要解决什么，哪些问题值得关注。

12、Halpin-Tsai计算公式及特点。

二、重点复习题1、利用最小余能原理，证明复合材料弹性模量的下限2、利用材料力学分析方法，推导简单层板弹性模量E1、E2的细观力学表达式3、对每一层性质和厚度都相同，按[0,45,-45,90]s 铺设的层合板来说，下面三个刚度矩阵哪些项为零？4、判断：●层合板层数的增加总会提高X方向或Y方向的轴向刚度●对于力学载荷，A矩阵与叠层顺序无关●对平衡铺层的层合板，刚度矩阵中D16和D26项总是零（平衡铺层：对每一个+α铺层，总存在一个具有相同厚度和材料性质的-α铺层）●[90]10 层合板的轴向刚度Ex比[90]4 层合板的大●对称层合板的D11 和D22具有相同的值5、对于下面铺层的层合板，选择每组正确的一项层合板对称中面层合板对称中面6、什么角度的铺层添加到下面层合板中可以消除拉伸载荷引起的剪切变形7、如果想得到最大的D66，如何改变层合板的铺层顺序8、[0°/±θ/90°]s铺层的层合板A16、A26是否为零；D16和D26的含义是什么？增添什么样的铺层可以减小D16和D269、请简要描述一种典型复合材料制备工艺及采用该工艺制备的典型产品和其力学特点；举例说明先进复合材料在国防、航空、航天领域的应用和作用（注意不涉密）。

复合材料（第二版）知识点复习第一章概论1.1物质与材料材料：具有满足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）发展的四大阶段：石器时代→青铜时代→铁器时代→人工合成时代1.2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组分保留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应形成过渡层，是一种多相材料简述复合材料的特点。

①比强度、比模量大②耐疲劳性能好，聚合物基复合材料中，纤维与基体的界面能阻止裂纹的扩展，破坏是逐渐发展的，破坏前有明显的预兆。

③减震性好，复合材料中的基体界面具有吸震能力，因而振动阻尼高。

④耐烧蚀性能好，因其比热大、熔融热和气化热大，高温下能吸收大量热能，是良好的耐烧蚀材料。

⑤工艺性好，制造制品的工艺简单，并且过载时安全性好。

1.3组成与命名以增强体和基体共同命名时：玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料p、w、f下标→颗粒、晶须、纤维M MCs金属基复合材料，聚合物基复合材料PMCs, 陶瓷基复合材料CMCs1.4分类按基体：聚合物基，金属基，无机非金属基（陶瓷、玻璃、水泥、石墨）复合材料按纤维增强体种类：玻璃纤维、碳纤维、有机纤维、陶瓷纤维按增强体形态：连续纤维，短纤维，颗粒，晶须增强近代的复合材料以1942年制出的玻璃纤维增强塑料为起点第二章增强体2.1增强体（起到增韧、耐磨、耐热、耐蚀等提高和改善性能的作用）纤维是具有较大长径比的材料，具有较高的强度，良好的柔曲性，高比强度，高比模量，与基体相容性好，成本低工艺学好2.1.1玻璃纤维：非晶型无机纤维，二氧化硅（形成骨架，高熔点）和其他元素的碱金属氧化物（二氧化硅提高GF化学稳定性，碱金属降低熔点和稳定性，改善制备工艺）①性能→力学：无屈服无塑性，脆性特征，拉伸强度高，模量较低，直径越小，长度越短，含碱量越低，拉伸强度越高，与水作用强度降低→热性能：耐热性较高，玻璃纤维热处理使微裂纹增加，强度降低→电性能：电绝缘性能优，在纤维表面涂石墨或金属成为导电纤维→玻璃耐酸碱、有机溶剂性能好，玻璃纤维耐蚀性能变差E无碱玻璃纤维：绝缘，机械性能强，耐水性好C中碱玻璃纤维：耐酸性好（酸与硅酸盐生成氧化硅保护膜），耐水性差，A有碱玻璃纤维②结构：微晶结构假说和网络结构假说，GF为无定形结构，三维网状结构，各向同性。

复合材料特点【】按化学组成（或基本组成）分类：1金属材料2. 无机非金属材料3. 高分子材料（聚合物）4. 复合材料【】复合材料的定义:复合材料由两种或两种以上不同性质的单一材料，通过不同复合方法得到的宏观多相材料。

是多相材料，主要包括基体相和增强相。

基体相是连续相材料，作用是把改善性能的增强相材料固结成一体，并传递应力；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。

复合材料既保持原材料的重要特色，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。

【】复合材料分类 ( 1）基体种类树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料。

（2）增强材料形状：颗粒、晶须、纤维、织物类型: 无机和有机材料（3）用途结构复合材料（增强体主要起承受载荷的作用，而基体起连接增强体，传递载荷，分散载荷的作用）、功能复合材料功能体赋予材料一定的物理化学功能，而基体主要起连接作用）【】复合材料特点：（1）可设计性复合材料的力学、热、电、声、光等物理化学性能都可通过组分材料的选择、界面控制等设计手段达到。

（2）材料与结构的一致性复合材料的构件与材料同时形成。

（3）存在复合效应区别于任意混杂材料复合材料的性能不是其组分材料性能的简单叠加，可以产生新的性能。

【】复合材料性能的优点; 密度低, 高比强度、高比模量,电绝缘性好，透波材料, 耐疲劳性能好,耐化学物质腐蚀 , 缺点：不耐高温，不易回收利用.【】复合效应 1, 线性效应: 平均效应平行效应互补效应相抵效应2, 非线性效应 ;相乘效应诱导效应共振效应系统效应【】材料的复合效果 1 组分效果只把组分的相对组成作为变量，不考虑组分的几何形态、分布状态和尺度等复杂变量影响时产生的效果。

2 结构效果①几何形态（形状）②分布状态③尺度 3 界面效果界面是影响基体与增强体或功能体复合效果的主要因素。

界面结构(物理和化学结构)的变化会引起复合材料性能的明显变化。

1、复合材料：由两种或两种以上不同性质的单一材料，通过不同复合方法所得到的宏观多相材料。

分类：（基体材料不同）无机非金属基复合材料、聚合物基复合材料、金属基复合材料；（工程应用的角度）结构复合材料、功能复合材料。

2、复合材料：是以一种材料为基体(Matrix)，另一种材料为增强体(reinforcement)组合而成的材料。

分类：（按其组成分）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）纤维复合材料、夹层复合材料、细粒复合材料、混杂复合材料。

3、纺织复合材料：如果复合材料的组分中含有纤维、纱线或织物，则称之为纺织复合材料。

4、碳纤维：是由90%以上的碳元素组成的纤维。

性能特点：碳原子结构最规整排列的物质是金刚石，碳纤维结构近乎石墨结构，比金刚石结构规整性稍差，具有很高的抗拉强度，它的强度约为钢的四倍，密度为钢的四分之一。

同时具有耐高温、尺寸稳定、导电性好等其他优良性能。

5、陶瓷纤维：新型功能性陶瓷纤维，是通过添加和配合不同种类的陶瓷微粉，采用不同方法制作而成。

（1）防紫外线纤维纤维织物防紫外线整理方法主要有两种：①使用紫外线吸收剂对织物或纤维进行处理。

它主要通过吸收紫外线并进行能量转换，将紫外线变成低能量的热能或波长较短的电磁波，从而达到防紫外辐射的目的。

②利用陶瓷微粉与纤维或织物结合。

增加表面对紫外线的反射和散射作用，以防紫外线透过织物而损害人体皮肤，其中没有光能的转化作用。

这些无机组分与紫外线吸收剂相比，每单位重量的紫外线吸收效果虽稍小，但光热稳定性、耐久性等优良。

此外，紫外线吸收剂与陶瓷微粉在纤维或织物上同时应用，则相互还有增效，防护效果更为优越。

（2）保温纤维①蓄热保温纤维：是一种可吸收太阳辐射中的可见光与近红外线，且可反射人体热辐射，具有保温功能的阳光蓄热保温材料。

用该纤维制成的服装，平时穿着时装内温度比传统服装高出２～８℃，即使在湿态下也有良好的吸光蓄热性能。

复合材料考试重点1、复合材料的概念：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。

a.性能—取长补短,协同作用；b.基体—连续相2、聚合物基复合材料:1)、热固性聚合物基复合材料性能特点：(1)比强度、比模量高。

(2)加工性能好(流动性好)，可采用手糊成型、模压成型、缠绕成型、注射成型和挤拉成型等。

(3)过载安全性好：过载而有少数纤维断裂时，载荷迅速重，新分配到未破坏的纤维上。

（4）可具有多种功能性：耐烧蚀性、摩擦学性能、电绝缘性、耐腐蚀性、特殊的光、电、磁学性能。

2）、热塑性聚合物基复合材料性能特点：断裂韧性好；可重复再加工。

3、金属基复合材料特点：导电、导热、耐高温、抗老化好。

4、无机非金属基复合材料特点：耐高温(>1000℃)，耐磨，强度高，硬度大，抗氧化，耐化学腐蚀，热膨胀系数小，但是脆性大。

5、复合材料的增强材料分类：纤维及其织物、晶须、颗粒。

特点：提高抗张强度和刚度、减少收缩，提高热变形温度和低温冲击强度等。

6、芳纶纤维(PPT A：聚芳酰胺纤维)-----聚对苯二甲酰对苯二胺，通过液晶纺丝方法制成，分子链伸直平行排列结且晶度很高。

性能特点：1）、芳纶纤维的力学性能：拉伸强度高，冲击性能好，弹性模量高，断裂伸长高，密度小，有高的比强度与比模量；2）、热稳定性: 180℃下可长期使用；低温下(-60℃)不发生脆化亦不降解, T>487℃时，不熔化，但开始碳化→高温下直至分解也不变形；3）、化学性能:耐介质性良好,但易受酸碱侵蚀,耐水性不好。

7、聚乙烯纤维（Polyethylene, PE）优点：高比强度、高比模量以及耐冲击、耐耐腐蚀、耐紫外线、耐低温、电绝缘等。

缺点：熔点低、易蠕变。

8、高强高模PE纤维：又叫超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维。

与碳纤维、芳纶并称为当今世界三大高科技纤维。

性能特点：强度更高；质量更轻，密度只有0.97g/cm ；化学稳定性更好；具有很好的耐候性；耐低温性好，使用温度可以低至-150℃。

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。

填空1强度材料在外力作用下抵抗永久形变或断裂的能力。

2 比强度材料极限强度与密度的比值。

3模量材料在弹性变形阶段，应力与应变成正比例关系，比例系数为模量。

4 比模量模量与密度的比值。

5复合后的产物为固体时才称为复合材料，若复合产物为液体或气体时就不称为复合材料。

6用两种或两种以上纤维增强同一基体制成的复合材料称为混杂复合材料。

7 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8 按材料作用分类结构复合材料功能复合材料9 连续纤维增强金属基复合材料，在复合材料中纤维起着主要承载作用。

10 水泥混凝土制品在压缩强度、热能等方面具有优异的性能，但抗拉伸强度低，破坏前的许用应变小，通过用钢筋增强后，一直作为常用的建筑材料。

11 在连续纤维增强金属基复合材料中基体的主要作用应是以充分发挥增强纤维的性能为主。

12非连续增强金属基复合材料，基体是主要承载物，基体的强度对非连续增强金属基复合材料具有决定性的影响。

13 铁、镍元素在高温时能有效地促使碳纤维石墨化，破坏了碳纤维的结构，使其丧失了原有的强度，做成的复合材料不可能具备高的性能。

14 结构复合材料的基体大致可分为轻金属基体和耐热合金基体两大类。

15 连续纤维增强金属基复合材料一般选用纯铝或含合金元素少得单相铝合金，而颗粒、晶须增强金属基复合材料则选择具有高强度的铝合金。

16用于1000℃以上的高温金属基复合材料的基体材料主要是镍基、铁基耐热合金和金属间化合物，较成熟的是镍基、铁基高温合金。

17 无机胶凝材料主要包括水泥、石膏、菱苦土和水玻璃等。

18 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是不利的。

19常用的陶瓷基体主要包括玻璃、玻璃陶瓷、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷等。

20 复合材料中的基体有三种主要的作用：把纤维粘在一起；分配纤维间的载荷；保护纤维不受环境影响。

21 降解指聚合物主链的断裂，它导致相对分子质量下降，使材料的物理力学性能变坏。

复合材料复习资料《复合材料学》作业1.常见的材料强化途径都有哪些？请分别进行简要的论述固溶强化、细晶强化、析出强化、弥散强化、形变强化、相变强化。

【固溶强化】溶入固溶体中的溶质原子产生晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。

在溶质原子浓度适当时，可提高材料的强度和硬度，而其韧性和塑性却有所下降。

【细晶强化】通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法称为细晶强化，符合霍尔-佩奇公式σs=σ0+kd-1/2第二相粒子强化包括析出强化和弥散强化。

析出强化（时效强化）：指金属在过饱和固溶体中溶质原子偏聚区和（或）由其脱溶出微粒弥散分布于基体中而导致硬化的一种热处理工艺。

弥散强化的实质是利用弥散细微粒阻碍位错的运动，从而提高材料的力学性能。

【形变强化】金属材料冷变形时强度和硬度升高.而塑性和韧性降低的现象。

【相变强化】它不是一种独立的强化机制，实际上是固溶强化、弥散强化、形变强化和细晶强化的综合效应。

2.碳钢的常用热处理工艺有哪些？主要操作方法及目的？有退火、正火、回火、淬火。

【退火】将钢件加热到一定的温度，并保温一定时间，然后，以相对缓慢的速度冷却（随炉或埋沙）到室温，得到接近平衡状态的显微组织的热处理。

【目的】a）均匀化学成分及组织，细化晶粒b）调整硬度，消除内应力和加工硬化，改善成形和切削加工性能c）为淬火做好组织准备【正火】将钢加热到奥氏体区完全奥氏体化，然后出炉进行空冷，以得到珠光体类(索氏体)组织的热处理。

【目的】a）改善低碳钢和低碳合金钢的可加工性能b）作为最终热处理，提高工件力学性能c）作为中碳和低合金结构钢重要零件的预备热热处理d）消除热加工缺陷【回火】将淬火钢件重新加热到Ac1以下的温度，保温，然后冷却的一种热处理形式。

【目的】a）降低或消除内应力，防止工件开裂变形b）减少或消除残余奥氏体，稳定工件尺寸c）调整内部组织和性能，满足工件使用要求【淬火】加钢加热到奥氏体转变区进行奥氏体化（亚共析钢加热到Ac3以上，过共析钢加热到Ac1以上），保温一定时间，然后以大于淬火临界冷却速度进行冷却，使奥氏体发生非平衡转变，得到马氏体或贝氏体等非平衡组织的热处理工艺。

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。

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。

复合材料知识点总结一、复合材料的分类根据复合材料中各种材料所起的作用不同，复合材料可以分为增强复合材料和基体复合材料。

增强材料一般用于提高复合材料的力学性能，例如增加复合材料的强度、硬度、耐热性、耐腐蚀性等；而基体材料则用于提供基本的形状和结构，比如塑料、橡胶、树脂等。

根据增强材料的种类不同，复合材料可以分为纤维增强复合材料和颗粒增强复合材料。

纤维增强复合材料的增强材料是纤维，可以是碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等；颗粒增强复合材料的增强材料则是颗粒，可以是金属颗粒、陶瓷颗粒、碳纳米颗粒等。

根据不同的基体材料，复合材料可以分为有机基复合材料和无机基复合材料。

有机基复合材料的基体材料是有机物质，比如树脂、塑料、橡胶等；无机基复合材料的基体材料是无机物质，比如金属、陶瓷、玻璃等。

二、复合材料的特点1. 高强度：复合材料中的增强材料可以有效地提高材料的强度，使其具有更高的拉伸、压缩、弯曲等强度。

2. 轻质：由于增强材料通常采用纤维和颗粒等轻质材料，所以复合材料通常具有很高的强度和刚度，同时重量较轻。

3. 耐热耐腐蚀性：纤维增强复合材料由于采用高强度的纤维材料，具有很好的耐热性和耐腐蚀性，可以在较高温度和腐蚀环境下长时间使用。

4. 成形性好：复合材料可以通过挤压、注塑、压制等多种成型方法加工成各种形状，适用于各种复杂的结构。

5. 良好的设计性：通过改变复合材料中的增强材料的种类、形状、分布、比例等来调节和改变材料的力学性能，可以根据需要进行定向设计。

6. 良好的防护性：复合材料可以通过增加增强材料和基体材料的层数、厚度和结构来增强材料的防护性，有较好的抗冲击、防弹、防爆性能。

三、复合材料的制备工艺1. 纤维增强复合材料的制备工艺（1）手工层叠法：将预先浸渍结合的纤维连续层叠到工件模具内，在每一层的纤维层之间涂覆树脂黏合剂，然后将所有层放置在加压机中，施加适当的压力和温度，使树脂固化。

（2）自动层叠法：采用机械装置将预先浸渍结合的纤维连续层叠到工件模具内，然后使用自动化设备完成树脂涂布和固化过程。

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。

《复合材料》课程学习知识点1、复合材料的概念与内涵？复合材料的分类及特点？•1、什么是复合材料？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。

例如：分类及特点见P4-P62、玻璃纤维表面处理的作用（浸润剂、偶联剂）。

• 1. 浸润剂的作用玻璃纤维突出的弱点：较脆而且不耐磨，纤维之间的摩擦系数大。

在拉丝和纺织过程中，纤维就难免出现断裂现象，而且刚拉出的纤维容易受到空气中水蒸汽的侵蚀，使其强度下降。

浸润剂的作用：使多根单丝集中成股，增加原纱的耐磨性和提高拉伸强度；保护纤维免受大气和水分的侵蚀作用。

偶联剂是一种高分子化合物，这种化合物一般都含有两部分性质不同的基团。

一种官能团能很好与玻璃纤维表面结合；另一种官能团能很好与合成树脂结合(产生共聚)。

通过表面处理剂把两种性能截然不同的物质联合起来，形成一个统一的整体。

因此，把表面处理剂叫“架桥剂”，也叫“偶联剂”。

这种中间连接作用叫架桥作用或偶联作用。

3、玻璃纤维的拉丝方法。

坩埚法拉丝、池窑漏板法拉丝坩埚法拉丝工艺生产工艺由制球和拉丝两部分组成整个拉丝过程中加球和拉丝温度控制是由自动控制装置来完成的2) 池窑漏板法拉丝工艺池窑拉丝是连续玻璃纤维生产的一种新的工艺方法。

池窑拉丝是将玻璃配合料投入熔窑熔化后直接拉制成各种支数的连续玻璃纤维。

窑拉丝与坩埚拉丝相比较，具有如下优点：1. 省去制球工艺，简化工艺流程，效率高；2. 池窑拉丝一窑可安装10块到上百块漏板，熔量大，生产能力高；3. 易实现自动化；4. 适于多孔大漏板生产玻璃钢适用的粗纤维；5. 生产的废纱便于回炉。

4、玻纤的结构与组成？玻纤性能与块状玻璃性能差异原因？结构详见:P26-P27微晶结构假说玻璃是由硅酸块或二氧化硅的“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。

复合材料：由两种或两种以上不同性质的单一材料，通过不同复合方法所得到的宏观多相材料。

主要特征：多相结构存在着复合效应。

特点：1、不仅保持原组分的部分优点，而且具有原组分不具备的特性2、区别于单一材料的另一显著特性是材料的可设计性3、材料与结构的一致性工程应用的角度分类：结构复合材料和功能复合材料复合材料的组成：A、结构复合材料：增强体：在结构复合材料中主要起承受载荷的作用；基体：起连接增强体、传递载荷、分散载荷的作用。

B、功能复合材料：基体：主要起连接作用；功能体：是赋予复合材料以一定的物理、化学功能。

界面的功能：传递应力、粘结与脱粘。

材料的复合效应线性效应：线性指量与量之间成正比关系。

非线性效应：非线性指量与量之间成曲线关系。

1)平均效应：是复合材料所显示的最典型的一种复合效应。

2)平行效应：增强体(如纤维)与基体界面结合很弱的复合材料所显示的复合效应，可以看作是平行效应。

3)相补效应：组成复合材料的基体与增强体，在性能上能互补，从而提高了综合性能，则显示出相补效应。

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

1.相乘效应：两种具有转换效应的材料复合在一起，有可能发生相乘效应。

Eg:把具有电磁效应的材料与具有磁光效应的材料复合时，将可能产生复合材料的电光效应。

2.诱导效应：在一定条件下，复合材料中的一组分材料可以通过诱导作用使另一组分材料的结构改变而改变整体性能或产生新的效应。

3.共振效应：两相邻的材料在一定条件下，会产生机械的或电、磁的共振。

4.系统效应：这是一种材料的复杂效应，至目前为止，这一效应的机理尚不很清楚。

1）、两相复合体系有l0种可能的连通性复合材料结构(0-0、0-1、0-2、0-3、1-1、1-2、1-3、2-2、2-3、3-3)；2）、三个相组成的复合体系结构有20种可能存在的连通性；3）、四个相时，它可能存在35种连通性。

第一章复合材料1-1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。

1-2复合材料的特征：可设计性；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.1-3复合材料的分类。

按性能高低分类：先进复合材料（玻璃纤维增强体复合材料）和先进复合材料（以碳，芳纶，陶瓷的纤维和晶须等高性能增强体与耐高温的高聚物，金属，石墨，陶瓷等构成的复合材料）按增强体种类分类：纤维增强体复合材料;晶须增强体复合材料；颗粒增强体复合材料；板式增强体复合材料。

1-4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。

1-5复合材料的结构设计层次。

一次结构：单层设计--- 微观力学方法二次结构：层合体设计--- 宏观力学方法三次结构：产品结构设计--- 结构力学方法单层材料的性能取决于增强相、基体相和结合界面的力学性能，增强相的含量、分布方向等。

设计内容包括正确选择原料的种类和配比。

层合体的性能：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）。

设计内容包括：对铺层方案作出合理的安排。

产品结构性能：取决于层合体的力学性能、结构几何、组合与连接方式。

设计内容：最终确定产品结构的形状、尺寸、连接方法等。

第二章增强体2-1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。

2-2增强体的特征能明显提高材料的一种或几种性能；具有良好的化学稳定性；具有良好的润湿性2-3几种典型的纤维及其特征无机非金属类(共价键)（玻璃纤维，陶瓷纤维，硼纤维，氧化铝纤维氮化硼纤维硅酸铝纤维）有机聚合物类(共价键、高分子链)（芳纶纤维）金属类(金属键)。

名词解释1.界面：复合材料中相与相之间的两相交界区称为界面；把物体与空气接触的面称为表面.2.比表面积：单位体积的物质所具有的表面积称比表面积，以As表示.3.复合材料：是指由两种或两种以上不同性质的单一材料通过一定的复合方法所得到的宏观多相材料.4.偶联剂：偶联剂是这样的一类化合物，它们的分子两端通常含有性质不同的基团，一端的基团与增强体表面发生化学作用或物理作用，另一端的基团则能与基体发生化学作用或物理作用，从而使增强体和基体很好地偶联起来，获得良好的界面粘结. 当增强体为玻璃纤维时，偶联剂主要可分为有机铬和有机硅两类：1)、有机酸氯化铬络合物类偶联剂2)、有机硅烷类偶联剂3)、新品种硅烷偶联剂：耐高温型、过氧化物型、阳离子型、水溶性、叠氮型.5.2-2型结构：是一种有两种组分材料呈层状叠合而成的多层结构复合材料.6.诱导效应：在一定条件下，复合材料中的一组分材料可以通过诱导作用使另一组分材料的结构改变而改变整体性能或产生新的效应.7.复合材料界面优化设计：是指对复合材料界面相进行设计及控制，以使整体材料的综合性能达到最优性能，包括以下几个方面：1.材料的应用要求；2.弹性模量的设计；3.界面的残余应力；4.基体与增强体的相容性；5.相间的动力学效果；6.偶联剂的性能.8.组分效果：在复合材料的基体和增强体或功能体的物理机械性能确定的情况下，仅仅把相对组成作为变量，不考虑组分的几何形态、分布状态和尺度等复杂变量影响时产生的效果称为组分效果.9.物理吸附：当固体表面的原子价已被相邻的原子所饱和，表面分子与吸附物之间的作用力是分子间引力，这类吸附称物理吸附.10.化学吸附：当固体表面原子的原子价未完全被原子所饱和，还有剩余的成键能力，在吸附剂及吸附物之间有电子转移生成化学键的吸附称化学吸附.11.表面处理：是在增强体表面涂覆上一种称为表面处理剂的物质，这种表面处理剂包括浸润剂及一系列偶联剂和助剂等物质，它有利于增强体与基体间形成一个良好的粘结界面，从而达到提高复合材料各种性能的目的.填空1.四个相组成的复合体系结构有35中可能存在的连通性.2.复合材料中，增强体与基体间最终界面的获得，一般分为接触或润湿过程和固化过程两个阶段.3.复合材料的复合效应分为线性效应和非线性效应两类.4.按化学组成，偶联剂主要可分为有机铬和有机硅两大类.5.有机硅烷中的R基团可以是双键、是双键、环氧基、氨基、长链烷基等.6.通常的研究中，习惯于把气-液、气-固界面分别称为液相表面、固相表面.7. (RO)mTi-(OX-R’-Y)n是钛酸酯偶联剂的结构通式.8.材料的传递性质是指材料在外作用场作用时，表征某通量通过材料阻力大小的物理量.9.聚合物基磁性复合材料由强磁粉、聚合物粘结剂和加工助剂三大部分组成.10.聚丙烯的改性有共聚、共混与填充增强等方法.11.晶格是表征晶体材料微观结构的基础.12.如果增强体被树脂完全浸润，液态树脂的表面张力必须低于增强体的临界表面张力.13.增强体表面的极性取决于本身的分子结构、物质结构及外场的作用.14.螯合偶联剂有螯合100型和螯合200型两种基本类型.判断题1.三氧化二锑单独使用有很强的阻燃效果.(×三氧化二锑在单独使用时几乎没有阻燃效果，但与有机卤化物并用时却具有明显的阻燃效果)2.共振效应属于线性效应.(×线性效应有平均、平行、相补、相抵；非线性效应有相乘、诱导、共振、系统)3.吸附过程是放热反应.(√)4.同轴圆柱模型主要适用于0-3型复合材料.(×1-3型)5.功能复合材料主要是以其力学性能为工程所应用.(×物理特性)6.显示平行效应的复合材料，其组成复合材料的各组分在复合材料中均保留本身的，既无制约，也无补偿.(√)7.沃兰处理剂是一种硅烷偶联剂.(×是有机酸铬络合物类偶联剂)8.复合材料界面形成过程中，一般是润湿过程完成后在进行固化过程.(×这两个过程往往是连续的，有时几乎是同时发生的)9.组成复合材料的基体与增强体，在性能上能互补，从而提高了综合性能，则显示出相抵效应.(×相补效应)10.钼化物的阻燃效果虽高于三氧化二锑但具有阻燃时发烟的特点.(×钼化物的阻燃效果虽略低于三氧化二锑，但它具有抑制燃烧时发烟的特点)11.当试样断面上被拔出的纤维表面粘附有基体树脂时，表明界面粘结强度高，破坏发生在基体中.(√)12.功能复合材料相对于结构复合材料研制周期长.(√)13.凡是具有可产生不然性气体的填料都有良好的阻燃效果.(×有效的阻燃剂须满足以下条件：产生不燃性气体的温度略低于聚合物热分解温度；在复合材料的混炼、成型温度下不产生不燃性气体)14.氢氧化铝一般不能作为热塑性和热固性聚合物的阻燃填料.(×对大多数热塑性和热固性聚合物，氢氧化铝是最常用的阻燃剂填料之一)15.RnSiX4-n是有机硅烷表面处理剂的一般结构通式，其R基团为有机基团.(√)16.玻璃纤维的处理法中，前处理法较后处理法省去了复杂的处理工艺设备，使用方便，所以是目前普遍采用的一种方法.(×目前普遍采用后处理法)17.功能复合材料主要以其声、光、电、热、磁等物理特性为工程所用.(√)18.比表面积是表面积与体积之比.(√)19.耐高温硅烷偶联剂都含有一个与Si原子直接相连的稳定的芳香环，芳香环上有一个能与树脂基体反应的官能团.(×)简答题1.吸附按作用力的性质可分为物理吸附和化学吸附：物理吸附的一般特点有：1)、物理吸附无选择性；2)、吸附在表面的可以呈单分子层，也可以是多分子层；3)、物理吸附和解吸速度都较快，易达到平衡.化学吸附的一般特点有：1)、化学吸附是有选择性的；2)、只能是单分子吸附，且不易吸附和解吸；3)、化学吸附平衡慢.2.表面张力是物质的一种特性，与表面张力有关的因素有：表面张力与物质结构、性质有关；物质的表面张力与它相接触的另一相物质有关；表面张力随温度不同而不同.3. 玻璃纤维与块状玻璃具有相似的结构，玻璃表面会产生一种表面力，此表面力与表面张力、表面吸湿性有密切关系。