第6章 复 合 材 料

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4） 电磁波屏蔽材料 ： 应选用含有导电性功能剂的树脂 ） 电磁波屏蔽材料： 基复合材料。 基复合材料。 5）化工防腐蚀的复合材料 ） 对于酸性介质：用中碱玻璃纤维为增强体和耐酸性良好 对于酸性介质： 的树脂(如乙烯基酯树脂 为基体 的树脂 如乙烯基酯树脂)为基体； 如乙烯基酯树脂 为基体； 对于碱性介质： 对于碱性介质：宜采用无碱玻璃纤维为增强体和耐碱性 良好的树脂(如胺固化环氧树脂 。 良好的树脂 如胺固化环氧树脂)。 如胺固化环氧树脂
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主要的功能效果和对应的功能体
功能效果 滞燃性 难燃性 难磨耗性 功 能 体
碳酸钙、滑石粉、 碳酸钙、滑石粉、亚硫酸钙 氢氧化铝、氢氧化镁、三氧化二锑、 氢氧化铝、氢氧化镁、三氧化二锑、碱 式碳酸钠铝 石墨、二硫化钼、 石墨、二硫化钼、碳纤维
导电性、 炭黑、石墨、碳纤维、铝粉、铝纤维、 导电性、电磁波 炭黑、石墨、碳纤维、铝粉、铝纤维、 黄铜纤维、银粉 屏蔽性 黄铜纤维、 高铁酸钡、高铁酸锶、高铁酸镍、 高铁酸钡、高铁酸锶、高铁酸镍、γ磁 性 Fe2O3、钕铁硼粉 铁粉、铅粉、氧化铁 铁粉、铅粉、 隔音性 导热性 压电性 铝粉、石墨、铝纤维、 铝粉、石墨、铝纤维、氧化铍 钛酸铅、 钛酸铅、锆酸铅
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1 绪 论
一、复合材料的起源： 复合材料的起源：
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二、复合材料的定义 1、定义 、 由两种或两种以上不同性质 的单一材料， 的单一材料，通过不同复合 方法所得到的宏观多相材料。 方法所得到的宏观多相材料。
2、复合材料区别于任意混合材料的一个主要特征 、 多相结构存在着复合效应 3、复合材料相区尺寸的界定 、
23增强效果增强体粒状片状纤维状弯曲强度弯曲模量硅酸钙滑石粉云母玻璃纤维碳纤维芳纶拉伸强度拉伸模量玻璃纤维碳纤维芳纶热变形温度尺寸稳定性碳酸钙滑石粉云母玻璃纤维碳纤维芳纶压缩强度云母玻璃纤维碳纤维芳纶主要的增强效果和对应的功能体24主要的功能效果和对应的功能体功能效果氢氧化铝氢氧化镁三氧化二锑碱式碳酸钠铝难磨耗性石墨二硫化钼碳纤维导电性电磁波屏蔽性炭黑石墨碳纤维铝粉铝纤维黄铜纤维银粉钕铁硼粉隔音性铁粉铅粉氧化铁导热性铝粉石墨铝纤维氧化铍压电性253界面界面界面效应对复合材料性能的巨大影响正是复合材料区别于一般混合材料的重要标志

总论 复合材料的基体材料 复合材料的增强材料 复合材料的界面 聚合物基复合材料 金属基复合材料 碳/碳复合材料
第一章
总 论
1.1 发展概况
1.2 复合材料定义、命名 和分类 1.3 复合材料的基本性能
第一章 总 论
1.1 发展概况
材料发展历史： 石器、铜器、铁器时代等 实现生产、科学目的： 新材料研究 材料科学历史： 四十多年
问 题： （1）复合产物能否为液体或气体？ （2）复合材料是不是只能是一个
连续相与一个分散相的复合？
1.2.2 命名
例：玻璃纤维增强树脂基复合材料命名
玻璃钢 玻纤增强塑料、玻璃塑料、玻璃布 层压板、玻璃纤维复合材料
命名原则：
增强材料+基体材料+复合材料
例：碳纤维环氧树脂复合材料 书写： 碳/环氧复合材料
亚短钢纤维（长度40—60mm) 短钢纤维（长度20—35mm) 超短钢纤维（长度＜15mm)
横截面形状：圆形、矩形截面 钢纤维主要品种：不锈钢、低碳钢
图 15
高架桥
1.3.6 三种复合材料性能比较 （1）使用温度、硬度 使用温度： CMC >MMC > PMC 硬 度: CMC >MMC > PMC
纤维增强树脂基复合材料：
● 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
裂纹扩展路径曲折、复杂
图12 三种材料疲劳性能比较
1—碳纤维复合材料
3—铝合金
2—玻璃钢
金属疲劳强度=20—50%抗张强度
碳纤维复合材料疲劳强度=
70—80%抗张强度
（3）减振性能好 影响自振频率因素：
1.3.2 聚合物基复合材料及主要性能

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偏重于考虑复合材料的结构，诸如： （１）复合材料是两种或多种材料在宏观尺度上组合而成的
一种有用的材料。 （２）复合材料就是两种或两种以上的不同化学性质或不同
组织相的物质，以微观或宏观的形式组合而成的材料。 （３）复合材料是不同于合金的一种材料，在合金中，每一
种组分都保留着它们独立的特性，而构成复合材料时，仅取它 们的优点而避开其缺点，从而获得一种改善了的材料。
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国外还常用英文编号来表示，如MMC（Metal Matrix Composite）表示金属基复合材料，FRP（Fiber Reinforced Plastics）表示纤维增强塑料，而玻璃纤维/环 氧则表示为GF/Epoxy, 或G/Ep(G-Ep)
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３、 复合材料的分类
随着材料品种不断增加，人们为了更好地研究和使用材 料，需要对材料进行分类。
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上述复合材料的定义较易被普遍接受，它不仅明确指 出复合材料是“通过人工复合的”和“有特殊性能的”材 料，而且还指明了复合材料的组分、结构特点及与其他种 材料（如简单混合物、化合物、合金）的特征区别。
根据上述复合材料的定义，复合材料应不包括自然形 成的具有某些复合材料形态的物质、化合物、单相合金和 多相合金。
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目录
第一章 总论
第二章 复合材料的基体材料
第三章 复合材料的增强材料
第四章 复合材料的界面
第五章 复合材料的成型工艺
第六章 金属基复合材料
第七章 陶瓷基复合材料
第八章 复合材料基本特性、应用及其研究现状
第九章 功能复合材料
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第一章 总论
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材料分类：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料 各有千秋 扬长避短
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复合材料疲劳性能测试的应用
航空航天领域
测试材料在复杂的 载荷条件下的疲劳
性能
海洋工程
测试材料在海洋环 境下的疲劳性能
公路桥梁工程
测试材料在长期载 荷作用下的疲劳性
能
● 04
第4章 复合材料环境适应性 测试方案
环境适应性测试的意义
环境适应性是指材料或产品在各种环境条件下的适应能力。 环境适应性测试的主要目的是为了评估产品在复杂的外部环 境因素影响下的稳定性和可靠性。
疲劳性能测试的注意事项
试验条件选择
选择合适的疲劳加载方式 选择合适的载荷频率 选择合适的载荷幅值
试验结果判定标准
根据材料的使用环境和使用要 求制定相应的标准 评估材料的疲劳性能是否满足 标准要求
试验数据处理方法
对试验得到的数据进行分析处 理 绘制疲劳曲线和Wohler曲线等 图表 评估材料的疲劳性能
剪切试验需要使用专门的剪切 试验机和夹具，且试样尺寸和 形状需符合标准 试验过程中应注意安全，避免 误操作导致事故 试验过程中需要控制试验环境 的温度、湿度等因素，以避免 对试验结果的影响
结尾
以上介绍了复合材料在不同状态下的力学性能测试方法，这 些测试方法是评价复合材料力学性能的重要手段。希望本文 可以对复合材料的研究和应用提供一些参考。
环境适应性测试的分类
原子氧辐照测 试
原子氧辐照测试主 要用于模拟低轨道 卫星的空间环境
热水循环测试
热水循环测试主要 用于评估产品在高 温、高湿环境下的
稳定性
盐水喷淋测试
盐水喷淋测试主要 用于评估产品在海 洋环境下的耐腐蚀
性
氧气辐照测试
氧气辐照测试主要 用于评估产品在高 空气候下的稳定性