复合材料基体

复合材料中的基体材料复合材料是由两种或更多种不同材料组成的材料，其中一种材料称为基体材料。

基体材料在复合材料中起到支撑和固定增强材料（通常是纤维或颗粒）的作用。

基体材料的选择对复合材料的性能和应用起着至关重要的作用。

下面将介绍一些常见的基体材料及其特点。

1.金属基体材料：金属基体材料主要是指铝、镁、钛等金属材料。

金属基复合材料具有高强度、高刚度、优良的导热性、良好的耐腐蚀性和可加工性等优点。

金属基复合材料广泛应用于航空航天、汽车工业、船舶制造和建筑等领域。

2.高分子基体材料：高分子基体材料主要是指树脂类材料，如环氧树脂、聚酯树脂、聚酰亚胺等。

高分子基复合材料具有重量轻、绝缘性能好、抗腐蚀性能好等特点。

高分子基复合材料广泛应用于航空航天、汽车工业、电子电器等领域。

3.陶瓷基体材料：陶瓷基体材料主要是指氧化铝、氧化硅、碳化硅等无机材料。

陶瓷基复合材料具有高硬度、高耐磨性、抗高温等特点。

陶瓷基复合材料广泛应用于制造耐火材料、摩擦材料和高温结构材料等领域。

4.碳基体材料：碳基体材料主要是指碳纤维、炭黑等碳材料。

碳基复合材料具有重量轻、高强度、高刚度、耐高温、导电性能好等特点。

碳基复合材料广泛应用于航空航天、汽车工业、体育器材等领域。

5.纳米基体材料：纳米基体材料主要是指纳米颗粒、纳米管、纳米片等纳米材料。

纳米基复合材料具有独特的物理、化学和力学性能，如高强度、高硬度、低摩擦系数等。

纳米基复合材料在材料科学领域具有重要的应用前景。

总之，基体材料是复合材料中重要的组成部分，其种类和性能直接影响着复合材料的性能和应用范围。

随着科技的发展，不断有新型的基体材料涌现，为复合材料的开发和应用带来了新的可能性。

复合材料的基体材
常见的复合材料基体材料包括金属、聚合物和陶瓷等。

金属基体材料是最早被应用于复合材料的基体材料之一、金属基复合材料具有高强度、刚性和导热性能，还具有优良的机械性能和良好的成型性能。

由于金属本身的导热性和良好的电导性，金属基复合材料广泛应用于热传导和电传导方面的应用，如散热器、导电线和电子器件等。

聚合物基体材料是应用最广泛的复合材料基体材料之一、聚合物基复合材料具有重量轻、加工性能好、电绝缘性好、化学稳定性好等特点。

此外，聚合物基体材料的成本相对较低，易于大规模生产。

因此，聚合物基复合材料广泛应用于航空航天、汽车工业、电子设备和建筑等领域。

陶瓷基体材料具有高强度、高硬度、高耐压性和高耐磨性等特点。

陶瓷基复合材料的主要优点是在高温和高压环境下具有出色的性能。

陶瓷基复合材料常用于高性能陶瓷刀具、高温热力设备和用于材料强化的陶瓷纤维等领域。

此外，还有一些其他的基体材料，如碳纤维基体材料和纤维增强中空玻璃基体材料等。

碳纤维基体材料具有重量轻、高强度、高弹性模量和耐腐蚀性强等特点，常用于航空航天、汽车和体育器材等领域。

而纤维增强中空玻璃基体材料以其低密度、优良的隔热性能和抗雷击性能而得到广泛应用。

综上所述，复合材料的基体材料类型丰富多样，每种材料都有其独特的优点和应用领域。

随着科技的不断进步和需求的不断增加，对基体材料的研发和应用也在不断深入，为复合材料的发展提供了更广阔的空间。

复合材料中基体和增强体的作用复合材料是由至少两种不同材料组成的材料，主要包括基体和增强体。

基体是复合材料的主体组成部分，起到支撑和固定增强体的作用。

增强体则是基体中的强化组分，负责提高复合材料的力学性能。

基体是复合材料的主要组成部分，起到支撑和固定增强体的作用。

基体通常是一种具有良好的柔韧性和强度的材料，如树脂、金属、陶瓷等。

基体的选择需要考虑复合材料的使用环境、应力要求以及成本等因素。

基体的性能决定了复合材料的整体性能，如强度、刚度、耐磨性等。

增强体是复合材料中起到强化作用的组分，通常是纤维、颗粒或片层状的材料。

增强体可以提高复合材料的强度、刚度和耐用性。

常见的增强体包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等。

增强体的选择取决于对复合材料所需的特定性能，如高强度、高刚度或高温耐受性。

基体和增强体的相互作用是复合材料性能的关键因素。

增强体的存在增加了复合材料的强度和刚度，同时还可以提高材料的耐腐蚀性和耐磨性。

基体则提供支撑和固定增强体的功能，防止其从基体中脱离。

1.机械锁定作用：基体和增强体之间的力学锁定作用是通过增强体与基体之间的相互作用力和摩擦力来实现的。

增强体的形状和分布对锁定效果起到重要作用。

2.能量转化作用：增强体能吸收和分散外部载荷作用时的能量，通过增强体和基体之间的相互作用将能量转移到基体中，从而提高了复合材料的韧性和抗冲击性能。

3.功率传递作用：增强体通过相互作用将应力传递到基体中，增加了复合材料的整体强度和刚度。

增强体的刚度和强度越高，功率传递效果越好。

4.界面作用：基体和增强体的界面对于复合材料的性能起着重要作用。

界面的结构和性质影响着基体和增强体之间的相互作用，如界面的粘着强度和亲和性。

5.互补效应：基体和增强体的不同性质和结构相互补充，共同提高了复合材料的综合性能。

增强体可以弥补基体的缺陷，提高复合材料的强度和刚度，而基体可以提供增强体所不具备的柔韧性。

综上所述，基体和增强体在复合材料中具有不可替代的作用。

第二章聚合物基复合材料的基体1．聚合物基体的作用复合材料＝基体+增强剂（填充剂）复合材料的原材料包括基体材料和增强材料聚合物基体是FRP的一个必需组分。

在复合材料成型过程中，基体经过复杂的物理、化学变化过程，与增强纤维复合成具有一定形状的整体，因而整体性能直接影响复合材料性能。

基体的作用主要包括以下四个部分①将纤维粘合成整体并使纤维位置固定，在纤维间传递载荷，并使载荷均衡；②基体决定复合材料的一些性能。

耐热性、横向性能、剪切性能、耐介质性能(如耐水、耐化学品性能)等；③基体决定复合材料成型工艺方法以及工艺参数选择等。

④基体保护纤维免受各种损伤。

此外，基体对复合材料的另外一些性能也有重要影响，如纵向拉伸、尤其是压缩性能，疲劳性能，断裂韧性等。

2．聚合物基体材料的分类用于复合材料的聚合物基体有多种分类方法，如按树脂热行为可分为热固性及热塑性两类。

热塑性基体如聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚醚砜、聚醚醚酮等，它们是一类线形或有支链的固态高分子，可溶可熔，可反复加工成型而无任何化学变化。

热固性基体如环氧树脂、酚醛树脂、双马树脂、不饱和聚酯等，它们在制成最终产品前，通常为分子量较小的液态或固态预聚体，经加热或加固化剂发生化学反应固化后，形成不溶不熔的三维网状高分子，这类基体通常是无定形的。

聚合物基体按树脂特性及用途分为：一般用途树脂、耐热性树脂、耐候性树脂、阻燃树脂等。

按成型工艺分为：手糊用树脂、喷射用树脂、胶衣用树脂、缠绕用树脂、拉挤用树脂等。

不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂及被称为三大通用型热固性树脂。

它们是热固性树脂中用量最大、应用最广的品种。

3．聚合物基体的选择对聚合物基体的选择应遵循下列原则：（１）能够满足产品的使用需要；如使用温度、强度、刚度、耐药品性、耐腐蚀性等。

高拉伸(或剪切)模量、高拉伸强度、高断裂韧性的基体有利于提高FRP力学性能。

(2)对纤维具有良好的浸润性和粘接力；(3)容易操作，如要求胶液具有足够长的适用期、预浸料具有足够长的贮存期、固化收缩小等。

复合材料中基体和增强体的作用介绍复合材料是由两种或以上不同性质的物质组合而成的材料，通过它们的共同作用，使复合材料具备了优异的性能。

其中，基体和增强体是复合材料中最基本的组成部分，它们分别起着不同的作用。

基体的作用基体是复合材料中占据主导地位的成分，它决定了复合材料的主要性能和应用范围。

基体的作用主要体现在以下几个方面：1. 提供载荷传递的功能基体承载着复合材料的整体载荷，通过自身具备的强度和韧性将载荷传递到整个复合材料中的各个增强体中，从而使得整个复合材料具备了较高的强度和刚度。

2. 提供界面支撑基体不仅要支撑增强体，还要提供增强体之间的支撑和分散应力的功能。

在复合材料中，基体与增强体之间的界面是复合材料的关键部分，它直接影响材料的力学性能和界面层的结合强度。

3. 润湿增强体基体的选择对于增强体与基体之间的相互作用至关重要。

基体能有效地与增强体进行润湿作用，使得增强体与基体之间能够更紧密地结合，从而提高复合材料的力学性能。

4. 提供化学稳定性在某些特殊环境下，复合材料需要具备较高的化学稳定性。

基体的选择要考虑到复合材料所面临的环境条件，以确保复合材料能够在恶劣的环境中保持良好的性能。

增强体的作用增强体是复合材料中起到增强材料性能的作用的组成部分。

增强体的作用主要包括以下几个方面：1. 提供强度和刚度增强体的存在使得复合材料能够具备较高的强度和刚度。

增强体一般是以纤维、颗粒、片层等形式存在，通过其自身的强度和刚度，有效地提高了复合材料的力学性能。

2. 提供方向性由于增强体具备一定的方向性，当增强体的方向与所需应力方向一致时，增强体能够发挥最佳的增强效果。

因此，增强体的方向性使得复合材料能够针对特定的应用需求进行设计和优化。

3. 提高疲劳性能增强体的存在有效地阻碍了裂纹的扩展，从而提高了复合材料的疲劳性能。

增强体能够在裂纹处分散应力，使得裂纹扩展受到一定程度的限制，从而延长了复合材料的使用寿命。

4. 提供耐磨损性能由于增强体的硬度较高，它的存在能够有效地提高复合材料的耐磨损性能。

复合材料的基体材料热塑性基体的缺点: ?、是热塑性基体的熔体或溶液粘度很高，纤维浸渍困难，预浸料制备及制品成型需要在高温高压下进行， ?、聚碳酸酯或尼龙这样一些工程塑料，因耐热性、抗蠕变性或耐药品性等方面问题而使应用受到限制。

二、热固性基体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。

(一) 热固性树脂下表为一些常用的热固性树脂其它物理性能 1(不饱和聚酯树脂 1 不饱和聚酯树脂及其特点不饱和聚酯树脂是指有线型结构的，主链上同时具有重复酯键及不饱和双键的一类聚合物。

不饱和聚酯的种类很多，按化学结构分类可分为顺酐型、丙烯酸型、和丙烯酸环氧酯型聚酯树脂。

不饱和聚酯树脂在热固性树指中是工业化较早，产量较多的一类，它主要应用于玻璃纤维复合材料。

由于树脂的收缩率高且力学性能较低，因此很少用它与碳纤维制造复合材料。

但近年来由于汽车工业发展的需耍，用玻璃纤维部分取代碳纤维的混杂复合材料得以发展，价格低廉的聚酯树脂可能扩大应用。

不饱和聚酯的主要优点是: ,、工艺性能良好，如室温下粘度低，可以在室温下固化，在常压下成型，颜色浅，可以制作彩色制品，有多种措施来调节其工艺性能等; ,、固化后树脂的综合性能良好，并有多种专用树脂适应不同用途的需要; ,、价格低廉，其价格远低于环氧树脂，略高于酚醛树脂。

不饱和聚酯的主要缺点是: 固化时体积收缩率较大，成型时气味和毒性较大，耐热性、强度和模量都较低，易变形，因此很少用于受力较强的制品中。

2 交联剂、引发剂和促进剂 a 交联剂不饱和聚酯分子链中含有不饱和双键，因而在热的作用下通过这些双键，大分子链之间可以交联起来，变成体型结构。

但是(这种交联产物很脆，没有什么优点，无实用价值。

因此，在实际中经常把线型不饱和聚酯溶于烯类单体中，使聚酯中的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。

复合材料的基体材料
复合材料的基体材料是复合材料的核心，包括基体材料和纤维材料，
是支撑和固定复合材料结构的主要材料。

市场上主要的基体材料有：金属
材料、陶瓷材料、树脂材料、橡胶材料等，其中，金属材料主要是钢材、
铝材、铜材等，陶瓷材料主要是碳化硅等陶瓷，树脂材料主要是玻璃树脂、聚氨酯树脂等，橡胶材料主要是聚氯乙烯橡胶、氯丁橡胶等。

金属材料是复合材料中最常用的基体材料，因其强度高、韧性好、耐
磨性好等特点，被广泛应用于航空航天、舰船、汽车、机械制造等领域。

除了可以直接作为复合材料的基体材料外，金属材料还可以作为复合材料
的抗剥裂固化剂和增强剂，为复合材料的抗剥裂性能和强度增加提供有效
支撑。

陶瓷材料是复合材料中热强度高、导热性好的基体材料，主要用于抗
高温高压腐蚀等领域。

陶瓷材料具有良好的耐寒性、耐热性和耐腐蚀性，
能够在极端的温度和压力条件下发挥出良好的性能。

树脂材料是复合材料中最常用的基体材料，可以提供轻量、柔韧、隔
热和耐腐蚀的性能，主要用于制造复合材料工件。

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。

复合材料基体
复合材料基体是指在复合材料中起支撑、传递载荷和保护纤维的主要成分，是
复合材料的基础结构。

复合材料基体的选择对于复合材料的性能具有至关重要的影响，因此，对于复合材料基体的研究和选用具有重要意义。

首先，复合材料基体的选择应考虑到其与纤维的粘结性能。

粘结性能直接影响
着复合材料的强度和韧性。

若基体与纤维的粘结性能不佳，容易导致复合材料的层间剥离和断裂，从而降低了复合材料的整体性能。

因此，选择具有良好粘结性能的基体材料是十分重要的。

其次，复合材料基体的力学性能也是需要考虑的重要因素。

基体材料应具有较
高的强度和刚度，以保证复合材料在受力时能够有效地传递载荷。

同时，基体材料的韧性也是需要考虑的因素之一，良好的韧性可以有效地提高复合材料的抗冲击性能，延缓疲劳破坏的发生。

另外，复合材料基体的耐腐蚀性能也是需要重视的。

在实际应用中，复合材料
往往需要在恶劣的环境条件下工作，因此基体材料应具有良好的耐腐蚀性能，以保证复合材料的使用寿命和可靠性。

此外，基体材料的加工性和成本也是需要考虑的因素。

良好的加工性能可以降
低复合材料的制造成本，提高生产效率，而低成本的基体材料可以降低复合材料的整体成本，提高其在市场上的竞争力。

总的来说，复合材料基体的选择应综合考虑粘结性能、力学性能、耐腐蚀性能、加工性和成本等因素，以确保复合材料具有良好的整体性能和经济性。

在实际应用中，需要根据具体的工程要求和环境条件，选择合适的基体材料，并通过合理的设计和制造工艺，充分发挥复合材料的优势，满足工程应用的需求。