第3章复合材料课件

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1、第3章复合材料材料分类：金属、无机非金属、有机高分子材料各有千秋扬长避短克服单一材料的缺点产生原来单一材料没有本身所没有的新性能复合材料目录3.1复合材料概论3.2复合材料的分类3.3复合材料的原材料3.4复合材料的增强相3.5复合材料的成型工艺3.1复合材料概论发展过程：古代－近代－先进复合材料天然复合材料－竹、贝壳，树木和竹子：纤维素和木质素的复合体－动物骨骼：无机磷酸盐和蛋白质胶原复合而成人类：使用、效仿半坡人－－草梗合泥筑墙，且延用至今漆器－－麻纤维和土漆复合而成，至今已四千多年敦煌壁画－－泥胎、宫殿建筑里园木表面的披麻覆漆，近代，复合材料的发展始于20世纪40年代，第二

2、次世界大战中，玻璃纤维增强聚酯树脂复合材料被美国空军用于制造飞机构件开始算起。50年代得到了迅速发展。我国从1958年开始发展复合材料首先在航空航天技术和军事上应用如导弹、火箭、人造卫星等尖端工业中，同时，复合材料也成为发展高技术的关键材料。另外，还广泛应用于汽车工业、化工、纺织、精密仪器、造船、建筑、电子、桥梁、医疗、建筑、体育运动器材等领域。例：波音757的机翼和机身复合材料整流包皮、直升飞机中能量吸收结构部件等。F117隐性飞机－－全复合材料体育器材――金牌有科学家的一半各国在发展高技术计划中对先进复合材料都给予优先考虑为增强我国综合国力，我国已把先进复合材料作为发展高技术

3、领域的关键新材料，被列位国家高技术研究发展计划纲要重要内容。第一代：1940年到1960年，玻璃纤维增强塑料第二代：1960年到1980年，先进复合材料1965年英国科学家研制出碳纤维1971年美国杜邦公司开发出开芙拉-491975年先进复合材料“碳纤维增强、及开芙拉纤维增强环氧树脂复合材料”用于飞机、火箭的主承力件上。第三代：1980年到1990年，碳纤维增强金属基复合材料以铝基复合材料的应用最为广泛。第四代：1990年以后，主要发展多功能复合材料，如智能复合材料和梯度功能材料等。复合材料的定义国际标准化组织：由两种以上在物理和化学上不同的物质组合起来而得到的一种多相固体材料《

4、材料科学技术百科全书》：复合材料是由有机高分子、无机非金属或金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料。它既保留原组成材料的重要特色，又通过复合效应获得原组分所不具备的性能。可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联，从而获得更优秀的性能，与一般材料的简单混合有本质区别。《材料大词典》：复合材料是根据应用进行设计，把两种以上的有机聚合物材料或无机非金属材料或金属材料组合在一起，使其性能互补，从而制成的一类新型材料。复合材料的特点之一是不仅保持原组分的部分优点，而且产生原组分所不具备的新性能；特点之二是它的可设计性，通过对原材料的选择、各组分分布的设计和工艺条件的保证等

5、，使原组分材料的优点互相补充，同时利用复合材料的复合效应使之出现新的性能，最大限度地发挥优势。对各种定义解释总结，复合材料应包括：组元是人们根据材料设计的基本原则有意识地选择，至少包括两种物理和力学性能不同的独立组元，其中一组元的体积分数一般不低于20％，第二组元通常为纤维、晶须或颗粒；复合材料是人工制造的，而非天然形成的。复合材料的性质取决于组元性质的优化组合，它应优于独立组元的性质，特别是强度、刚度、韧性和高温性能。复合材料应具备以下三个特点：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

6、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特殊性能；3）复合材料具有可设计性。可以根据使用条件要求进行设计和制造，以满足各种特殊用途，从而极大地提高工程结构的效能。复合材料的结构通常是一个相为连续相，成为基体；而另外一相是以独立的形态分布在整个连续相中的分散相，它显著增强材料的性能，故常称为增强材料（增强体、增强剂、增强相等）。多数情况下，分散相较基体硬，刚度和强度较基体大。分散相可以是纤维及其编织物，也可以是颗粒状或弥散的填料。在基体和增强体之间存在着界面。返回目录3.2复合材料的分类按增强材料形态分类1、纤维增强复合材料：a.

7、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、天然增强体图3-2-3复合材料结构示意图a)层叠复合b)连续纤维复合c)细粒复合d)短切纤维复合纤维增强复合材料分类①玻璃纤维复合材料；②碳纤维复合材料；③有机纤维（芳香族聚酰胺纤维、