诺贝尔学术资源网_复合材料课件

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1、6-1复合材料的组成与结构STRUCTUREOFCOMPOSITEMATERIALSCompositionandStructuresofCompositesMaterialsConcept,TypesandPropertiesStructuresInterfacialPhaseModificationofinterface6-1复合材料的组成与结构(compositionandstructureofcomposites)6-1-1复合材料定义及分类(definitionandclassificationofcomposites)1.定义(1)种类不同，性质差

2、异很大的几种材料及其界面相（层）所组成（组成上）(2)多相固体材料（结构）(3)经设计复合而成（制备上）(4)通过复合效应获得原组份材料所不具备的性能，或产生性能协同作用，与简单混合有本质的区别（性能上）简言之：复合材料由连续基体相(matrixphase)和分散增强相(dispersephase)及界面相(interfacephase)所构成复合材料系统组合分散相连续相金属材料无机非金属材料有机高分子材料金属材料金属纤维(丝)纤维金属基复合材料钢丝/水泥复合材料增强橡胶金属晶须晶须/金属基复合材料晶须/陶瓷基复合材料金属片材金属/塑料板无机非金属材料陶瓷纤

3、维纤维/金属基复合材料纤维/陶瓷基复合材料晶须晶须/金属基复合材料晶须/陶基复合材料颗粒弥散强化合金材料粒子填充塑料玻璃纤维纤维/村脂基复合材料粒子碳纤维碳纤维/金属基复合材料纤维/陶基复合材料纤维/树脂基复合材料炭黑颗粒/橡胶颗粒/树脂基复合材料有机高分子材料有机纤维纤维/树脂基复合材料塑料金属/塑料橡胶2.分类：(1)按来源：天然、人工复合材料等(2)按基体：树脂基、金属基、无机非金属基复合材料等(3)按增强体形态：颗粒增强(particle-reinforced)短纤或晶须增强(choppedfiberorwhiskersreinforced)连续长纤

4、增强(continuousfiber-reinforced)多维编织布增强(braidedfabricorfilamentwinding-reinforced)三维编织体增强等(4)按应用：结构、功能、智能复合材料等(5)按增强材料品种：玻纤、碳纤、有机纤维复合材料等(6)按特定含义：通用、先进、现代、近代、混杂、纳米、原位、分子、宏观复合材料等6-1-2复合材料的组成与特性1.概述聚合物基复合材料(polyme-matrixcomposites,PMC)金属基复合材料(metal-matrixcomposites,MMC)陶瓷基复合材料(碳/碳复合材料(c

5、arbon-carboncomposites,CMC)无机胶凝基复合材料(fiberreinforcedconcrete,FRC)共同构成现代复合材料（体系）（1）组成(composition)①基体(matrix)②增强材料(reinforcement)（都是一个庞大的材料体系、品种繁多，结构与性能呈多样化，复合体系的系统组合、排列给复合材料的巨大的发展空间，原则上，基体与增强体结构与性能差异越大，愈具复合价值，但更为重要的是基体与增强体之间的匹配。）A.颗粒增强体：高强、高模、耐高温的陶瓷和石墨等非金属材料的微细粉末，主要起增强、增韧作用，而不是普通填料

6、的填充体积或降低成本的作用，增强体价格往往比基体还贵。B.短纤维（晶须）(choppedfiberorwhisker)：长径比5~1000之间，横截面积小于52×10―5cm2（当量直径约1~10m）的含缺陷很少的单晶纤维，其模量和强度接近其纯晶体的理论值。主要有金属晶须、氧化物晶须、氮化物晶须、硼化物晶须和无机盐类晶须。C.纤维及其织物(braidedfabricorfilamentwinding)：植物纤维、动物纤维、碳物纤维、合成纤维等（2）复合材料的特性(character)一般特性：a.可设计性b.构件复合与成型一次性完成，整体性好c.性能分散性

7、大，性能对工艺工程及工艺参数甚至一些偶然性因素都十分敏感，难以精确控制结构和性能d.复合效应（多种复合效应）(principleofcombinedaction)一般性能特点：a.比强度、比模量大b.破坏安全性高c.耐疲劳性好d.阻尼减震性好e.耐烧蚀性能好2.PMC的组成(1)基体热固性基体(thermosettingmatrix)：i)熔体或溶液粘度低，易于浸渍与浸润，成型工艺性好ii)交联固化成网状结构，尺寸稳定性、耐热性好，但性脆iii)制备过程伴有复杂化学反应热塑性基体(thermoplasticmatrix)：i)溶体或溶液粘度大，浸渍与浸润困难

8、，需较高温度和压力下成型，工艺性差ii)线性分子结构