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1、混在复合材料概述:以玻璃钢为代表的现代复合材料自从上世纪四十年代问世以来，迅速发展成为一个举足轻重的工业材料。渗透到了国民经济的各个领域。随后，以硼、碳、芳纶等纤维为增强材料的先进复合材料在宇航、航空领域也得到了迅速发展。概念：混在复合材料是指将两种或两种以上的增强体增强同一基体或多种基体而制成的复合材料。因此混杂复合材料可以看成是两种或多种纤维或颗粒增强复合材料的相互复合。分类按照基体分，混杂复合材料可分为金属基混杂复合材料、陶瓷基混杂复合材料、树脂基混杂复合材料和多种基体复合的混杂复合材料。
2、按照增强体分，可以分为混杂纤维复合材料，混杂颗粒复合材料以及纤维和颗粒混杂复合材料。当增强体和基体都多于一种的混杂复合材料称为超混杂复合材料。混杂复合材料的结构形式研究表明，影响混杂纤维复合材料性能的因素很多，除了一般复合材料性能的影响因素之外，还与所用混杂纤维的类型，混杂比，混杂方式有关，其中增强纤维的混杂方式也称混杂复合材料的结构形式的影响尤为重要。混杂复合材料的结构形式大致可分为1．层内混杂复合材料它是由两种纤维按比例均匀分散在同一基体中构成，2．层间混杂复合材料由两种不同的单纤维复合材料
3、单层以不同比例及方式交替铺设构成3．夹芯结构由一种单纤维复合材料芯层和另一种单纤维复合材料表层组成。4．层内/层间混杂复合材料5．超混杂复合材料由金属材料，各种单一复合材料（包括蜂窝夹芯或泡沫塑料夹芯等）组成如铝/芳纶-环氧层合板混杂方式对力学性能影响实例：UHMWPE纤维/T300混杂复合材料的混杂方式图中小直径代表T300(7.3μm左右),大直径代表UHMWPE纤维(20~30μm)。层内混杂时,两种纤维有(a)、(b)两种可能的分布形式,(a)相当于两种纤维单纤级的层内混杂,纤维在树脂基
4、体中分布均匀且很好地嵌合在一起,树脂基体均匀地分布于纤维之间,因此出现(a)分布方式的混杂有利于提高复合材料的力学性能。(b)相当于两种纤维束级的层内混杂,在模压过程中粗纤维受到的压力较大,两种纤维有趋于最紧密结构的趋向,而纤维间的空隙会被直径细小的碳纤维及树脂填充,造成树脂基体在一部分纤维的周围分布不均匀,因此混杂复合材料中(b)不如(a)分布均匀。在制备纤维混杂复合材料时很难做到单纤级的混杂,通常是用纤维束间的混杂方式来进行层内混杂。这种层内混杂的方式虽然使得纤维在分布均匀性上不如(a),但
5、是比层间混杂方式(c)、(d)的分布均匀。在层间混杂(c)、(d)的结构中,大量的是(d)结构,在受力时容易从UHMWPE纤维层之间开裂,因此,层间混杂复合材料的力学性能要比层内混杂复合材料的差。UHMWPE纤维/T300混杂复合材料的弯曲强度和层间剪切强度随T300质量分数的变化图1混杂复合材料的弯曲强度图2混杂材料的层间剪切强度从以上两图中可以看出,UHMWPE纤维/T300混杂复合材料的弯曲强度及ILSS随着T300质量分数的增加而增加,在T300质量分数一定时的弯曲强度及ILSS与混杂方
6、式有很大的关系,层内混杂复合材料的弯曲强度及ILSS要好于层间混杂复合材料,层内混杂方式所得复合材料的弯曲强度及ILSS比层间混杂的高1~1.5倍。混杂效应混杂纤维复合材料由于采用两种纤维混杂，复合材料的性能出现综合效果。某些性能，在一定条件下符合混合律关系，而另一些性能则与混合律关系出现正的（偏高）或负的（偏低）偏差。人们普遍地将此偏离混合律关系的现象称为“混杂效应”。混杂效应是混杂纤维复合材料所特有的一种现象，不仅与材料的组分结构、性能有关，而且还与混杂的结构类型、受力形式、界面状况，以及对
7、能量的不同响应等有关。正确理解与应用混杂效应是发挥混杂纤维复合材料等特性的重要工作。引起混杂效应的因素混杂纤维复合材料承受各种形式载荷会引起各种破坏过程。破坏的形式多种多样，如基体开裂、界面脱胶、纤维断裂、拔出、分层损伤、扩展及整体断裂等。这些形态可能分别发生、也可能几个同时发生、由于混杂纤维复合材料存在两种以上纤维，增加了界面类型、界面数、各种纤维的力学性能差异以及相互协调制约等，使由此而引起的“混杂效应”十分复杂。1.制造工艺的热收缩一般而言，混杂纤维复合材料体系中两咱纤维的热膨胀系数存在差
8、异，这两种纤维在复合材料固化后，由于不同的热收缩造成零载时两种纤维所处的受力状态不同。如碳纤维（CF）/玻璃纤维（GF）混杂复合后，由于热收缩造成零载时，CF受压，GF受拉。当复合材料受力时，就会出现混杂效应。如CF/GF混杂复合材料，达到CF断裂应力时，其断裂应变提高，而使GF的破坏应变降低，因此，制造工艺的热收缩对混杂效应有明显的影响。2.基体的影响基体的混杂效应的关系尚没有定量的认识，一般考虑为协调两种纤维的力学行为而选用中等模量的树脂基体。其实，复合材料很多性能与树脂基体的性能有关，而有
