《复合材料的特性》PPT课件

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1、复合材料概论教材：复合材料学主编周祖福武汉理工大学出版社参考资料1.《复合材料原理》闻荻江主编，武汉工业大学出版社。2.《先进复合材料》鲁云、朱世杰，机械工业出版社。主要内容第一篇绪论1复合材料的特性第二篇复合材料的基体材料3无机胶凝材料5聚合物材料第三篇复合材料的增强材料7玻璃纤维及其制品8碳纤维10芳纶纤维11填料第四篇复合材料各论12聚合物基复合材料15碳/碳复合材料16无机胶凝复合材料第一篇绪论1复合材料的特性1.1引言人类应用材料的水平与人类文明进步的历史过程之间的关系密切。近代物理与近代化学的发展，以及各种精密测试仪器和微观分析技术的出现，使人们对材

2、料的研究由宏观现象的观测逐步深入到微观本质的探讨，由经验性的认识逐步深入到规律的认识。材料科学也由此逐步形成并日趋成熟。材料科学：一门应用性的基础学科。用化学组成和结构的原理来阐明材料性能的规律性，进而研究和发展具有指定性能的新材料。任何一种单一材料有其若干突出的优点，但也存在一些明显的缺点，将两种或两种以上的单一材料，采用复合的方式可制得新的材料。复合材料保留了原有组分材料的优点，克服或弥补了缺点，并显示出一些新的性能。复合材料有很强的可设计性，是材料设计方面的一个突破。能够按照使用要求的性能设计制造新材料1.2复合材料的定义与命名1.2.1复合材料的定义复合

3、材料是由两种或两种以上单一材料构成的，具有一些新性能的材料由两个或两个以上独立的物理相，包含粘结材料（基体）和粒料、纤维或片状材料所组成的一种固体产物。玻璃纤维增强高分子复合材料1.2.2复合材料的命名复合材料可根据增强材料与基体材料的名称来命名。增强材料的名称放在前面，基体材料的名称放在后面，再加上“复合材料”。碳纤维环氧树脂复合材料碳/环氧复合材料碳/金属复合材料碳/碳复合材料1.3复合材料的分类材料按材料的化学性质金属材料非金属材料按材料的物理性质绝缘材料磁性材料透光材料导电材料半导体材料耐高温材料按材料的用途航空材料建筑材料电工材料包装材料耐烧蚀材料复合

4、材料的分类如下：复合材料根据增强原理弥散增强型粒子增强型纤维增强型复合过程的性质化学复合的复合材料物理复合的复合材料自然复合的复合材料根据复材的功能电功能复合材料热功能复合材料光功能复合材料。。。。。。粒子直径：1～50μm，体积分数>20%粒子直径：0.01～0.1μm，粒子体积分数：1%～5%;复合材料根据基体材料金属基复合材料聚合物基复合材料无机非金属基复合材料增强纤维的类型碳纤维复合材料玻璃纤维复合材料有机纤维复合材料增强物的外形连续纤维增强复合材料纤维织物或片状纤维短纤维增强硼纤维复合材料混杂纤维复合材料粒状填料化学组成同质复合异质复合1.4复合材料的

5、特性聚合物基复合材料（纤维-树脂复合材料FiberReinforcedPolymerorFiberReinforcedComposite）是复合材料中发展最迅速、应用最广泛的一类复合材料1.4.1聚合物基复合材料的特性比强度、比模量高强度与密度之比模量与密度之比材料密度(g/cm3)拉伸强度(GPa)弹性模量(×102GPa)比强度(×105cm)比模量(×105cm)钢7.81.032.10.130.27铝合金2.80.470.750.170.26钛合金4.50.961.140.210.25玻璃纤维复合材料2.01.060.40.530.20碳纤维II/环氧1

6、.451.51.41.030.97碳纤维I/环氧1.61.072.40.671.5有机纤维/环氧1.41.40.81.00.57硼纤维/环氧2.11.382.10.661.0硼纤维/铝2.651.02.00.380.57由表1-2可见：FRC的密度约为钢的1/5，铝的1/2比模量：高模量碳纤维/环氧复合材料为钢的5倍，铝合金的4倍，钛合金的3.5倍作用：在强度和刚度相同的情况下，结构质量可以减轻，或尺寸减小。这在节省能源，提高构件的使用性能方面，是现有其他材料所不能比拟的。另外：其他基体的复合材料，凡是用作结构材料的，其比强度，比模量大都比原来单一的基体材料高得

7、多。耐疲劳性能好：疲劳破坏的种类不同：金属突发性破坏极限30%~50%聚合物基复合材料有预兆破坏极限70%~80%减震性好：受力结构的自振频率有关因素：结构形状比模量的平方根同时，复合材料中的基体界面具有吸震能力，使材料的震动阻尼很高各向异性和可设计性：可以根据工程结构的载荷分布及使用条件的不同，选取相应的材料及铺层设计满足既定的要求。FRC的这一特点可以实现制件的优化设计，做到安全可靠、经济合理。材料与结构的统一性制造材料的同时，获得了制件。复杂制件一次成型。零件数目减少----减轻了部件质量降低了应力集中聚合物基复合材料存在的缺点：材料工艺的稳定性差材料性能

8、的分散性大长期耐高温与环