《复合材料讲》PPT课件

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1、复合材料杨文彬13628119297Email:yangwenbin@swust.edu.cn参考书张玉龙主编，先进复合材料制造技术手册，机械工业出版社，2003.6沃丁柱主编，复合材料大全，化学工业出版社，2001.1吴人洁主编，复合材料，天津大学出版社，2000.12徐国财，张立德主编，纳米复合材料，化学工业出版社，2002.3贾成厂主编，陶瓷基复合材料导论，冶金工业出版社，2002.1第一章前言一、材料的发展与人类社会的进步材料是人类社会进步的物质基础和先导，是人类进步的里程碑。当前材料、能源、信息和生物技术是现代科技的三大支柱，它会将人类物质文明推向新的阶段。二十一世纪将是一个新材

2、料时代。二、复合材料的提出现代高科技的发展更紧密地依赖于新材料的发展；同时也对材料提出了更高、更苛刻的要求。很明显，传统的单一材料无法满足以上综合要求，当前作为单一的金属、陶瓷、聚合物等材料虽然仍在不断日新月异地发展，但是以上这些材料由于其各自固有的局限性而不能满足现代科学技术发展的需要。复合材料，特别是先进复合材料就是为了满足以上高技术发展的需求而开发的高性能的先进材料。复合材料是应现代科学技术而发展出来的具有极大生命力的材料。三、复合材料的发展历史和意义1、复合材料的发展历史6000年前人类就已经会用稻草加粘土作为建筑复合材料。水泥复合材料已广泛地应用于高楼大厦和河堤大坝等的建筑，发挥

3、着极为重要的作用；20世纪40年代，美国用碎布酚醛树脂制备枪托、代替木材，发展成为玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）这种广泛应用的较现代化复合材料。2、复合材料的意义现代高科技的发展更是离不开复合材料。例如：火箭壳体材料对射程的影响如下四、课程的重点和要求学习重点是使学生能够较全面和系统地理解复合材料及其力学的重要基本概念和理论，各类复合材料的性能、成型工艺、界面特征和结构设计，同时具有初步的复合材料设计能力。为学生今后在材料领域的学习和研究奠定较坚实的基础。第二章复合材料概述一、复合材料的定义和特点：1、复合材料的定义：ISO定义为是：两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体

4、材料。复合材料应满足下面三个条件：（1）组元含量大于5%；（2）复合材料的性能显著不同于各组元的性能；（3）通过各种方法混合而成。2、复合材料的特点：1）由两种或多种不同性能的组分通过宏观或微观复合在一起的新型材料，组分之间存在着明显的界面。2）各组分保持各自固有特性的同时可最大限度地发挥各种组分的优点，赋予单一材料所不具备的优良特殊性能。3）复合材料具有可设计性。3、复合材料的基本结构模式复合材料由基体和增强剂两个组分构成：基体：构成复合材料的连续相；增强剂（增强相、增强体）：复合材料中独立的形态分布在整个基体中的分散相，这种分散相的性能优越，会使材料的性能显著改善和增强。增强剂（相）一

5、般较基体硬，强度、模量较基体大，或具有其它特性。可以是纤维状、颗粒状或弥散状。增强剂（相）与基体之间存在着明显界面。二、复合材料的分类1、按性能分类：普通复合材料：普通玻璃、合成或天然纤维增强普通聚合物复合材料，如玻璃钢、钢筋混凝土等。先进复合材料：高性能增强剂（碳、硼、氧化铝、SiC纤维及晶须等）增强高温聚合物、金属、陶瓷和碳（石墨）等复合材料。先进复合材料的比强度和比刚度应分别达到400MPa/(g/cm3)和40GPa/(g/cm3)以上。2、按基体材料分类：聚合物复合材料金属基复合材料陶瓷基复合材料碳碳复合材料水泥基复合材料3、按用途分类结构复合材料功能复合材料结构/功能一体化复合

6、材料4、按增强剂分类颗粒增强复合材料晶须增强复合材料短纤维增强复合材料连续纤维增强复合材料混杂纤维增强复合材料三向编织复合材料四、复合材料的基本性能（优点）：1、高比强度、高比模量（刚度）：比强度=强度/密度MPa/（g/cm3）,比模量=模量/密度GPa/（g/cm3）。2、良好的高温性能：目前：聚合物基复合材料的最高耐温上限为350C；金属基复合材料按不同的基体性能，其使用温度在3501100C范围内变动；陶瓷基复合材料的使用温度可达1400C；碳/碳复合材料的使用温度最高可达2800C。3、良好的尺寸稳定性：加入增强体到基体材料中不仅可以提高材料的强度和刚度，而且可以使其热

7、膨胀系数明显下降。通过改变复合材料中增强体的含量，可以调整复合材料的热膨胀系数。4、良好的化学稳定性：聚合物基复合材料和陶瓷基复合材料。5、良好的抗疲劳、蠕变、冲击和断裂韧性：陶瓷基复合材料的脆性得到明显改善6、良好的功能性能第三章复合材料界面一、复合材料界面复合材料的界面是指基体与增强相之间化学成分有显著变化的、构成彼此结合的、能起载荷传递作用的微小区域。复合材料的界面是一个多层结构的过渡区域，约几个纳米到几个微米。1