《复合材料绪论》PPT课件

《《复合材料绪论》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、复合材料书籍作者：周曦亚出版社：化学工业出版社第一章绪论人类为了谋求生存和发展，企求用理想材料制成新工具的愿望总是随着历史的发展不断探索不断前进。因此，人类发展的历史就和材料的发展的历史息息相关。研究人类历史的人们都可以清楚地知道，人类历史上各方面的进步是与新材料的发现、制造和应用分不开的。历史学家把人类发展史划分为：石器时代、陶器时代、青铜器时代、铁器时代。其后人类又发明了高分子材料、先进复合材料和智能材料。人类从天然物质中选择提炼出人类生活所必要的物质而加以利用。制造这些物质有两种方法：一种是利用了化学反应的物质合成；另一种是通过组合两种以上的物质，

2、制成具有更高性能的材料。用后一种方法制造出的物质称之为复合材料。TheMaterialsScienceTetrahedron材料科学四面体结构固有特性制作方法测定性能使用性能性能价格比Cost(price)performance复合材料按基体材料分类复合材料按功能分类先进复合材料的发展史40年代，玻璃纤维增强塑料（GFRP）复合材料发展的第一代6080年代，先进复合材料复合材料发展的第二代80年，先进复合材料充分发展复合材料发展的第三代复合材料的定义复合材料的性能特点比强度、比刚度（比模量）大；性能可设计、易制成结构件；各向异性、非均匀性以聚合物基复合

3、材料为例：比强度、比刚度（比模量）大耐疲劳性能好减震性好过载时安全性好具有多种功能性有很好的加工工艺性复合材料的组成复合材料的命名现代复合材料学科包括增强材料、基体材料、界面粘结、结构设计、成型工艺、性能测定等方面并逐步形成了一门与化学、物理、力学及各种应用学科有关的跨学科的、有着广泛内在联系并互相渗透和互相推动的材料学科。复合材料的结构和性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，故常称为增强体。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

4、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。因此，复合材料是由两种以上组分以及它们之间的界面构成。组分材料主要指增强体和基体，它们也被称为复合材料的增强相和基体相。增强相与基体相之间的界面区域因为其特殊的结构组成也被视作复合材料中的“相”，即界面相。增强相和基体相是根据它们组分的物理和化学性质和在最终复合材料中的形态来区分的。其中一个组分是细丝（连续的或短切的）、薄片或颗粒状，具有较高的强度、模量、硬度和脆性，在复合材料承受外加载荷时是主要承载相，称为增强相或增强体（reinforcedphaseorreinforcement）。增强相或增强体在

5、复合材料中呈分散形式，被基体相隔离包围，因此也称作分散相；复合材料中的另一个组分是包围增强相并相对较软和韧的贯连材料，称为基体相（matrixphase）。复合材料的各种形态示意于图中：复合材料及其增强相的各种形态纤维状颗粒状层状片状填充状复合材料在制造前，基体材料的形状可以是薄片、粉末、块体或无定形的流体，它的状态可以是固态、气态、熔融态或半固—半液态。基体材料在与增强相固结后，基体相在复合材料中就成为包裹增强相的连续体。因此，基体相也叫做连续相。基体相具有支撑和保护增强相的作用，在复合材料承受外加载荷时，基体相主要以剪切变形的方式起向增强相分配和传递载

6、荷的作用。在复合材料中，增强相和基体相之间还存在着明显的结合面。位于增强相和基体相之间并使两相彼此相连的、化学成分和力学性质与相邻两相有明显区别、能够在相邻两相间起传递载荷作用的区域，称为复合材料的界面（interface）。复合材料中界面层的厚度通常在亚微米以下，但界面层的总面积在复合材料中很大，且复合材料的界面特征对复合材料的性能、破坏行为及应用效能有很大影响。所以，人们以极大的注意力开展对复合材料界面的研究--------表面和界面工程（surfaceandinterfaceengineering）。复合材料的性能取决于组分材料的种类、性能、含量和分

7、布。主要包括：增强体的性能和它的表面物理、化学状态；基体的结构和性能；增强体的配置、分布和体积含量。复合材料的性能还取决于复合材料的制造工艺条件、复合方法、零件几何形状和使用环境条件。复合材料既能保留原组分材料的主要特色，并通过复合效应获得组分材料所不具备的性能，还可以通过材料设计使各组分的性能相互补充并彼此关联，从而获得新的性能。复合材料设计：选择复合材料的组分、增强体分布和复合材料制造工艺、使其具有使用所要求的性能过程。复合材料设计可分为三个层次：单层材料设计、铺层设计、结构设计。单层材料设计包括正确选择增强材料、基体材料及共配比，该层次决定单层板的性

8、能；铺层设计包括对铺层材料的铺层方案做出合理钱财安的安排，该层次决