1、1復(fù)合材料原理復(fù)合材料原理陳剛江蘇大學(xué)材料學(xué)院2v材料樓歡迎交流！歡迎交流！3第一章第一章 概論概論第二章第二章 復(fù)合材料原理與界面復(fù)合材料原理與界面第三章第三章 復(fù)合材料的增強(qiáng)材料復(fù)合材料的增強(qiáng)材料第四章第四章 聚合物基復(fù)合材料聚合物基復(fù)合材料第五章第五章 金屬基復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料第六章第六章 陶瓷基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料第七章第七章 水泥基復(fù)合材料水泥基復(fù)合材料第八章第八章 先進(jìn)復(fù)合材料先進(jìn)復(fù)合材料第九章第九章 材料復(fù)合新技術(shù)材料復(fù)合新技術(shù)第十章第十章 復(fù)合材料可靠性與無損評(píng)價(jià)復(fù)合材料可靠性與無損評(píng)價(jià)4如何學(xué)習(xí)，如何考核？如何學(xué)習(xí)，如何考核？特點(diǎn)特點(diǎn)：定性、半

2、定量描述與爭(zhēng)議。方式方式：課堂學(xué)習(xí)與課后鉆研相結(jié)合。（涉及的面廣，需要補(bǔ)充學(xué)習(xí)甚至研究）教學(xué)教學(xué)：課堂提問與課后作業(yè)?？己丝己耍浩綍r(shí)成績(jī)30%+期末閉卷考試。5主要參考資料主要參考資料1、吳人潔。吳人潔。復(fù)合材料復(fù)合材料。天津大學(xué)出版社，。天津大學(xué)出版社，20002、尹洪峰，任耘。尹洪峰，任耘。復(fù)合材料及其應(yīng)用復(fù)合材料及其應(yīng)用。陜西科學(xué)技術(shù)出版社，。陜西科學(xué)技術(shù)出版社，20033、郝元愷，肖加余。郝元愷，肖加余。高性能復(fù)合材料學(xué)高性能復(fù)合材料學(xué)。化學(xué)工業(yè)出版社，?；瘜W(xué)工業(yè)出版社，20044、魯云，朱世杰，馬鳴圖。魯云，朱世杰，馬鳴圖。先進(jìn)復(fù)合材料先進(jìn)復(fù)合材料。機(jī)械工業(yè)出版社，。機(jī)械工業(yè)出版社，

3、2004教材：教材：馮小明，張崇才。馮小明，張崇才。復(fù)合材料復(fù)合材料。化學(xué)工業(yè)出版社，?；瘜W(xué)工業(yè)出版社，20076第一章第一章 概論概論1.1 復(fù)合材料的定義復(fù)合材料的定義1.2 復(fù)合材料的命名復(fù)合材料的命名1.3 復(fù)合材料的分類復(fù)合材料的分類1.4 復(fù)合材料的組成復(fù)合材料的組成1.5 復(fù)合材料的基本性能復(fù)合材料的基本性能1.6 復(fù)合材料發(fā)展概況復(fù)合材料發(fā)展概況7金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料 各有千秋各有千秋揚(yáng)長(zhǎng)避短揚(yáng)長(zhǎng)避短 克服單一材料的缺點(diǎn)克服單一材料的缺點(diǎn) 產(chǎn)生原來單一材料所沒有的新性能產(chǎn)生原來單一材料所沒有的新性能復(fù)合材料復(fù)合材料810000

4、BC各種材料在各個(gè)歷史時(shí)期相對(duì)重要性各種材料在各個(gè)歷史時(shí)期相對(duì)重要性5000BC015001900196019801990200020102020金金銅銅鐵鐵鋼鋼合金鋼合金鋼高溫合金高溫合金高分子高分子木材木材皮膚皮膚纖維纖維動(dòng)物膠動(dòng)物膠橡膠橡膠電木電木尼龍尼龍PEPCPSPPPAN聚酯聚酯高模聚合物高模聚合物導(dǎo)電高分子導(dǎo)電高分子復(fù)合材料復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料石材石材陶瓷陶瓷陶器陶器玻璃玻璃水泥水泥耐火材料耐火材料熔融硅熔融硅耐濕陶瓷耐濕陶瓷韌性機(jī)械陶瓷韌性機(jī)械陶瓷91.1 復(fù)合材料的定義復(fù)合材料的定義什么是復(fù)合材料什么是復(fù)合材料 (Composite

5、 Materials , Composites) ? 要給復(fù)合材料下一個(gè)嚴(yán)格精確而又統(tǒng)一的定義是很困難要給復(fù)合材料下一個(gè)嚴(yán)格精確而又統(tǒng)一的定義是很困難的。概括前人的觀點(diǎn)，有關(guān)復(fù)合材料的定義或偏重于考慮的。概括前人的觀點(diǎn)，有關(guān)復(fù)合材料的定義或偏重于考慮，或偏重于考慮，或偏重于考慮 10 復(fù)合材料是由兩種或更多的組分材料結(jié)合在一起，復(fù)合材料是由兩種或更多的組分材料結(jié)合在一起，復(fù)合后的復(fù)合后的應(yīng)超過組分材料，保留了所期望的性應(yīng)超過組分材料，保留了所期望的性能能(高強(qiáng)度、剛度、輕的重量高強(qiáng)度、剛度、輕的重量)，抑制了所不期望的特性，抑制了所不期望的特性(低延性低延性)。偏重于考慮偏重于考慮11 復(fù)合材

6、料是多功能的材料系統(tǒng)，它們可提供任何單復(fù)合材料是多功能的材料系統(tǒng)，它們可提供任何單一材料所無法獲得的特性；它們是由兩種或多種一材料所無法獲得的特性；它們是由兩種或多種成分不成分不同同，性質(zhì)不同性質(zhì)不同，有時(shí)，有時(shí)形狀也不同形狀也不同的相容性材料，以的相容性材料，以結(jié)合而成的。結(jié)合而成的。12偏重于考慮偏重于考慮，諸如：，諸如：）復(fù)合材料是兩種或多種材料復(fù)合材料是兩種或多種材料在宏觀尺度上在宏觀尺度上組合而成的組合而成的一種有用的材料。一種有用的材料。）復(fù)合材料就是兩種或兩種以上的不同化學(xué)性質(zhì)或不同復(fù)合材料就是兩種或兩種以上的不同化學(xué)性質(zhì)或不同組織相的物質(zhì)，組織相的物質(zhì)，以微觀或宏觀的形式以微觀

7、或宏觀的形式組合而成的材料。組合而成的材料。）復(fù)合材料是不同于合金的一種材料，在合金中，每一復(fù)合材料是不同于合金的一種材料，在合金中，每一種組分都保留著它們獨(dú)立的特性，而構(gòu)成復(fù)合材料時(shí)，僅種組分都保留著它們獨(dú)立的特性，而構(gòu)成復(fù)合材料時(shí)，僅取它們的優(yōu)點(diǎn)而避開其缺點(diǎn)，從而獲得一種改善了的材料。取它們的優(yōu)點(diǎn)而避開其缺點(diǎn)，從而獲得一種改善了的材料。 13 F. L. Matthews和和. D. Rawlings認(rèn)為，復(fù)合材料是認(rèn)為，復(fù)合材料是兩個(gè)或兩個(gè)以上兩個(gè)或兩個(gè)以上，并應(yīng)滿足下面，并應(yīng)滿足下面三個(gè)條件：三個(gè)條件： (1)組元含量大于組元含量大于5； (2)復(fù)合材料的性能顯著不同于各組元的性能，復(fù)

8、合材料的性能顯著不同于各組元的性能， (3)通過各種方法混合而成。通過各種方法混合而成。14根據(jù)根據(jù)Matthews和和Rawlings給出的定義，鋼鐵及其合給出的定義，鋼鐵及其合金不應(yīng)屬于復(fù)合材料，如金不應(yīng)屬于復(fù)合材料，如CoCrMoSi合金不屬于合金不屬于復(fù)合材料，因?yàn)檫@種合金經(jīng)過復(fù)合材料，因?yàn)檫@種合金經(jīng)過過程形成；而過程形成；而僅有像僅有像SiC顆粒強(qiáng)化的顆粒強(qiáng)化的Al合金這種混合而成的材料才屬于合金這種混合而成的材料才屬于復(fù)合材料。復(fù)合材料。因此有人認(rèn)為可將復(fù)合材料劃分為因此有人認(rèn)為可將復(fù)合材料劃分為廣義復(fù)合材料廣義復(fù)合材料和和狹義復(fù)合材料狹義復(fù)合材料。151617從廣義上講，復(fù)合材料

9、是由從廣義上講，復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同兩種或兩種以上不同的組分的組分組合而成的材料。但在現(xiàn)代材料學(xué)界中，復(fù)合材料專指組合而成的材料。但在現(xiàn)代材料學(xué)界中，復(fù)合材料專指由由兩種或兩種以上不同兩種或兩種以上不同的組分的組分所組成的材料。所組成的材料。復(fù)合材料可定義為：復(fù)合材料可定義為：用經(jīng)過選擇的、含一定數(shù)量比的兩種用經(jīng)過選擇的、含一定數(shù)量比的兩種或兩種以上的組分（或稱組元），通過人工復(fù)合、組成多相、或兩種以上的組分（或稱組元），通過人工復(fù)合、組成多相、三維結(jié)合且各相之間有明顯界面的、具有特殊性能的材料。三維結(jié)合且各相之間有明顯界面的、具有特殊性能的材料。18上述復(fù)合材料的定義較易被普遍接受

10、，它不僅明確指上述復(fù)合材料的定義較易被普遍接受，它不僅明確指出復(fù)合材料是出復(fù)合材料是“”和和“”材材料，而且還指明了復(fù)合材料的料，而且還指明了復(fù)合材料的及及（如簡(jiǎn)單混合物、化合物、合金）（如簡(jiǎn)單混合物、化合物、合金）。根據(jù)上述復(fù)合材料的定義，復(fù)合材料應(yīng)不包括根據(jù)上述復(fù)合材料的定義，復(fù)合材料應(yīng)不包括自然形自然形成的具有某些復(fù)合材料形態(tài)的物質(zhì)、化合物、單相合金和成的具有某些復(fù)合材料形態(tài)的物質(zhì)、化合物、單相合金和多相合金。多相合金。19下面五點(diǎn)概括了下面五點(diǎn)概括了：1、復(fù)合材料的、復(fù)合材料的組分和相對(duì)含量組分和相對(duì)含量是由是由人工選擇和人工選擇和設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的；的；2、復(fù)合材料是以、復(fù)合材料是以人工制造

11、人工制造而非天然形成的（區(qū)而非天然形成的（區(qū)別于具有某些復(fù)合材料形態(tài)特征的天然物質(zhì)）；別于具有某些復(fù)合材料形態(tài)特征的天然物質(zhì)）；203、組成復(fù)合材料的某些組分在復(fù)合后仍然、組成復(fù)合材料的某些組分在復(fù)合后仍然保持其固有保持其固有的物理和化學(xué)性質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)（區(qū)別于化合物和合金）；（區(qū)別于化合物和合金）；4、復(fù)合材、復(fù)合材料的性能料的性能取決于取決于各各組成組成相性能的協(xié)同相性能的協(xié)同。復(fù)合。復(fù)合材料具有新的、獨(dú)特的和可用的性能，這種性能是單個(gè)材料具有新的、獨(dú)特的和可用的性能，這種性能是單個(gè)組分材料性能所不及或不同的；組分材料性能所不及或不同的；5、復(fù)合材料是各組分之間、復(fù)合材料是各組分之間被

12、明顯界面區(qū)分被明顯界面區(qū)分的多相材料。的多相材料。21吳人潔教授吳人潔教授“在復(fù)合材料的未來發(fā)展在復(fù)合材料的未來發(fā)展”一文中指出：復(fù)一文中指出：復(fù)合材料將由合材料將由宏觀復(fù)合形式宏觀復(fù)合形式向向微觀微觀(細(xì)觀細(xì)觀)復(fù)合形式復(fù)合形式發(fā)展。發(fā)展。微觀微觀復(fù)合材料復(fù)合材料包括：均質(zhì)材料在加工過程中內(nèi)部析出的增強(qiáng)相和包括：均質(zhì)材料在加工過程中內(nèi)部析出的增強(qiáng)相和剩余的基體相構(gòu)成的剩余的基體相構(gòu)成的原位復(fù)合材料原位復(fù)合材料或或纖維增強(qiáng)復(fù)合材料纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，也，也包括用納米級(jí)增強(qiáng)體的復(fù)合材料以及剛強(qiáng)棒狀分子增強(qiáng)的分包括用納米級(jí)增強(qiáng)體的復(fù)合材料以及剛強(qiáng)棒狀分子增強(qiáng)的分子復(fù)合材料等。子復(fù)合材料等。22：由兩

13、種以上：由兩種以上在物理和化學(xué)上在物理和化學(xué)上不同的物質(zhì)組不同的物質(zhì)組合起來而得到的一種合起來而得到的一種多相固體材料多相固體材料。 中關(guān)于復(fù)合材料的定義如下：中關(guān)于復(fù)合材料的定義如下：復(fù)合材料是由有機(jī)高分子、無機(jī)非金屬或金屬等幾類不同材復(fù)合材料是由有機(jī)高分子、無機(jī)非金屬或金屬等幾類不同材料料通過復(fù)合工藝通過復(fù)合工藝組合而成的新型材料。它既保留原組成材料組合而成的新型材料。它既保留原組成材料的重要特色，又通過復(fù)合效應(yīng)獲得原組分所不具備的性能。的重要特色，又通過復(fù)合效應(yīng)獲得原組分所不具備的性能?？梢酝ㄟ^材料設(shè)計(jì)使各組分的性能互相補(bǔ)充并彼此關(guān)聯(lián)，從可以通過材料設(shè)計(jì)使各組分的性能互相補(bǔ)充并彼此關(guān)聯(lián)，

14、從而獲得更優(yōu)越的性能，與一般材料的簡(jiǎn)便混合有本質(zhì)區(qū)別。而獲得更優(yōu)越的性能，與一般材料的簡(jiǎn)便混合有本質(zhì)區(qū)別。23中關(guān)于復(fù)合材料的定義為：中關(guān)于復(fù)合材料的定義為： 復(fù)合材料是根據(jù)應(yīng)用的需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，把兩種以上的復(fù)合材料是根據(jù)應(yīng)用的需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，把兩種以上的有機(jī)聚合物材料，或無機(jī)非金屬材料，或金屬材料組合在有機(jī)聚合物材料，或無機(jī)非金屬材料，或金屬材料組合在一起，使之一起，使之互補(bǔ)性能優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)性能優(yōu)勢(shì)，從而制成的一類新型材料。一，從而制成的一類新型材料。一般由基體組元與增強(qiáng)材料或功能體組元所組成，因此亦屬般由基體組元與增強(qiáng)材料或功能體組元所組成，因此亦屬于多相材料范疇。于多相材料范疇。24根據(jù)根據(jù)中關(guān)

15、于復(fù)合材料的定義可以看出中關(guān)于復(fù)合材料的定義可以看出,復(fù)復(fù)合材料具有兩個(gè)鮮明的特點(diǎn)合材料具有兩個(gè)鮮明的特點(diǎn):、復(fù)合材料不僅能保持原組分的部分優(yōu)點(diǎn)，而且、復(fù)合材料不僅能保持原組分的部分優(yōu)點(diǎn)，而且。、復(fù)合材料具有、復(fù)合材料具有。由于各種原材料都具有各自的。由于各種原材料都具有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，所以在組合時(shí)可能出現(xiàn)如下圖所示的結(jié)果。優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，所以在組合時(shí)可能出現(xiàn)如下圖所示的結(jié)果。25材料的優(yōu)缺點(diǎn)組合示意圖材料的優(yōu)缺點(diǎn)組合示意圖26復(fù)合材料必須通過對(duì)復(fù)合材料必須通過對(duì)原材料的選擇原材料的選擇，各組分分布的各組分分布的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)和和工藝條件的保證工藝條件的保證等，以使原組分材料的優(yōu)點(diǎn)互相等，以使原組分材

16、料的優(yōu)點(diǎn)互相補(bǔ)充，同時(shí)利用復(fù)合材料的補(bǔ)充，同時(shí)利用復(fù)合材料的使之出現(xiàn)新的性能，使之出現(xiàn)新的性能，最大限度地發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。最大限度地發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。27因此，復(fù)合材料應(yīng)具有以下三個(gè)特點(diǎn)：因此，復(fù)合材料應(yīng)具有以下三個(gè)特點(diǎn)： (1)復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同性能的材料組元復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同性能的材料組元通通過宏觀或微觀復(fù)合過宏觀或微觀復(fù)合形成的一種新型材料，組元之間存在著形成的一種新型材料，組元之間存在著明明顯的界面顯的界面。(2)復(fù)合材料中各組元不但復(fù)合材料中各組元不但保持各自的固有特性保持各自的固有特性而且可而且可最最大限度發(fā)揮各種材料組元的特性大限度發(fā)揮各種材料組元的特性，并賦予單一材料

17、組元所不，并賦予單一材料組元所不具備的優(yōu)良特殊性能。具備的優(yōu)良特殊性能。28(3)復(fù)合材料具有復(fù)合材料具有。 復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)通常是一個(gè)相為連續(xù)相，稱為復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)通常是一個(gè)相為連續(xù)相，稱為；而；而另一相是以獨(dú)立的形態(tài)分布在整個(gè)連續(xù)相中的分散相，與連另一相是以獨(dú)立的形態(tài)分布在整個(gè)連續(xù)相中的分散相，與連續(xù)相相比，這種分散相的性能優(yōu)越，會(huì)使材料的性能顯著增續(xù)相相比，這種分散相的性能優(yōu)越，會(huì)使材料的性能顯著增強(qiáng)，故常稱為強(qiáng)，故常稱為 (也稱為增強(qiáng)材料、增強(qiáng)相等也稱為增強(qiáng)材料、增強(qiáng)相等)。在大多數(shù)情況下，在大多數(shù)情況下，分散相較基體硬，強(qiáng)度和剛度較基體分散相較基體硬，強(qiáng)度和剛度較基體大大。分散相可以是

18、纖維及其編織物，也可以是顆粒狀或彌散。分散相可以是纖維及其編織物，也可以是顆粒狀或彌散的填料。的填料。29 通過對(duì)各種定義、解釋加以總結(jié)，復(fù)合材料應(yīng)包括：通過對(duì)各種定義、解釋加以總結(jié)，復(fù)合材料應(yīng)包括： 組元是人們根據(jù)材料設(shè)計(jì)的基本原則組元是人們根據(jù)材料設(shè)計(jì)的基本原則有意識(shí)地選擇，至有意識(shí)地選擇，至少包括兩種少包括兩種物理和力學(xué)性能不同的物理和力學(xué)性能不同的獨(dú)立組元獨(dú)立組元，其中一組元的，其中一組元的體積分?jǐn)?shù)一般不低于體積分?jǐn)?shù)一般不低于20，第二組元通常為纖維、晶須或顆，第二組元通常為纖維、晶須或顆粒；粒； 復(fù)合材料是復(fù)合材料是人工制造人工制造的，而非天然形成的。的，而非天然形成的。 復(fù)合材料的

19、性質(zhì)取決于組元性質(zhì)的優(yōu)化組合，它應(yīng)復(fù)合材料的性質(zhì)取決于組元性質(zhì)的優(yōu)化組合，它應(yīng)優(yōu)于優(yōu)于獨(dú)立組元的性質(zhì)獨(dú)立組元的性質(zhì)，特別是強(qiáng)度、剛度、韌性和高溫性能。，特別是強(qiáng)度、剛度、韌性和高溫性能。30 復(fù)合材料在世界各國(guó)還沒有統(tǒng)一的名稱和復(fù)合材料在世界各國(guó)還沒有統(tǒng)一的名稱和命名方法，比較共同的趨勢(shì)是根據(jù)命名方法，比較共同的趨勢(shì)是根據(jù)來命名，通常有以下三種情況：來命名，通常有以下三種情況：1.2 復(fù)合材料的命名復(fù)合材料的命名31（1）強(qiáng)調(diào)基體時(shí)強(qiáng)調(diào)基體時(shí)以基體材料的名稱為主。如樹脂基復(fù)合以基體材料的名稱為主。如樹脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料等。材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料等。（2）

20、強(qiáng)調(diào)增強(qiáng)體時(shí)強(qiáng)調(diào)增強(qiáng)體時(shí)以增強(qiáng)體材料的名稱為主。如玻璃纖以增強(qiáng)體材料的名稱為主。如玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、陶瓷顆粒增強(qiáng)維增強(qiáng)復(fù)合材料、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、陶瓷顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料等。復(fù)合材料等。32（3）基體材料基體材料名稱與名稱與增強(qiáng)體材料增強(qiáng)體材料并用。這種命名方法并用。這種命名方法常用來表示某一種具體的復(fù)合材料，習(xí)慣上把常用來表示某一種具體的復(fù)合材料，習(xí)慣上把增強(qiáng)體材增強(qiáng)體材料的名稱放在前面，基體材料的名稱放在后面料的名稱放在前面，基體材料的名稱放在后面。33如：如：“玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料”，或簡(jiǎn)稱，或簡(jiǎn)稱為為“玻璃纖維玻璃纖維/環(huán)氧樹脂

21、復(fù)合材料環(huán)氧樹脂復(fù)合材料或或玻璃纖維玻璃纖維/環(huán)氧環(huán)氧”。而。而我國(guó)則常把這類復(fù)合材料通稱為我國(guó)則常把這類復(fù)合材料通稱為“玻璃鋼玻璃鋼”。碳纖維和碳纖維和金屬基體構(gòu)成的復(fù)合材料叫金屬基體構(gòu)成的復(fù)合材料叫“金屬基復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料”，也可，也可寫為寫為“碳金屬?gòu)?fù)合材料碳金屬?gòu)?fù)合材料”。碳纖維和碳構(gòu)成的復(fù)合材。碳纖維和碳構(gòu)成的復(fù)合材料叫料叫“碳碳復(fù)合材料碳碳復(fù)合材料”。34 國(guó)外還常用國(guó)外還常用來表示，如來表示，如MMC（Metal Matrix Composite）表示金屬基復(fù)合材料，表示金屬基復(fù)合材料，F(xiàn)RP（Fiber Reinforced Plastics）表示纖維增強(qiáng)塑料，而玻璃纖維

22、表示纖維增強(qiáng)塑料，而玻璃纖維/環(huán)環(huán)氧則表示為氧則表示為GF/Epoxy, 或或G/Ep(G-Ep)。ABC? AMC?351.3 復(fù)合材料的分類復(fù)合材料的分類 隨著材料品種不斷增加，人們?yōu)榱烁玫匮芯亢褪褂貌碾S著材料品種不斷增加，人們?yōu)榱烁玫匮芯亢褪褂貌牧?，需要?duì)材料進(jìn)行分類。料，需要對(duì)材料進(jìn)行分類。，歷史上有許多方法：，歷史上有許多方法：36）按材料的按材料的化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)分類分類，有金屬材料、非金屬材料之分。，有金屬材料、非金屬材料之分。）按按物理性質(zhì)物理性質(zhì)分類分類，有絕緣材料、磁性材料、遠(yuǎn)光材料、半，有絕緣材料、磁性材料、遠(yuǎn)光材料、半導(dǎo)體材料、導(dǎo)電材料等。導(dǎo)體材料、導(dǎo)電材料等。）按

23、按用途用途分類分類，有航空材料、電工材料、建筑材料、包裝材，有航空材料、電工材料、建筑材料、包裝材料等。料等。復(fù)合材料的分類方法也很多，常見的分類方法有：復(fù)合材料的分類方法也很多，常見的分類方法有：37一、按一、按增強(qiáng)材料形態(tài)增強(qiáng)材料形態(tài)分分1、纖維纖維增強(qiáng)復(fù)合材料增強(qiáng)復(fù)合材料 a.連續(xù)連續(xù)纖維復(fù)合材料：作為分散相的長(zhǎng)纖維的兩個(gè)端點(diǎn)都纖維復(fù)合材料：作為分散相的長(zhǎng)纖維的兩個(gè)端點(diǎn)都位于復(fù)合材料的邊界處；位于復(fù)合材料的邊界處； b.非連續(xù)非連續(xù)纖維復(fù)合材料：短纖維、晶須無規(guī)則地分散在基纖維復(fù)合材料：短纖維、晶須無規(guī)則地分散在基體材料中；體材料中；382、顆粒顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料：微小顆粒狀增強(qiáng)材料分散在

24、增強(qiáng)復(fù)合材料：微小顆粒狀增強(qiáng)材料分散在基體中；基體中；3、板狀板狀增強(qiáng)體、編織復(fù)合材料：以增強(qiáng)體、編織復(fù)合材料：以平面二維平面二維或或立體立體三維物三維物為增強(qiáng)材料與基體復(fù)合而成。為增強(qiáng)材料與基體復(fù)合而成。另外，還有其他增強(qiáng)體：層疊、骨架、涂層、片狀、另外，還有其他增強(qiáng)體：層疊、骨架、涂層、片狀、天然增強(qiáng)體等。天然增強(qiáng)體等。39復(fù)合材料結(jié)構(gòu)示意圖復(fù)合材料結(jié)構(gòu)示意圖a)層疊復(fù)合層疊復(fù)合 b)連續(xù)纖維復(fù)合連續(xù)纖維復(fù)合 c)顆粒復(fù)合顆粒復(fù)合 d)短切纖維復(fù)合短切纖維復(fù)合40增強(qiáng)復(fù)合材料增強(qiáng)復(fù)合材料纖維增強(qiáng)復(fù)合材料分為以下五種：纖維增強(qiáng)復(fù)合材料分為以下五種： 復(fù)合材料；復(fù)合材料； 復(fù)合材料；復(fù)合材料；

25、 （芳香族聚酰胺纖維、芳香族聚酯纖維、聚烯烴纖維等）（芳香族聚酰胺纖維、芳香族聚酯纖維、聚烯烴纖維等）復(fù)合材料；復(fù)合材料； （如鎢絲、不銹鋼絲等）復(fù)合材料；（如鎢絲、不銹鋼絲等）復(fù)合材料； （如氧化鋁纖維、碳化硅纖維、硼纖維等）復(fù)合材料。（如氧化鋁纖維、碳化硅纖維、硼纖維等）復(fù)合材料。41混雜混雜復(fù)合材料：復(fù)合材料：兩種或兩種以上增強(qiáng)體兩種或兩種以上增強(qiáng)體同同一種基體制成的復(fù)合材料?？梢钥闯墒莾煞N或一種基體制成的復(fù)合材料?？梢钥闯墒莾煞N或多種多種單一纖維或顆粒復(fù)合材料單一纖維或顆粒復(fù)合材料的相互復(fù)合，即的相互復(fù)合，即復(fù)合材料的復(fù)合材料的“復(fù)合材料復(fù)合材料”。42用玻璃纖維增強(qiáng)用玻璃纖維增強(qiáng)工程

26、塑料工程塑料的復(fù)合材料，即的復(fù)合材料，即玻璃鋼玻璃鋼。玻璃鋼分為兩種，即玻璃鋼分為兩種，即熱塑性玻璃鋼熱塑性玻璃鋼和和熱固性玻璃鋼熱固性玻璃鋼。43 熱塑性玻璃鋼是以熱塑性玻璃鋼是以玻璃纖維玻璃纖維為增強(qiáng)體和以為增強(qiáng)體和以為為粘結(jié)劑制成的復(fù)合材料。粘結(jié)劑制成的復(fù)合材料。 熱固性玻璃鋼是以熱固性玻璃鋼是以玻璃纖維玻璃纖維為增強(qiáng)體和以為增強(qiáng)體和以為為粘結(jié)劑制成的復(fù)合材料。粘結(jié)劑制成的復(fù)合材料。44、碳纖維碳纖維復(fù)合材料：作基體的復(fù)合材料：作基體的樹脂樹脂，目前應(yīng)用最多的是，目前應(yīng)用最多的是環(huán)環(huán)氧樹脂氧樹脂、酚醛樹脂酚醛樹脂和和聚四氟乙烯聚四氟乙烯。、碳纖維碳纖維/碳碳復(fù)合材料：用復(fù)合材料：用浸漬纖

27、維坯塊，固化浸漬纖維坯塊，固化后再進(jìn)行熱解，或纖維坯型經(jīng)化學(xué)氣相沉積，直接填入碳。后再進(jìn)行熱解，或纖維坯型經(jīng)化學(xué)氣相沉積，直接填入碳。、碳纖維碳纖維/金屬金屬?gòu)?fù)合材料：主要用于熔點(diǎn)較低的金屬或合復(fù)合材料：主要用于熔點(diǎn)較低的金屬或合金，如在碳纖維表面鍍金屬，制成了碳纖維金屬?gòu)?fù)合材料。金，如在碳纖維表面鍍金屬，制成了碳纖維金屬?gòu)?fù)合材料。、碳纖維碳纖維/陶瓷陶瓷復(fù)合材料：我國(guó)研制了一種碳纖維石英玻復(fù)合材料：我國(guó)研制了一種碳纖維石英玻璃復(fù)合材料。璃復(fù)合材料。45是由硼氣相沉積在鎢絲上來制取的。是由硼氣相沉積在鎢絲上來制取的。、硼纖維、硼纖維樹脂樹脂復(fù)合材料：基體主要為復(fù)合材料：基體主要為、和和等。等。

28、、硼纖維、硼纖維金屬金屬?gòu)?fù)合材料：常用的基體為復(fù)合材料：常用的基體為，還有還有等。等。46 作增強(qiáng)纖維的金屬主要是作增強(qiáng)纖維的金屬主要是鎢鎢、鉬鉬、鋼鋼、不銹鋼不銹鋼、鈦鈦、鈹鈹?shù)?，它們能被基體金屬等，它們能被基體金屬潤(rùn)濕潤(rùn)濕，也，也能能增強(qiáng)增強(qiáng)陶瓷。陶瓷。、金屬纖維金屬纖維金屬金屬?gòu)?fù)合材料復(fù)合材料：研究較多的增強(qiáng)劑為：研究較多的增強(qiáng)劑為，基體為基體為和和。、金屬纖維金屬纖維陶瓷陶瓷復(fù)合材料復(fù)合材料：利用金屬纖維的：利用金屬纖維的和和改善陶瓷的改善陶瓷的。47 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料復(fù)合材料 功能功能復(fù)合材料復(fù)合材料48主要用于制造受力構(gòu)件；結(jié)構(gòu)復(fù)合材料主要是主要用于制造受力構(gòu)件；結(jié)構(gòu)復(fù)合材料主要是

29、作為作為使用的復(fù)合材料，它基本上是由使用的復(fù)合材料，它基本上是由能承能承受載荷的增強(qiáng)體受載荷的增強(qiáng)體組元與組元與能聯(lián)接增強(qiáng)體能聯(lián)接增強(qiáng)體成為整體承載成為整體承載同時(shí)又起同時(shí)又起分配與傳遞載荷作用分配與傳遞載荷作用的基體組元構(gòu)成。的基體組元構(gòu)成。49結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料復(fù)合材料又可按又可按和和來分類，見下圖所示：來分類，見下圖所示：50復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料結(jié)構(gòu)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)復(fù)合材料性樹脂基性樹脂基性樹脂基性樹脂基基基基基基基基基基基基基、 按按分類分類51B、按按分類分類結(jié)構(gòu)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料復(fù)合材料

30、復(fù)合材料復(fù)合材料52可根據(jù)材料在使用中受力的要求進(jìn)行可根據(jù)材料在使用中受力的要求進(jìn)行和和，從而充分發(fā)揮各組元的效能。，從而充分發(fā)揮各組元的效能。53指具備各種指具備各種的材料。的材料。例如：例如：聲聲、光光、電電、磁磁、熱熱、耐腐蝕耐腐蝕、零膨脹零膨脹、阻阻尼尼、摩擦摩擦、屏蔽屏蔽或或換能換能等。等。功能復(fù)合材料中的功能復(fù)合材料中的又可稱為又可稱為，它，它分布于分布于中。中。功能復(fù)合材料中的功能復(fù)合材料中的不僅起到不僅起到的作用，的作用，而且能夠產(chǎn)生而且能夠產(chǎn)生的作用。的作用。54除了上面的各種各樣的復(fù)合材料以外，還有除了上面的各種各樣的復(fù)合材料以外，還有和和。（增強(qiáng)材料增強(qiáng)材料和和基體材料基

31、體材料屬于屬于同種物同種物質(zhì)質(zhì)，如碳，如碳/碳復(fù)合材料）碳復(fù)合材料）（前面提及的復(fù)合材料多屬此類）。（前面提及的復(fù)合材料多屬此類）。55）玻璃鋼和樹脂基復(fù)合材料）玻璃鋼和樹脂基復(fù)合材料 非常成熟、廣泛的應(yīng)用非常成熟、廣泛的應(yīng)用 ）金屬基復(fù)合材料）金屬基復(fù)合材料 開發(fā)階段、某些結(jié)構(gòu)件的關(guān)鍵部位開發(fā)階段、某些結(jié)構(gòu)件的關(guān)鍵部位 ）陶瓷基復(fù)合材料及功能復(fù)合材料等）陶瓷基復(fù)合材料及功能復(fù)合材料等 尚處于研究階段、尚處于研究階段、有不少科學(xué)技術(shù)問題有待解決有不少科學(xué)技術(shù)問題有待解決56第一章第一章 概論概論1.1 復(fù)合材料的定義復(fù)合材料的定義1.2 復(fù)合材料的命名復(fù)合材料的命名1.3 復(fù)合材料的分類復(fù)合材

32、料的分類1.4 復(fù)合材料的組成復(fù)合材料的組成1.5 復(fù)合材料的基本性能復(fù)合材料的基本性能1.6 復(fù)合材料發(fā)展概況復(fù)合材料發(fā)展概況57思考題思考題根據(jù)復(fù)合材料的定義，試舉一種以金屬、陶瓷或高分根據(jù)復(fù)合材料的定義，試舉一種以金屬、陶瓷或高分子為基體的復(fù)合材料，并簡(jiǎn)要說明其特性。子為基體的復(fù)合材料，并簡(jiǎn)要說明其特性。用經(jīng)過選擇的、含一定數(shù)量比的兩種或兩種以上的組分（或稱用經(jīng)過選擇的、含一定數(shù)量比的兩種或兩種以上的組分（或稱組元），通過人工復(fù)合、組成多相、三維結(jié)合且各相之間有明組元），通過人工復(fù)合、組成多相、三維結(jié)合且各相之間有明顯界面的、具有特殊性能的材料。顯界面的、具有特殊性能的材料。581.4

33、復(fù)合材料的組成復(fù)合材料的組成v結(jié)構(gòu)復(fù)合材料是由基體、增強(qiáng)體和兩者之間結(jié)構(gòu)復(fù)合材料是由基體、增強(qiáng)體和兩者之間的界面組成，復(fù)合材料的性能則取決于增強(qiáng)的界面組成，復(fù)合材料的性能則取決于增強(qiáng)體與基體的比例以及三個(gè)組成部分的性能。體與基體的比例以及三個(gè)組成部分的性能。v要盡可能避免形成薄弱環(huán)節(jié)！要盡可能避免形成薄弱環(huán)節(jié)！59水桶效應(yīng)水桶效應(yīng)604.1.1 復(fù)合材料的基體復(fù)合材料的基體金屬材料金屬材料61金屬鍵金屬鍵共有價(jià)電子電子云鍵無方向性和飽和性6263鋁合金相圖（局部）鋁合金相圖（局部）64國(guó)產(chǎn)昆侖發(fā)動(dòng)機(jī)國(guó)產(chǎn)昆侖發(fā)動(dòng)機(jī)鈦合金鈦合金鎳基高溫合金鎳基高溫合金鋼鐵材料鋼鐵材料65高溫合金基體的力學(xué)性能高溫

34、合金基體的力學(xué)性能 66 鎳基合金：用來制造使用溫度更高的、受力苛鎳基合金：用來制造使用溫度更高的、受力苛刻的熱端部件，如渦輪葉片、導(dǎo)向葉片、燃燒室等。刻的熱端部件，如渦輪葉片、導(dǎo)向葉片、燃燒室等。 鈷基高溫合金廣泛用作導(dǎo)向葉片，具有良好的鈷基高溫合金廣泛用作導(dǎo)向葉片，具有良好的抗熱腐蝕性和抗冷熱疲勞性能?？篃岣g性和抗冷熱疲勞性能。 67金屬材料的基本特點(diǎn)金屬材料的基本特點(diǎn)l強(qiáng)度高、韌性好、導(dǎo)電導(dǎo)熱、不容易老化、容易加工變形、易于回收利用。l金屬具有特有的金屬光澤。l缺點(diǎn)：耐腐蝕性相對(duì)較差、耐高溫性能比較差。6869 70高分子材料高分子材料71v非金屬原子共有電子而構(gòu)成大分子材料稱為高分子

35、材料。v每個(gè)大分子由許多結(jié)構(gòu)相同的單元相互連接而成，因此高分子材料又稱為聚合物聚合物。v高分子材料具有較高的強(qiáng)度、良好的塑性、較強(qiáng)的耐腐蝕性、較好的絕緣性和低密度等優(yōu)良性能。72聚合物包括：熱固性聚合物熱固性聚合物和熱塑性聚合物熱塑性聚合物。熱固性聚合物熱固性聚合物通常為分子量較小的液態(tài)或固態(tài)預(yù)聚體，經(jīng)加熱或加固化劑發(fā)生交聯(lián)化學(xué)反應(yīng)并經(jīng)過凝膠化和固化階段后，形成不溶、不熔的三維網(wǎng)狀高分子。主要包括：環(huán)氧環(huán)氧、酚醛、雙馬、聚酰亞胺樹脂等。具有耐熱性好、剛度大、電性能、加工性能和尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。7374游艇設(shè)計(jì)游艇設(shè)計(jì)75熱塑性聚合物熱塑性聚合物：是一類線形或有支鏈的固態(tài)高分子，可溶可熔可溶可

36、熔，可反復(fù)加工而無化學(xué)變化可反復(fù)加工而無化學(xué)變化。包括各種通用塑料（聚丙烯、聚氯乙烯等）、工程塑料（尼龍、聚碳酸酯等）和特種耐高溫聚合物（聚酰胺、聚醚砜、聚醚醚酮等）。這類高分子分非晶（或無定形）和結(jié)晶兩類。通常結(jié)晶度在20-85% 之間。具有質(zhì)輕、比強(qiáng)度高、電絕緣、化學(xué)穩(wěn)定性、耐磨潤(rùn)滑性好，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。與熱固性聚合物相比，具有明顯的力學(xué)松弛現(xiàn)象；在外力作用下形變大；具有相當(dāng)大的斷裂延伸率；抗沖擊性能較好。76陶瓷材料陶瓷材料77陶瓷是金屬與非金屬的固體化合物，以離子鍵陶瓷是金屬與非金屬的固體化合物，以離子鍵（如（如MgO、Al2O3）、）、共價(jià)鍵（金剛石、共價(jià)鍵（金剛石、Si3N4、B

37、N）以及離子鍵和共價(jià)鍵的混合鍵結(jié)合在一起。以及離子鍵和共價(jià)鍵的混合鍵結(jié)合在一起。陶瓷材料的顯微結(jié)構(gòu)通常由晶相、玻璃相和氣相陶瓷材料的顯微結(jié)構(gòu)通常由晶相、玻璃相和氣相（孔）等不同的相組成。（孔）等不同的相組成。78l優(yōu)點(diǎn)：陶瓷材料具有熔點(diǎn)高、硬度大、化學(xué)穩(wěn)定優(yōu)點(diǎn)：陶瓷材料具有熔點(diǎn)高、硬度大、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐高溫、耐磨損、耐氧化和腐蝕、比重小性好、耐高溫、耐磨損、耐氧化和腐蝕、比重小強(qiáng)度和模量高等優(yōu)點(diǎn)，可在各種苛刻的環(huán)境下工強(qiáng)度和模量高等優(yōu)點(diǎn)，可在各種苛刻的環(huán)境下工作；另一方面，陶瓷材料在磁、電、光、熱等方作；另一方面，陶瓷材料在磁、電、光、熱等方面的性能和用途具有多樣性和可變性，是非常重面的性能

38、和用途具有多樣性和可變性，是非常重要的功能材料。要的功能材料。l陶瓷材料的致命弱點(diǎn)：脆性大、韌性差，常因存陶瓷材料的致命弱點(diǎn)：脆性大、韌性差，常因存在裂紋、空隙、雜質(zhì)等在裂紋、空隙、雜質(zhì)等缺陷而引起不可預(yù)測(cè)的災(zāi)缺陷而引起不可預(yù)測(cè)的災(zāi)難性后果難性后果。 陶瓷材料的基本特點(diǎn)陶瓷材料的基本特點(diǎn)79804.1.2 復(fù)合材料增強(qiáng)體復(fù)合材料增強(qiáng)體 (Reinforcement) 纖維及其織物、晶須、顆粒等。復(fù)合材料增強(qiáng)體纖維及其織物、晶須、顆粒等。復(fù)合材料增強(qiáng)體的具有如下特點(diǎn)：的具有如下特點(diǎn)： 1、具有很低的密度；、具有很低的密度； 2、組成這些化合物的元素都處在元素周期表中的、組成這些化合物的元素都處在

39、元素周期表中的第二、第三周期；第二、第三周期； 3、它們大多數(shù)都是以結(jié)合力很強(qiáng)的共價(jià)鍵結(jié)合；、它們大多數(shù)都是以結(jié)合力很強(qiáng)的共價(jià)鍵結(jié)合； 4、具有很高的比強(qiáng)度、比剛度和高溫穩(wěn)定性。、具有很高的比強(qiáng)度、比剛度和高溫穩(wěn)定性。81不同復(fù)合材料增強(qiáng)體的強(qiáng)度和模量不同復(fù)合材料增強(qiáng)體的強(qiáng)度和模量 8283ZnOZnO晶須微觀形貌晶須微觀形貌 84SiC顆粒、顆粒、Al2O3顆粒顆粒851.5 復(fù)合材料的基本性能復(fù)合材料的基本性能取決于取決于組分材料的組分材料的種類種類、性能性能、含量含量和和分布分布。主要包括：增強(qiáng)體的性能和它的表。主要包括：增強(qiáng)體的性能和它的表面物理、化學(xué)狀態(tài)；基體的結(jié)構(gòu)和性能；增強(qiáng)體面物

40、理、化學(xué)狀態(tài)；基體的結(jié)構(gòu)和性能；增強(qiáng)體的配置、分布和體積含量。的配置、分布和體積含量。v復(fù)合材料的性能復(fù)合材料的性能還取決于還取決于復(fù)合材料的復(fù)合材料的制造工藝條制造工藝條件件、復(fù)合方法復(fù)合方法、零件幾何形狀零件幾何形狀和和使用環(huán)境條件使用環(huán)境條件。86復(fù)合材料在制造前，復(fù)合材料在制造前，可以是薄片、粉可以是薄片、粉末、塊體或無定形的流體，它的末、塊體或無定形的流體，它的可以是固態(tài)、氣態(tài)、可以是固態(tài)、氣態(tài)、熔融態(tài)或熔融態(tài)或半固半固半液態(tài)半液態(tài)。基體材料在與增強(qiáng)相固結(jié)后，基體相在復(fù)合材料中就基體材料在與增強(qiáng)相固結(jié)后，基體相在復(fù)合材料中就成為包裹增強(qiáng)相的連續(xù)體。因此，基體相也叫做成為包裹增強(qiáng)相的連

41、續(xù)體。因此，基體相也叫做。基體相具有基體相具有增強(qiáng)相的作用，在復(fù)合材料承增強(qiáng)相的作用，在復(fù)合材料承受外加載荷時(shí)，基體相主要以受外加載荷時(shí)，基體相主要以起向增強(qiáng)相起向增強(qiáng)相的作用。的作用。87復(fù)合材料及其增強(qiáng)相的各種形態(tài)復(fù)合材料及其增強(qiáng)相的各種形態(tài)纖維狀纖維狀顆粒狀顆粒狀層狀層狀片狀片狀填充狀填充狀88主要取決于主要取決于的的性能性能、含量含量及及分布狀況分布狀況，的的性能性能、含量含量，以及它們之間的，以及它們之間的界面結(jié)合界面結(jié)合情況，作為產(chǎn)品情況，作為產(chǎn)品還與還與成型工藝成型工藝和和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)有關(guān)。因此，不論對(duì)哪一類復(fù)合材料，就是同一類復(fù)合材料的因此，不論對(duì)哪一類復(fù)合材料，就是同

42、一類復(fù)合材料的性能也不是一個(gè)定值，而只能給出其主要性能。性能也不是一個(gè)定值，而只能給出其主要性能。89復(fù)合材料是由復(fù)合材料是由多種組分多種組分的材料組成，許多性能優(yōu)于單的材料組成，許多性能優(yōu)于單一組分的材料。一組分的材料。如纖維增強(qiáng)的樹脂基復(fù)合材料，具有如纖維增強(qiáng)的樹脂基復(fù)合材料，具有、耐燒蝕耐燒蝕及及等優(yōu)點(diǎn)。等優(yōu)點(diǎn)。90 、增強(qiáng)體增強(qiáng)體或者或者基體基體是密度小的物質(zhì)，或兩者的是密度小的物質(zhì)，或兩者的密度密度都都不高，且都不是完全致密的；不高，且都不是完全致密的；、增強(qiáng)劑多是強(qiáng)度很高的纖維。、增強(qiáng)劑多是強(qiáng)度很高的纖維。（指（指強(qiáng)度強(qiáng)度與與密度密度的比值）和的比值）和是各類是各類材料中最高的。材

43、料中最高的。91例如，例如，的密度為的密度為7.8 g/cm3。復(fù)合材料的密度為復(fù)合材料的密度為1.52.0 g/cm3，只有只有普通碳鋼的普通碳鋼的1/41/5，比鋁合金還要輕，比鋁合金還要輕1/左右，左右，而而卻能超過普通碳鋼的水平。卻能超過普通碳鋼的水平。92若按若按計(jì)算，計(jì)算，基復(fù)合材基復(fù)合材料不僅超過料不僅超過，而且可超過某些特殊，而且可超過某些特殊。復(fù)合材料、復(fù)合材料、復(fù)合材料具有比復(fù)合材料具有比復(fù)合材料更低的密度和更高的強(qiáng)度，因此具有更復(fù)合材料更低的密度和更高的強(qiáng)度，因此具有更高的比強(qiáng)度。高的比強(qiáng)度。93 復(fù)合材料可以復(fù)合材料可以，靈活地進(jìn)，靈活地進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，具有很好的可設(shè)計(jì)性

44、。行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，具有很好的可設(shè)計(jì)性。對(duì)于對(duì)于來說，可以根據(jù)來說，可以根據(jù)合理布置合理布置增強(qiáng)材料，達(dá)到增強(qiáng)材料，達(dá)到節(jié)約材料節(jié)約材料、減輕質(zhì)量減輕質(zhì)量的目的。的目的。94 對(duì)于有對(duì)于有要求的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)時(shí)可以選用耐腐要求的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)時(shí)可以選用耐腐蝕性能好的蝕性能好的和和；對(duì)于其他一些性能要求，如介電性能、耐熱性能等，對(duì)于其他一些性能要求，如介電性能、耐熱性能等，都可以方便地通過都可以方便地通過來滿足要求。來滿足要求。復(fù)合材料良好的可設(shè)計(jì)性還可以最大限度地克服其復(fù)合材料良好的可設(shè)計(jì)性還可以最大限度地克服其、低等缺點(diǎn)。低等缺點(diǎn)。95復(fù)合材料具有優(yōu)良的電性能，通過復(fù)合材料具有優(yōu)良的電性能，通過、和和，可

45、以將其制成，可以將其制成絕緣材料絕緣材料或或?qū)?dǎo)電材料電材料。例如，玻璃纖維增強(qiáng)的樹脂基復(fù)合材料具有優(yōu)良。例如，玻璃纖維增強(qiáng)的樹脂基復(fù)合材料具有優(yōu)良的的，并且在高頻下仍能保持良好的，并且在高頻下仍能保持良好的，因此可作為高性能電機(jī)、電器的絕緣材料。因此可作為高性能電機(jī)、電器的絕緣材料。96玻璃纖維增強(qiáng)的樹脂基復(fù)合材料還具有玻璃纖維增強(qiáng)的樹脂基復(fù)合材料還具有，被廣泛地用于制造機(jī)載、艦載和地面雷達(dá)罩。，被廣泛地用于制造機(jī)載、艦載和地面雷達(dá)罩。通過通過和和可以制得可以制得。這是一種功能復(fù)合材料，在冶金、化工和電。這是一種功能復(fù)合材料，在冶金、化工和電池制造等工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。池制造等工業(yè)領(lǐng)

46、域具有廣泛的應(yīng)用前景。97 聚合物基復(fù)合材料具有優(yōu)異的聚合物基復(fù)合材料具有優(yōu)異的、耐海水性耐海水性能能、也能、也能、和和。因此它是一種優(yōu)良的耐。因此它是一種優(yōu)良的耐腐蝕材料，用其制造的化工管道、貯罐、塔器等具有較長(zhǎng)腐蝕材料，用其制造的化工管道、貯罐、塔器等具有較長(zhǎng)的使用壽命、極低的維修費(fèi)用。的使用壽命、極低的維修費(fèi)用。98玻璃纖維增強(qiáng)的聚合物基復(fù)合材料具有玻璃纖維增強(qiáng)的聚合物基復(fù)合材料具有，是一種優(yōu)良的絕熱材料。，是一種優(yōu)良的絕熱材料。選擇適當(dāng)?shù)幕w材料和增強(qiáng)材料可以制成選擇適當(dāng)?shù)幕w材料和增強(qiáng)材料可以制成和和，能有效地保護(hù)火箭、導(dǎo)彈和，能有效地保護(hù)火箭、導(dǎo)彈和宇宙飛行器在宇宙飛行器在2000

47、以上承受用溫、高速氣流的沖以上承受用溫、高速氣流的沖刷作用。刷作用。99纖維增強(qiáng)的聚合物基復(fù)合材料具有纖維增強(qiáng)的聚合物基復(fù)合材料具有，能滿足各種類型制品的制造需要，能滿足各種類型制品的制造需要，特別適合于大型制品、形狀復(fù)雜、數(shù)量少制品特別適合于大型制品、形狀復(fù)雜、數(shù)量少制品的制造，的制造，100金屬基和陶瓷基復(fù)合材料能夠在較高的溫度下長(zhǎng)期金屬基和陶瓷基復(fù)合材料能夠在較高的溫度下長(zhǎng)期使用，但是聚合物基復(fù)合材料的使用，但是聚合物基復(fù)合材料的。因此，制。因此，制成的制品容易變形成的制品容易變形 。 用用可以提高復(fù)合材可以提高復(fù)合材料的彈性模量。另外，通過料的彈性模量。另外，通過也可以克服其彈性模也可

48、以克服其彈性模量差的缺點(diǎn)。量差的缺點(diǎn)。101系指在溫度為系指在溫度為232和相對(duì)濕度為和相對(duì)濕度為505的的條件下測(cè)量的楊氏模量條件下測(cè)量的楊氏模量(單位單位:N.m-2)除以密度除以密度(單位單位:N.m-3)。就是指表達(dá)物體在變形時(shí)所受的應(yīng)力與應(yīng)變就是指表達(dá)物體在變形時(shí)所受的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系的比例常數(shù)。關(guān)系的比例常數(shù)。102在彈性范圍內(nèi)大多數(shù)材料服從虎克定律，即變形與受在彈性范圍內(nèi)大多數(shù)材料服從虎克定律，即變形與受力成正比。力成正比?？v向應(yīng)力與縱向應(yīng)變的比例常數(shù)就是材料的縱向應(yīng)力與縱向應(yīng)變的比例常數(shù)就是材料的E，也叫也叫。橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變之比值稱為橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變之比值稱為，也叫，也叫，

49、它是反映材料橫向變形的彈性常數(shù)。，它是反映材料橫向變形的彈性常數(shù)。 103復(fù)合材料的突出優(yōu)點(diǎn)是復(fù)合材料的突出優(yōu)點(diǎn)是和和（即強(qiáng)度、模（即強(qiáng)度、模量與密度之比）高。量與密度之比）高。比強(qiáng)度和比模量是度量比強(qiáng)度和比模量是度量的一個(gè)指標(biāo)，比的一個(gè)指標(biāo)，比強(qiáng)度愈高，同一零件的密度愈??；比模量愈高，零件的剛強(qiáng)度愈高，同一零件的密度愈?。槐饶Ａ坑?，零件的剛性愈大。性愈大。 104金屬基和陶瓷基復(fù)合材料能在較高的溫度下長(zhǎng)期金屬基和陶瓷基復(fù)合材料能在較高的溫度下長(zhǎng)期使用，但是聚合物基復(fù)合材料不能在高溫下長(zhǎng)期使用，使用，但是聚合物基復(fù)合材料不能在高溫下長(zhǎng)期使用，即使耐高溫的聚酰亞胺基復(fù)合材料，其長(zhǎng)期工作溫度即使

50、耐高溫的聚酰亞胺基復(fù)合材料，其長(zhǎng)期工作溫度也只能在也只能在300 左右。左右。105在自然條件下，由于紫外光在自然條件下，由于紫外光、濕熱、機(jī)械應(yīng)濕熱、機(jī)械應(yīng)力力、化學(xué)侵蝕的作用，會(huì)導(dǎo)致化學(xué)侵蝕的作用，會(huì)導(dǎo)致，即發(fā)生所謂的老化現(xiàn)象。，即發(fā)生所謂的老化現(xiàn)象。復(fù)合材料在使用過程中發(fā)生老化現(xiàn)象的程度復(fù)合材料在使用過程中發(fā)生老化現(xiàn)象的程度與其組成、結(jié)構(gòu)和所處的環(huán)境有關(guān)。與其組成、結(jié)構(gòu)和所處的環(huán)境有關(guān)。106缺陷少的纖維的疲勞抗力很高；基體的塑性好，能缺陷少的纖維的疲勞抗力很高；基體的塑性好，能消除或減小應(yīng)力集中區(qū)的大小和數(shù)量。消除或減小應(yīng)力集中區(qū)的大小和數(shù)量。復(fù)合材料的比模量高，所以它的自振頻率很高，不復(fù)合材料的比模量高，所以它的自振頻率很高，不容易發(fā)生共振而快速脆斷；另外，復(fù)合材料是一種非均容易發(fā)生共振而快速脆斷；另外，復(fù)合材料是一種非均質(zhì)多相體系，在復(fù)合材料中振動(dòng)衰減都很快。質(zhì)多相體系，在復(fù)合材料中振動(dòng)衰減都很快。107復(fù)合材料復(fù)合材料學(xué)術(shù)界開始使用學(xué)術(shù)界開始使用“復(fù)合材料復(fù)合材料”（composite materials ）一詞大約是在一詞大約是在20世紀(jì)世紀(jì)40年代，當(dāng)時(shí)出現(xiàn)了年代，當(dāng)時(shí)出現(xiàn)了玻璃纖維增強(qiáng)不玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯飽和聚酯，開辟了，開辟了的新紀(jì)元。的新紀(jì)元。108從從20世紀(jì)世紀(jì)60年代開始，開發(fā)出多種