复合材料界面前言.ppt

一、材料的发展与人类社会的进步 材料是人类社会一切生产和生活水平提高的物质基础。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。 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。它由两种或两种以上性质不同的材料组合而成，各组分之间性能“取长补短”，起到“协同作用”，可以得到单一材料无法比拟的优秀的综合性能，极大地满足了人类发展对新材料的需求。因此，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。 复合材料的应用 航天 航空 国防建设 医药卫生 工业、娱乐 复合材料－玻璃钢 A380客机(2007年10月,首次商业航行,复合材料占总质量25%) 是目前世界上唯一采用全机身长度双层客舱,最先进、最宽敞和最高效的飞机。 技术参数：翼展：79.8米；机长：73米；宽度：7.14米；最大起飞重量：560吨；巡航速度：0.89马赫；载 客 量：555人；最大航程：15000公里。 航天飞机内MMC (Al / B纤维)桁架 我国研制的ARJ21 （Advanced Regional Jet）支线客机—“翔凤”(复合材料占总质量2%)2007年12月21日下线，2008年上半年首飞；载客量70—100人;最大燃油航程： 4164 km. 卫星用颗粒增强铝基复合材料零件 雷达波 聚合物基复合材料在导弹火箭上的应用 (导弹减轻1公斤,射程增加15—20公里) 有TiN涂层的高尔夫球头 芳纶刹车片 碳纤维增强聚酰亚胺复合材料制航空发动机高温构件 预处理前后SiC的SEM形貌 硬质合金组织(Co+WC) 硬质合金铣刀 硬质合金模具 硬质合金轴承刀具 * 前言 一、材料的发展与人类社会的进步 二、复合材料的出现、发展及其应用 一万年前，人类使用石头作为日常生活工具，人类进入了旧石器时代，人类战争也进入了冷兵器时代。 7000年前人类在烧制陶器的同时创造了炼铜技术，青铜制品广泛地得到应用，同时又促进了人类社会发展，人类进入了青铜器时代。同时火药的发明又使人类战争进入了杀伤力更强的热兵器时代。 5000年前人类开始使用铁，随着炼铁技术的发展，人类又发明了炼钢技术。 十九世纪中期转炉、平炉炼钢的发展使得世界钢产量迅猛增加，大大促进了机械、铁路交通的发展。 随着二十世纪中期合金钢的大量使用，人类又进入钢铁时代，钢铁在人类活动中起着举足轻重的作用。核材料的发现，又将人类引入了可以毁灭自己的核军备竞赛，同时核材料的和平利用，又给人类带来了光明。二十世纪中后期以来，高分子、陶瓷材料崛起以及复合材料的发展，又给人类带来了新的材料和技术革命，楼房可以越盖越高、飞机越飞越快，同时人类进入太空的梦想成为了现实。 当前材料、能源、信息是现代科学技术的三大支柱，发展新材料是发展创新技术的关键。 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。在现代高技术迅猛发展的今天，特别是航空、航天和 海洋开发领域的发展，使材料的使用环境更加恶劣，因而对材料提出了越来越苛刻的要求。 例如，航天飞机等空间飞行器在飞行过程中要受到大气阻力、地球引力、太阳辐射力、空间热环境、太阳风、宇宙射线、宇宙尘埃、流星、磁矩等的作用。飞行器发动机还要受到其热环境、内流形成的气动力、结构振动、机件高速转动、液体晃动、振荡燃烧和POGO振动等非正常破坏力的作用。同时由于飞行范围（M数、飞行高度）的扩大、发动机的推力、比推力及推 / 重比大大提高，导致了发动机压力比、涵道比、进口温度、燃烧室温度、转子转速等也日益提高。由此构成的力、热、化学和物理等效应的作用，最终都要集中到构成飞行器和发动机结构的材料上去，因此对材料的质轻、高强、高韧、耐热、抗疲劳、抗氧化及抗腐蚀等特性也日益提出了更加苛刻的要求。 又如现代武器系统的发展对新材料提出了如下要求： 1、高比强、高比模； 2、耐高温、抗氧化； 3、防热、隔热； 4、吸波、隐身； 5、全天候； 6、高抗破甲、抗穿甲性； 7、减振、降噪，稳定、隐蔽、高精度和命中率； 8、抗激光、抗定向武器； 9、多功能； 10、高可靠性和低成本。 很明显，传统的单一材料比如钢、Al、Ti等纯金属或合金是无法满足以上综合要求，这是因为单一金属材料的强度、模量和高温性能等几乎已开发到了极限；陶瓷的脆性、有机高分子材料的低模量、低熔点等固有缺点，极大地限制了其应用。这些都促使人们研究开发并按预定性能设计新型材料。 三、复合材料的发展历史 复合材料的历史一般可以分为两