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复合材料的发展史与现状 一. 复合材料的定义： 复合材料是由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材料。 二.复合材料的特征： 1.材料结构的可设计性 2.结构整体性能好 3.抗疲劳性能好 4.破坏安全性好 5.成型工艺简单、灵活 复合材料性能不足之处 1、横向拉伸强度和层间剪切强度低。 2、断裂伸长率低，冲击韧性有时不好。 3、制造是产品性能不稳定，分散性大，质检困难。 4、老化性能不好。 5、机械连接困难。 6、成本太高。 这是一个开发较早，有稳定需求的应用领域。 1.高尔夫球拍：4000万只/年，约占总数的80%以上，“已碳化了”。 2.其他各种球拍（网球拍、羽毛球拍等）： 500～600万只/年，几乎独占市场。 3.钓鱼杆：1200万只/年，约占总数的50%以上。 4.自行车：12万辆/年。 5.其他：赛艇、赛车、弓箭、滑雪板、杆等等。 前4项约占CF耗量的85%左右，其他只占15%左右。 台湾复合材料产业 ： 台湾素有“复合材料体育用品王国”之称，当局一直把复合材料产业作为24项支柱产业之一予以支持发展。 规模大、产品新、市场观念强、重开发、注意成果转化形成生产力，经费充足、人才档次高。 台湾碳纤维约有3000吨/年的产能。 这是一个覆盖甚广，内容甚多，也是一个发展最快，前景最好的应用领域。 1、基础设施领域（混凝土结构加固补强） 基础设施（Infrastructure）系指建筑领域的房屋、桥梁、隧道、涵洞、地铁及其相关的混凝土工程，其修复、更新、加固已构成复合材料目前极重要的应用领域。 结构应用：承拉索、护栏、扶手、梁、柱、杆、板、 桩、桁架、构架、格栅、筋条（代钢筋）。 修复、加固、更新：层压板、包缠料（片材）。 聚合物基粒子复合材料如酚醛树脂中掺入木粉的电木、碳酸钙粒子改性热塑性塑料的钙塑材料。 陶瓷基粒子复合材料如氧化锆增韧陶瓷等。 金属基粒子复合材料又称金属陶瓷，是由钛、镍、钴、铬等金属与碳化物、氮化物、氧化物、硼化物等组成的非均质材料。 碳化物金属陶瓷作为工具材料已被广泛应用，称作硬质合金。硬质合金通常以Co、Ni作为粘结剂，WC、TiC等作为强化相。 硬质合金主要有钨钴(YG)和钨钴钛(YT)两类。牌号中，YG后的数字为含Co量，YT后的数字为碳化钛含量。 硬质合金硬度极高，且热硬性、耐磨性好，一般做成刀片，镶在刀体上使用。 层状复合材料是指在基体中含有多重层片状高强高模量增强物的复合材料。这种材料是各向异性的(层内两维同性)。如碳化硼片增强钛、胶合板等。 双金属、表面涂层等也是层状复合材料。 结构层状材料根据材质不同，分别用于飞机制造、运输及包装等。 聚合物基纤维增强复合材料零件 复合材料在航空中的应用 碳/碳复合材料 生物医学制品和体育运动 复合材料被用来预防受伤，矫正生理机能，和帮助病人复原。 生物医学制品和以体育运动器材为主的碳纤维复合材料制品 热塑性复合材料再近20年中，增长速率持续较快，是热固性的3倍。 JS系列自润滑复合材料与部件 三维纺织预成型技术和RTM技术是研制和开发高性能复合材料结构件的关键技术。RTM成型的复合材料头盔。 锂/复合材料聚合物电解质-热电池 粒子增强SiC陶瓷基复合材料 颗粒增强铝基泡沫复合材料 碳黑增强橡胶 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 层状陶瓷复合材料断口形貌 三明治复合 有TiN涂层的高尔夫球头 铝合金蜂窝夹层板 层状复合 芳纶刹车片 高温构件碳纤维增强聚酰亚胺 复合材料制航空发动机 美国F/A-18歼击机 美UH－60A型直升飞机 聚合物纳米复合材料 聚合物 层状粘土 传统的 复合材料 插入的 纳米复合材料 片状剥离的 纳米复合材料 新型的纳米黏土 片层越小，分散得越好，则复合材料的性能越好 复合材料的铺层优化设计 当前常用的模压料品种有 热固性复合材料，包括SMC、BMC和TMC等；热塑性复合材料 材料的创新：新材料的出现为产品设计提供更广阔的前提，满足产品设计的要求。 纳米材料: 纳米材料是由纳米级原子团组成的，由于其独有的体积和表面效应，它从宏观上显示出许多奇妙的特征。 制备纳米粒子的物理方法 1．球磨 6．纳米气流粉碎气流磨 5．胶体磨 4．搅拌磨 3．振动磨 2．振动球磨 实 施 方 法 球磨机是目前广泛采用的纳米磨碎设备。 它是利用介质