复合材料概论复合材料概论PPT.pptx

复合材料概论;目 录;第一章总论;1.1复合材料的发展概况

近代复合材料的发展从基体上来看，首先发展的是软基体，然后逐渐发展较硬的和硬的基体，即从树脂到金属到陶瓷基体，现在复合材料有树脂基复合材料、金属基复合材料和陶瓷基复合材料三个大类。

目前全世界复合材料的年产量已达550多万吨，年产值达1300亿美元以上。从全球范围看，世界复合材料的生产主要集中在欧美和东亚地区，汽车工业是复合材料最大的用户，今后发展潜力仍十分巨大。;例如，为降低发动机噪声，增加轿车的舒适性，正着力开发两层冷轧板间粘附热塑性树脂的减振钢板；为满足发动机向高速、增压、高负荷方向发展的要求，发动机活塞

、连杆、轴瓦已开始应用金属基复合材料。为满足汽车轻量化要求，必将会有越来越多的新型复合材料将被应用到汽车制造业中。;树脂基复合材料（ResinMatrixComposite）也称纤维增强塑料（FiberReinforcedPlastics），是目前技术比较成熟且应用最为广泛的一类复合材料。这种材料是用短切的或连

续纤维及其织物增强热固性或热塑性树脂基体，经复合而成。以玻璃纤维作为增强相的树脂基复合材料在世界范围内已形成了产业，我国俗称玻璃钢。;1932年;树脂基复合材料生产流程;金属基复合材料（MetalMatrixComposite，简称MMC)的性能既优于金属材料也优于树脂基复合材料。它既具有金属的性能，也有树脂基复合材料无法达到的使用温度高、剪

切强度高、阻燃、不老化、不吸湿、不放气、耐磨损、导电、导热等金属属性，是外层空间结构及一些工业领域中有广泛应用前景的材料，因而继树脂基复合材料之后，掀起了开发研究金属基复合材料的热潮。;金属基复合材料;金属基复合材料的发展概况;陶瓷基复合材料(CeramicMatrixComposite，简称CMC)，是80年代开始逐渐发展起来的，时间不长但发展十分迅速。陶瓷材料本身强度高、硬度大、耐高温、抗氧化、有很好的耐磨性和耐化学腐蚀性，热膨胀系小、密度小，这些优异的性能是一般金属材料、高分子材料和它们的复合材料所不具备的。但由于其致命的弱点——脆性，限制了它的应用，如果这一问题能得到很好的解决，它???是极为理想的高温结构材料，因而被称为“材料的梦想”。;陶瓷基复合材料;复合材料的定义;按增强材料形态分：

连续纤维复合材料短纤维复合材料粒状填料复合材料编织复合材料;按增强原理分为弥散增强型复合材料、晶须增强型复合材料、纤维增强型复合材料。;玻璃纤维复合材料

有机纤维复合材料;按基体材料分：;金属基;按材料作用分：;复合材料的共同特点：

※可设计性

材料设计是最近20年才提出的概念，复合材料的性能可设计性是材料科学进展的一大成果，复合材料的力学机械及热声光电防腐抗老化等物理化学性能都可以按制件的使用要求和环境条件，通过组分材料的选择和匹配以及界面控制等材料设计手段，最大限度的达到预期目的，以满足工程设备的使用性能。;※材料与结构的同一性

复合材料尤其是纤维增强复合材料，与其说是材料不如说是结构更为恰当。传统材料的构件成型是经过对材料的再加工，再加工过程中材料不发生组分和化学变化，而复合材料构件与材料是同时形成的，这样结构的整体性好，可大幅度减少零部件和连接件数量，从而缩短加工周期，降低成本，提高构件的可靠性。;复合材料的共同特点：

※发挥复合效应的优越性

复合材料是由各组分材料经过复合工艺形成的，但它并不是几种材料简单的复合，而是按复合效应形成新的性能，这种复合效应是复合材料仅有的。

※材料性能对复合工艺的依赖性

复合材料结构在形成过程中发生复杂的物理化学变化，因此构件的性能对工艺方法、工艺参数、工艺过程等依赖性较大，同时也由于在成型过程中很难准确地控制工艺参数，所以一般来说复合材料构件的性能分散性也是比较大的。;1.3.1聚合物基复合材料的主要性能;;※耐磨疲劳性好

聚合物基复合材料中纤维与基体的界面能阻止材料受力所致裂纹的扩展，因此，疲劳破坏总是从纤维的薄弱环节开始逐渐扩展到结合面上，破坏前有明显的预兆。大多数金属材料的疲劳强度极限是其抗张强度的20％－50％，而碳纤维/聚酯复合材料的疲劳强度极限可为其抗张强度的70％－80％。;※减震性好

受力结构的自振频率除与结构本身形状有关外，还与结构材料比模量的平方根成正比。复合材料的比模量高，故具有高的自振频率。同时，复合材料界面具有吸振能力，使材料的振动阻尼很高。;※过载时安全性好

复合材料中有大量增强纤维，当材料过载而有少数纤维断裂时，载荷会迅速重新分配到未破坏的纤维上，使整个构件在短时间内不致于失去承载能力。

※具有多种功能性

（1）耐烧蚀性好 （2）有良好的摩擦性

（3）高度的电绝缘性（4）优良的耐腐蚀性能

（5）有