《复合材料学之》课件.ppt

复合材料学概论

课程目标与内容1掌握复合材料的基本概念和原理从基础概念出发，了解复合材料的独特结构和工作机制。2了解不同类型复合材料的性能与应用深入探究金属基、聚合物基、陶瓷基复合材料的性能特点，并结合实例展示其在不同领域的应用。学习复合材料的设计、制备和加工技术

复合材料的定义与分类复合材料的定义复合材料是指由两种或多种不同性质的材料组合而成，且各组分之间保持物理或化学结合，并能发挥各自材料的优点，以获得单一材料无法达到的综合性能的一种新型材料。按基体材料分类根据基体材料的不同，复合材料可分为金属基复合材料、聚合物基复合材料和陶瓷基复合材料。按增强材料分类复合材料还可以根据增强材料的不同进行分类，常见的增强材料包括纤维增强、颗粒增强和层状复合材料。

复合材料的发展历史1古代复合材料应用早在古代，人类就已开始使用简单的复合材料，例如泥砖、稻草混合物等。2现代复合材料的诞生与发展随着科技的进步，现代复合材料逐渐发展起来，并在航空航天、汽车、电子等领域得到广泛应用。3复合材料在航空航天领域的突破复合材料在航空航天领域取得了重大突破，例如飞机机身、卫星结构等关键部件。

复合材料的基本组成基体材料的作用与选择基体材料起到连接和支撑增强材料的作用，同时赋予复合材料特定的性能，需要根据应用场景选择合适的基体材料。增强材料的类型与特点增强材料是复合材料的关键组成部分，它能提高复合材料的强度、刚度、韧性等性能，常见的增强材料包括纤维、颗粒、晶须等。界面的重要性界面是基体材料和增强材料之间的结合区域，其性能对复合材料的整体性能至关重要。

复合原理强度提高机理增强材料的加入可以有效提高复合材料的强度，其机理包括应力传递、应力集中和应力分散等。韧性增强机制复合材料的韧性增强机制主要包括裂纹偏转、裂纹桥接和纤维拔出等，使复合材料能够承受更大的变形和冲击载荷。功能复合原理通过合理设计复合材料的组成和结构，可以赋予复合材料特定的功能，例如导电、导热、磁性、吸波等。

增强材料详解（一）：纤维玻璃纤维玻璃纤维是一种常见的增强材料，具有强度高、成本低廉等优点，广泛应用于建筑、汽车、船舶等领域。碳纤维碳纤维是性能最优异的增强材料之一，具有高强度、高模量、耐高温等特点，在航空航天、体育用品等领域得到广泛应用。芳纶纤维芳纶纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀等优点，广泛应用于防弹衣、阻燃材料、高性能纤维等领域。天然纤维天然纤维包括棉花、麻、竹子等，具有可再生、环保的特点，在生物复合材料、纺织等领域得到应用。

增强材料详解（二）：颗粒与晶须陶瓷颗粒陶瓷颗粒是一种常见的增强材料，能提高复合材料的硬度、耐磨性、耐高温等性能。金属颗粒金属颗粒增强材料可以提高复合材料的导电性、导热性和强度，并具有较好的耐腐蚀性能。碳化硅晶须碳化硅晶须是一种高性能增强材料，具有高强度、高模量、耐高温、抗氧化等优点，应用于陶瓷基复合材料。氧化铝晶须氧化铝晶须具有高硬度、高强度、耐高温等特点，在陶瓷基复合材料、金属基复合材料等领域得到应用。

基体材料：聚合物热固性树脂热固性树脂在加热固化后形成不熔不溶的交联网络结构，具有高强度、耐高温、耐腐蚀等优点，例如环氧树脂、酚醛树脂等。热塑性树脂热塑性树脂在加热时变软，冷却后变硬，可以反复加热塑形，例如聚丙烯、尼龙等。选择原则与应用范围选择合适的基体材料需要考虑应用场景、性能需求、加工工艺等因素。

基体材料：金属铝及其合金铝合金具有轻质、强度高、耐腐蚀等特点，是应用最广泛的金属基复合材料基体。钛及其合金钛合金具有高强度、高耐热性、耐腐蚀性等优异性能，应用于航空航天、医疗器械等领域。镁合金镁合金具有密度低、强度高、比强度高、可生物降解等特点，应用于汽车、电子等领域。金属基体的特点与应用金属基复合材料具有高强度、高耐热性、耐腐蚀性等优点，广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。

基体材料：陶瓷1氧化物陶瓷氧化物陶瓷具有高硬度、高耐磨性、耐高温、耐腐蚀等特点，例如氧化铝、氧化锆、氧化硅等。2非氧化物陶瓷非氧化物陶瓷包括碳化硅、氮化硅等，具有高硬度、高强度、耐高温、耐磨损等优异性能。3陶瓷基体的优势与局限性陶瓷基复合材料具有高强度、耐高温、耐腐蚀等优点，但脆性较大，需要克服其脆性问题。

界面科学1界面结构与性质界面是基体材料和增强材料之间的结合区域，其结构和性质对复合材料的整体性能至关重要。2界面强度与界面设计界面强度是指基体材料和增强材料之间的结合强度，界面设计需要考虑界面相容性、界面化学反应等因素。3界面调控技术界面调控技术是通过对界面结构和性质进行控制，来提高复合材料的整体性能，包括界面改性、界面涂层等技术。

聚合物基复合材料（一）：性能特点力学性能聚合物基复合材料具有轻质、高强度、高模量、高韧性等优点，能够满足各种应用场景的需求。热性能聚合物基复合材料具有良