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1、复合材料概论,教材： 复合材料学,主编 周祖福 武汉理工大学出版社,参考资料 1.复合材料原理闻荻江主编，武汉工业大学出版社。 2.先进复合材料鲁云、朱世杰，机械工业出版社。,主要内容,第一篇 绪论 1 复合材料的特性 第二篇 复合材料的基体材料 3 无机胶凝材料 5 聚合物材料 第三篇 复合材料的增强材料 7 玻璃纤维及其制品 8 碳纤维 10 芳纶纤维 11 填料 第四篇 复合材料各论 12 聚合物基复合材料 15 碳/碳复合材料 16 无机胶凝复合材料,第一篇 绪论,1 复合材料的特性 1.1 引言 人类应用材料的水平与人类文明进步的历史过程之间的关系密切。 近代物理与近代化学的发展，以
2、及各种精密测试仪器和微观分析技术的出现，使人们对材料的研究由宏观现象的观测逐步深入到微观本质的探讨，由经验性的认识逐步深入到规律的认识。材料科学也由此逐步形成并日趋成熟。 材料科学：一门应用性的基础学科。用化学组成和结构的原理来阐明材料性能的规律性，进而研究和发展具有指定性能的新材料。,任何一种单一材料有其若干突出的优点，但也存在一些明显的缺点，将两种或两种以上的单一材料，采用复合的方式可制得新的材料。复合材料保留了原有组分材料的优点，克服或弥补了缺点，并显示出一些新的性能。复合材料有很强的可设计性，是材料设计方面的一个突破。能够按照使用要求的性能设计制造新材料,1.2 复合材料的定义与命名
3、1.2.1 复合材料的定义 复合材料是由两种或两种以上单一材料构成的，具有一些新性能的材料 由两个或两个以上独立的物理相，包含粘结材料（基体）和粒料、纤维或片状材料所组成的一种固体产物。,玻璃纤维增强高分子复合材料,1.2.2 复合材料的命名 复合材料可根据增强材料与基体材料的名称来命名。增强材料的名称放在前面，基体材料的名称放在后面，再加上“复合材料”。 碳纤维环氧树脂复合材料 碳/环氧复合材料 碳/金属复合材料 碳/碳复合材料,1.3 复合材料的分类,材料,按材料的化学性质,金属材料,非金属材料,按材料的物理性质,绝缘材料,磁性材料,透光材料,导电材料,半导体材料,耐高温材料,按材料的用途
4、,航空材料,建筑材料,电工材料,包装材料,耐烧蚀材料,复合材料的分类如下：,复合材料,根据增强原理,弥散增强型,粒子增强型,纤维增强型,复合过程的性质,化学复合的复合材料,物理复合的复合材料,自然复合的复合材料,根据复材的功能,电功能复合材料,热功能复合材料,光功能复合材料,。,粒子直径： 150m， 体积分数20%,粒子直径： 0.010.1m， 粒子体积分数：1%5%;,复合材料,根据基体材料,金属基复合材料,聚合物基复合材料,无机非金属基复合材料,增强纤维的类型,碳纤维复合材料,玻璃纤维复合材料,有机纤维复合材料,增强物的外形,连续纤维增强复合材料,纤维织物或片状纤维,短纤维增强,硼纤维
5、复合材料,混杂纤维复合材料,粒状填料,化学组成,同质复合,异质复合,1.4 复合材料的特性,聚合物基复合材料（纤维-树脂复合材料 Fiber Reinforced Polymer or Fiber Reinforced Composite）是复合材料中发展最迅速、应用最广泛的一类复合材料 1.4.1 聚合物基复合材料的特性 比强度、比模量高,强度与密度之比,模量与密度之比,由表1-2可见：FRC的密度约为钢的1/5，铝的1/2 比模量：高模量碳纤维/环氧复合材料为钢的5倍， 铝合金的4倍，钛合金的3.5倍 作用：在强度和刚度相同的情况下，结构质量可以减轻，或尺寸减小。这在节省能源，提高构件的使
6、用性能方面，是现有其他材料所不能比拟的。 另外：其他基体的复合材料，凡是用作结构材料的，其比强度，比模量大都比原来单一的基体材料高得多。,耐疲劳性能好： 疲劳破坏的种类不同： 金属 突发性破坏 极限30%50% 聚合物基复合材料 有预兆破坏 极限70%80% 减震性好： 受力结构的自振频率有关因素： 结构形状 比模量的平方根 同时，复合材料中的基体界面具有吸震能力，使材料的震动阻尼很高 各向异性和可设计性： 可以根据工程结构的载荷分布及使用条件的不同，选取相应的材料及铺层设计满足既定的要求。FRC的这一特点可以实现制件的优化设计，做到安全可靠、经济合理。,材料与结构的统一性 制造材料的同时，获
7、得了制件。复杂制件一次成型。 零件数目减少-减轻了部件质量 降低了应力集中 聚合物基复合材料存在的缺点： 材料工艺的稳定性差 材料性能的分散性大 长期耐高温与环境老化性能不好 抗冲击性能低 横向强度和层间剪切强度不够好,1.5 复合材料的应用 (1) 在建筑工业中，广泛用于各种轻型结构房屋、建筑装饰及雕塑、卫生洁具、门及窗构件、地面等。 (2) 在化学工业中，主要用于各种防腐蚀管、罐、泵、阀门、贮槽及各种防腐设备的衬里。 (3) 在交通运输方面，汽车制造工业中，主要用于各种车身构件、仪表盘、车门等；在铁路运输中用于客车车厢、车门窗、水箱及各种通讯线路器材等。 (4) 在造船工业中，用于生产各种工作艇、渔船、潜水艇、救生艇、游艇及船上安装件等 (5) 体育用品中各种体育器材。如球拍、滑板、赛艇、皮艇、划桨等 (6) 在军械及航空工业中，用于生产子弹、弹壳、火炮护罩、雷达罩、机翼、直升机旗翼等。 (7) 在电器工业中，用于生产层压板、路灯灯具、带电操作工具等。 (8) 在机械制造工业中，玻璃钢叶片、风机、泵、齿轮等。,
