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1、复合材料发展史及其前景 摘要：人类在远古时代就从实践中结识到,可以根据用途需要，组合两种或多种材料,运用性能优势互补,制成原始的复合材料。因此，复合材料既是一种新型材料，也是一种古老的材料。复合材料的发展历史,可以从用途、构成、功能,以及设计思想和发展研究等，大体上分为古代复合材料和现代复合材料两个阶段。 复合材料(omposite atrs），是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的措施，在宏观上构成具有新性能的材料。多种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原构成材料而满足多种不同的规定。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、
2、铜、钛及其合金。非金属基体重要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料重要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。 核心词复发历简介 进复1.古代复合材料发展历史简介.中国古代复合材料发展状况 古代复合材料在西安东郊半坡村仰韶文化遗迹,发现早在公元前此前,古代人已经用草茎增强土坯作住房墙体材料。中国沿用至今的漆器是用漆作基体，麻绒或丝绢织物作增强体的复合材料,这种漆器早在7前的新石器时代即有萌芽。197年江苏吴江梅堰遗迹出土有油漆彩绘陶器,年浙江余姚河姆渡遗迹出土的朱漆木碗,就是两件最早的漆器实物。史料记载,距今00近年的尧舜夏禹时期已发明漆器
3、,用作食品和祭品。湖南长沙马王堆汉墓出土的漆器鼎壶、盆具和茶几等,用漆作胶粘剂,丝麻作增强体。在湖北随县出土的近年前曾侯乙墓葬中，发既有用于车战的长达3米多的戈戟和受,用木芯外包纵向竹丝，以漆作胶粘剂,丝线环向缠绕，其设计思想与近代复合材料相仿。0近年此前,中国已用木料和牛角制弓,可在战车上放射。至元代,蒙古弓用木材芯子,受拉面贴单向纤维，受压面粘牛角片,丝线缠绕，漆作胶粘,弓轻巧有力,是古代复合材料中制造水平高超的夹层构造。在金属基复合材料方面,中国也有高超的技艺。如越王剑,是金属包层复合材料制品，不仅光亮锋利,并且韧性和耐蚀性优秀,埋藏在潮湿环境中几千年，出土后仍然寒光夺目,锋利无比。 1
4、2外国外国外国外国古代复合材料发展状况 50此前，中东地区用芦苇增强沥青造船。古埃及墓葬出土，发既有用名贵紫檀木在一般木材上装饰贴面的棺撑家具。古埃及修建金字塔,用石灰、火山灰等作粘合剂,混和砂石等作砌料,这是最早最原始的颗粒增强复合材料。但是,上述辉煌的历史遗产，只是人类在与自然界的斗争实践中不断改善而获得的,同步都是取材于天然材料,对复合材料还是处在不自觉的感性结识阶段。.现代复合材料现代复合材料0世纪40年代，玻璃纤维和合成树脂大量商品化生产后来,纤维复合材料发展成为具有工程意义的材料，同步相应地开展了与之有关的研究设计工作。这可以觉得是现代复合材料的开始,也是对复合材料进入理性结识阶段
5、。21现代复合材料简介 初期发展出的现代复合材料，由于性能相对较低,生产量大,使用面广,被称之为常用复合材料。后来随着高技术发展的需要，在此基本上又发展出性能高的先进复合材料。常用树脂基复合材料第一次世界大战前,用胶粘剂将云母片热压制成人造云母板。20世纪初市场上有虫胶漆片与纸复合制成的层压板发售。但真正的纤维增强塑料工业，是在用合成树脂替代天然树脂、用人造纤维替代天然纤维后来才发展起来的。公元前，排尼基人在火山口附近发现玻璃纤维。41年英国人制成玻璃纤维拉丝机。第一次世界大战期间，德国人拖动脚踏车轮拉拔玻璃纤维丝。20世纪30年代，美国发明用铂柑涡生产持续玻璃纤维的技术,从此在世界范畴内大规
6、模生产玻璃纤维，以其增强塑料制成复合材料。至6年代,在技术上臻于成熟,在许多领域开始取代金属材料。 .2常用树脂基复合材料的发展历史常用树脂基复合材料的发展历史，可按制成年份排列如下: 酚醛树脂复合材料128年脉醛树脂复合材料 138年三聚氛胺甲醛复合材料 192年聚酷树脂复合材料1946年环氧树脂复合材料、玻璃纤维增强尼龙191年玻璃纤维增强聚苯乙烯196年酚醛石棉耐磨复合材料3、先进复合材料 先进复合材料随着航天航空技术的发展，对构造材料规定比强度、比模量、韧性、耐热、抗环境能力和加工性能都好。针对多种不同需求，浮现了高性能树脂基先进复合材料，标志在性能上区别于一般低性能的常用树脂基复合材
7、料。后来又陆续浮钞票属基和陶瓷基先进复合材料。对构造用先进复合材料,除英国外,各技术发达国家均提出研制开发目的。如日本通商产业省制定的下一代材料工业基本发展筹划(1981一1988)对复合材料提出的规定:树脂基复合材料的耐热性不低于20,拉伸强度达到.5P以上；金属基复合材料的耐热性不低于45，拉伸强度达到.5G以上。3.1树脂基先进复合材料 树脂基先进复合材料：经60年代末期试用，树脂基高性能复合材料已用于制造军用和民用飞机的承力构造，近年来又逐渐进入其她工业领域。其增强体纤维有破纤维、芳纶,或两者混杂使用;树脂基体重要是固化体系为0或175的环氧树脂，尚有少量聚酞亚胺树脂,以适应耐热性高达
8、250”C的规定。3.2金属基先进复合材料 金属基先进复合材料:7年代末期发展出来用高强度、高模量的耐热纤维与金属复合，特别是与轻金属复合而成金属基复合材料,克服了树脂基复合材料耐热性差和不导电、导热性低等局限性。金属基复合材料由于金属基体的良导电和导热性，加上纤维增强体不仅提高了材料的强度和模量，并且减少了密度。此外,这种材料还具有耐疲劳、耐磨耗、高阻尼、不吸潮、不放气和低膨胀系数等特点,已经广泛用于航天航空等尖端技术领域作为抱负的构造材料。金属基复合材料有纤维和颗粒增强两大类。纤维（涉及持续纤维、短纤维和晶须)增强金属基复合材料的综合性能较好,但工艺复杂，成本高。颗粒增强金属基复合材料可以
9、用一般的金属加工工艺和设备生产多种型材,已经规模生产。.碳/碳复合材料碳/碳复合材料：60年代用碳纤维或石墨纤维作为增强体，以可碳化或石墨化的树脂浸渍,或用化学气相沉积碳作为基体,制成碳/碳复合材料。70年代初,重要用以制造导弹尖锥、发动机喷管,以及航天飞机机翼的前缘部件等。这种材料能在高温（可达70）下仍保持其强度、模量、耐烧蚀性。目前还设法拓宽民用领域。 .陶瓷基先进复合材料陶瓷基先进复合材料：8年代开始逐渐发展陶瓷基复合材料,采用纤维补强陶瓷基体以提高韧性。重要目的是但愿用以制造燃气涡轮叶片和其她耐热部件,但仍在发展中。 应用领域复合材料的重要应用领域有：航空航天领域。由于复合材料热稳定
10、性好，比强度、比刚度高，可用于制造飞机机翼和前机身、卫星天线及其支撑构造、太阳能电池翼和外壳、大型运载火箭的ertn复合材料 壳体、发动机壳体、航天飞机构造件等。汽车工业。由于复合材料具有特殊的振动阻尼特性，可减振和减少噪声、抗疲劳性能好，损伤后易修理，便于整体成形,故可用于制造汽车车身、受力构件、传动轴、发动机架及其内部构件。化工、纺织和机械制造领域。有良好耐蚀性的碳纤维与树脂基体复合而成的材料,可用于制造化工设备、纺织机、造纸机、复印机、高速机床、精密仪器等。医学领域。碳纤维复合材料具有优秀的力学性能和不吸取X射线特性,可用于制造医用X光机和矫形支架等。碳纤维复合材料还具有生物组织相容性和血液相容性，生物环境下稳定性好,也用作生物医学材料。此外,复合材料还用于制造体育运动器件和用作建筑材料等。复合材料的发展潜力和热点 21世纪的高性能树脂基复合材料技术是赋予复合材料自修复性、自分解性、自诊断性、自制功能等为一体的智能化材料。以开发高刚度、高强度、高湿热环境下使用的复合材料为重点,构筑材料、成型加工、设计、检查一体化的材料系统。组织系统上将是联盟和集团化,这将更充足的运用各方面的资源（技术资源、物质资源）,紧密联系各方面的优势，以推动复合材料工业的进一步发展。
