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1、复合材料有特性：1、复合材料的比强度和比刚度较高。材料的强度除以密度称为比强度；材料的刚度除以密度称为比刚度。这两个参量是衡量材料承载能力的重要指标。比强度和比刚度较高说明材料重量轻，而强度和刚度大。这是结构设计，特别是航空、航天结构设计对材料的重要要求。现代飞机、导弹和卫星等机体结构正逐渐扩大使用纤维增强复合材料的比例。2、复合材料的力学性能可以设计，即可以通过选择合适的原材料和合理的铺层形式，使复合材料构件或复合材料结构满足使用要求。例如，在某种铺层形式下，材料在一方向受拉而伸长时，在垂直于受拉的方向上材料也伸长，这与常用材料的性能完全不同。又如利用复合材料的耦合效应，在平板模上铺层制作层
2、板，加温固化后，板就自动成为所需要的曲板或壳体。3、复合材料的抗疲劳性能良好。一般金属的疲劳强度为抗拉强度的4050%，而某些复合材料可高达7080%。复合材料的疲劳断裂是从基体开始，逐渐扩展到纤维和基体的界面上，没有突发性的变化。因此，复合材料在破坏前有预兆，可以检查和补救。纤维复合材料还具有较好的抗声振疲劳性能。用复合材料制成的直升飞机旋翼，其疲劳寿命比用金属的长数倍。4、复合材料的减振性能良好。纤维复合材料的纤维和基体界面的阻尼较大，因此具有较好的减振性能。用同形状和同大小的两种粱分别作振动试验，碳纤维复合材料粱的振动衰减时间比轻金属粱要短得多。5、复合材料通常都能耐高温。在高温下，用碳
3、或硼纤维增强的金属其强度和刚度都比原金属的强度和刚度高很多。普通铝合金在400C时，弹性模量大幅度下降，强度也下降；而在同一温度下，用碳纤维或硼纤维增强的铝合金的强度和弹性模量基本不变。复合材料的热导率一般都小，因而它的瞬时耐超高温性能比较好。6、复合材料的安全性好。在纤维增强复合材料的基体中有成千上万根独立的纤维。当用这种材料制成的构件超载，并有少量纤维断裂时，载荷会迅速重新分配并传递到未破坏的纤维上，因此整个构件不至于在短时间内丧失承载能力。复合材料的成型工艺简单。纤维增强复合材料一般适合于整体成型，因而减少了零部件的数目，从而可减少设计计算工作量并有利于提高计算的准确性。另外，制作纤维增
4、强复合材料部件的步骤是把纤维和基体粘结在一起，先用模具成型，而后加温固化，在制作过程中基体由流体变为固体，不易在材料中造成微小裂纹，而且固化后残余应力很小。目前已有许多常规和特种加工方法可用于各种类型复合材料的加工。常规机械加工方法简单、方便、工艺较为成熟，但加工质量不高，易损坏加工件，刀具磨损快，而且难以加工形状复杂的工件。复合材料特种加工方法各有特色。激光束加工的特点是切缝小、速度快、能大量节省原材料和可以加工形状复杂的工件。高压水切割的特点是切口质量高、结构完整性好、速度快，特别适宜金属基复合材料的切割。电火花加工的优点是切口质量高、不会产生微裂纹，唯一不足是工具磨损太快。超声波加工的特
5、点是加工精度高，适宜在硬而脆的材料上打孔和开槽。电子束加工属微量切削加工，其特点是加工精度极高，没有热影响区，适宜在大多数复合材料上打孔、切割和开槽，它的不足是会产生裂纹和界面脱粘开裂。电化学加工的优点是不会损伤工件，适宜于大多数具有均匀导电性复合材料（前提是不吸湿）的开槽、钻孔、切削和复杂孔腔的加工。不难看出，复合材料特种加工方法具有的优点-刀具磨损小、加工质量高、能加工复杂形状的工件、容易监控和经济效益高等恰恰是常规机械加工方法的弊病，因此可以认为复合材料特种加工方法是未来复合材料加工的发展方向。材料是人类赖以生存和发展的物质基础。20世纪70年代人们把材料、信息为社会文明的支柱；80年代
6、以后高技术群为代表的新技术革命，又把新材料与信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。这主要是因为材料是国民经济建设、国防建设与人民生活所不可须臾缺少的重要组成部分。复合材料作为材料科学中一枝独立的新的科学分支，已经得到了广泛的重视，正日益发展并在许多工业部门中得到广泛运用，成为当今高科技发展中新材料发的一个重要方面。鉴于材料的重要的基础地位和作用，每一次科学技术的突飞猛进，都对材料的性能提出了越来越高、越来越严和越来越多的要求。现如今在许多方面，传统的单一材料已经不能满足实际需要，在这种情况下，人们以其充满智慧的头脑将材料的新的发展方向伸向一个更加广阔的领域一一复合材料。本文就将对复合材
7、料的基本概念、加工中的理论问题、制备工艺与方法和典型的应用加以阐述，希望能够比较全面的对复合材料做一个介绍。首先我们来给复合材料下一个明确的定义。根据国际标准化组织(InternationalOrganizationforStandardization,ISO)为复合材料下的定义，复合材料(ComposeMaterial)是由两种或者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。复合材料的组份材料虽然保持其相对独立性，但是复合材料的性能却不是组份材料性能的简单加和，而是有着重要的改进。在复合材料中通常有一相为连续相(称为基体)，而另一相为分散相(增强材料)。分散相是以独立的形态分
8、布在整个连续相中的。两相之间存在着相界面，分散相可以是增强纤维，也可以是颗粒状或弥散的填料复合材料的出现和发展，是现代科学技术不断进步的结果，也是材料设计方面的一个突破。它综合了各种材料如纤维、树脂、橡胶、金属、陶瓷等的优点，按照需要设计，复合成为综合性能优异的新型材料。可以预见，如果用材料作为历史分期的依据，那么，继石器、青铜、铁器、钢铁时代之后，在世纪，将是复合材料的时代。在概述的余下一些篇幅中，我们来大致了解一下关于复合材料的一些基本内容一、复合材料的命名和分类复合材料可根据增强材料与基体材料的名称来命名。将增强材料的名称放在前面，基体材料的名称放在后面，再加上鱼合材料I即为材料名。为书
9、写简便，也可仅写增强材料和基体材料的缩写名称，中间加一条斜线隔开，后面再加复合材料I有时为了突出增强材料或者基体材料，视强调的组份不同也可将不需强调的部分加以省略或简写。复合材料的分类方法很多，常见的分类方法有以下几种：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纤维种类分类：玻璃纤维复合材料，碳纤维复合材料，有机纤维复合材料，金属纤维复合材料，陶瓷纤维复合材料，混杂复合材料(复合材料的复合材料)a. 按基体材料分类：聚合物基复合材料，金属基复合材料，无机非金属基复合材料按材料作用分类：结构复合材料，功能复合材料二、复合材料的基本性能：复合材料是由多
10、相材料复合而成，其共同特点为：(1)综合发挥各种组成材料的优点，使一种材料具有多种性能，具有天然材料所没有的性能可按对材料性能的需要进行材料的设计和制造（3）可制成所需的任意形状的产品，可避免多次加工的工序由于复合材料性能受许多因素的影响，不同的复合材料性能不同，就是同一类复合材料的性能也不是一个定值，故在此处给出一些主要性能：I聚合物基复合材料i）比强度，比模量大，ii）耐疲劳性能好，iii）减震性好iv）过载时安全性能好。v）具有多种功能性，耐烧蚀性能，摩擦性能好（VI）有很好的加工工艺性II金属基复合材料i）高比强度，高比模量ii）导热、导电性能高.iii）热膨胀系数小，iv）尺寸稳定性
11、好良好的高温性能v）耐磨性好.vi）良好的抗疲劳性能和断裂韧性诚）不吸潮，不老化，气密性好III陶瓷基复合材料i）强度高，硬度大，ii）耐高温，抗氧化，高温下抗磨损性好，耐化学腐蚀性优良，iii）热膨胀系数和比重较小，iv）制成复合材料以后抗弯强度高，断裂韧性高IV水泥基复合材料:i）压缩强度高i）热能方面性能优异，ii）制成复合材料以后抗拉性能和耐腐蚀性能增强，重量降彳氐通过以上的一些叙述，我们对复合材料的一些根本点有了初步的了解，下面就进入正题，对复合材料的制造工艺进行一些探讨第二章加工中的理论问题在这一章中，我们将从基体与增强材料的选择、复合材料的界面以及增强材料的表面处理等方面入手，掌
12、握一些复合材料加工的基本原理，以便对以后的工艺和技术的使用有一个理论基础、基体与增强材料的选择由于基体材料的不同，我们有必要将这些材料分开论述。首先来看一下金属基复合材料的基体选择金属基复合材料构（零）件的使用性能要求是选择金属基体材料最重要的依据。在不同技术领域和不同的工况条件下对于复合材料构件的性能要求有很大的差异。应当根据不同的情况选择不同的复合材料基体。在航天、航空技术中高比强度、比模量、尺寸稳定性是最重要的性能要求。宜选用密度小的轻金属合金作为基体。高性能发动机则要求复合材料不仅有高比强度、比模量性能外，还要求复合材料具有优良的耐高温性能，能在高温、氧化性气氛中正常工作，需选用钛基、
13、镍基合金以及金属间化合物做基体材料。汽车发动机中要求其零件耐热、耐磨、导热、一定的高温强度等，同时又要求成本低，适合批量生产，则使用铝合金做基体材料。工业集成电路需要高导热、低膨胀的金属基复合材料作为散热元件和基板。选用具有高导热率的Ag、Cu、Al等金属为基体由于增强物的性质和增强机理的不同，在基体材料的选择原则上有很大差别。对于连续纤维增强金属基复合材料，纤维是主要承载物体，其本身具有很高的强度和模量，而金属基体的强度和模量远远低于纤维的性能，故在连续纤维增强金属基复合材料中基体的主要作用应是以充分发挥增强纤维的性能为主，基体本身应与纤维有良好的相容性和塑性，而并不要求基体本身有很高的强度
14、。但对于非连续增强（颗粒、晶须、短纤维）金属基复合材料，基体是主要承载物，其强度对非连续增强金属基复合材料具有决定性的影响。故要获得高性能的金属基复合材料必须选用高强度的铝合金为基体，这与连续纤维增强金属基复合材料基体的选择完全不同。选择基体时应充分注意与增强物的相容性（特别是化学相容性），并考虑到尽可能在金属基复合材料成型过程中，抑制界面反应。由于金属基复合材料需要在高温下成型，所以在金属基复合材料制备过程中金属基体与增强物在高温复合过程中，处于高温热力学不平衡状态下的纤维与金属之间很容易发生化学反应，在界面形成脆性的反映层，对复合材料的强度影响很大。再者，由于基体金属中往往含有不同类型的合
15、金元素与增强物的反应程度和生成的反应物都不同，须在选用基体合金成分时充分考虑接下来看无机胶凝材料，无机胶凝材料主要包括水泥、石膏、菱苦土和水玻璃等。其中研究和应用最多的是纤维增强水泥基增强塑料。我们就来看看水泥基材料的特征水泥基体为多孔体系，孔隙尺埃。其存在不仅会影响基体本身的性能，也会影响纤维与基体的界面粘接。纤维与水泥的弹性模量比不大，在纤维增强水泥复合材料中应力的传递效应远不如纤维增强树脂。水泥基材的断裂延伸率较低，在纤维尚未从水泥基材中拔出拉断前，水泥基材即行开裂。水泥基材中含有粉末或颗粒状的物料，与纤维成点接触，故纤维的掺量受到很大限制。水泥基材呈碱性，对金属纤维可起保护作用，但对大
16、多数矿物纤维不利。基体的水化过程相当复杂，物理化学变化多样。由于篇幅有限，故在此略过不述。我们看看陶瓷材料，陶瓷使金属和非金属元素的固体化合物，其键合为共价键或离子键，与金属不同，它们不含有大量电子。劣势和优势同样明显。在陶瓷基复合材料诞生后，陶瓷的优势被保留，同时其劣势由于增强材料的加入又被弥补了，使陶瓷材料进入了新的发展领域。用作基体材料使用的陶瓷一般应具有耐高温性质、与纤维或晶须之间有良好的界面相容性以及较好的工艺性能等。常用的陶瓷基体主要包括玻璃、玻璃陶瓷、氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷等。另外一类重要的基体是聚合物基体，顾名思义，此基体的主要组分是聚合物。其种类多样，常用的有不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂及各种热塑性聚合物。各组分的作用和关系都十分复杂。一般来说有三种主要作用：把纤维粘在一起；分配纤维间的载荷；保护纤维不受环境影响。由于没有在本系中涉及此类材料，所以简略说明，若必要可参看参考资
