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1、第八章 复合材料,8.1 复合材料概述,8.2 复合材料性能,8.3 常用复合材料,1,优讲借鉴,8.1 复合材料概述,一、复合材料的概念,二、复合材料的分类,三、复合材料的复合机理,四、复合材料的复合方法,2,优讲借鉴,一、复合材料的概念,由两种或更多种物理和化学性质不同的物质经人工制成的多相固体材料,多相体系两相 基体相粘结 增强相提高强度或韧度,组成金属、陶瓷、高聚物,复合材料的优越性 扬长避短 可进行最优化的材料设计 可做出单一材料不具备的性能,3,优讲借鉴,二、复合材料的分类,1、按基体类型分树脂基、金属基、陶瓷基,2、按增强相形态分纤维增强、颗粒增强、短切纤维增强、层叠增强,3、按
2、增强纤维类型分无机纤维、有机纤维、金属纤维,4、综合分类及命名形式： 增强相 / 基体相 如 玻璃纤维 / 环氧树脂、C / Al,4,优讲借鉴,复合材料结构示意图,5,优讲借鉴,三、复合材料的复合机理,1、基体的作用,2、增强纤维的作用,3、基体与增强相之间的结合力,6,优讲借鉴,1、基体的作用,（1）粘结,（2）颗粒增强型：基体作用主要是承载颗粒增强机制：阻碍基体中位错运动或分子链运动影响强化因素：颗粒相的体积含量、分布、直径（0.010.1m）、间距,纤维增强型：承载主要是纤维基体作用：粘结、保护纤维，应力传递对基体 润湿性在界面上有必要的结合力，要求： 将分离的纤维粘结成整体； 一定的
3、塑性和韧度对裂纹起致偏和控制作用 保护纤维表面,7,优讲借鉴,2、增强纤维的作用,作用承载,纤维增强机制 材料的尺寸效应低缺陷实际强度值接近理论值 纤维受到保护，不易受损 基体阻碍裂纹从一部分纤维向其它纤维扩展 纤维拔出过程须克服基体与纤维的粘结力,影响因素性质（具有高键能、高E值的硬质材料，如陶瓷、金属）、直径、长度、表面状态、体积含量、分布（各向异性：纵向性能高于横向）等,8,优讲借鉴,纤维复合材料裂纹扩展示意图,初始裂纹,裂纹扩展受阻,9,优讲借鉴,3、基体与增强相之间的结合力,（1）结合力适当，能传递应力即可,（2）表面粗糙处理，增加结合力,（3）相容匹配 基体与增强相的膨胀系数应匹配
4、， 不起化学反应,10,优讲借鉴,四、复合材料的复合方法,1、纤维的制作,11,优讲借鉴,12,优讲借鉴,2、成形方法,手糊成形压制成形缠绕成形喷射成形,13,优讲借鉴,8.2 复合材料性能,比强度和比模量很高,抗疲劳性能、断裂安全性好,减振能力强,高温性能好,减摩性、耐蚀性、工艺性较好,各向异性，延伸率、冲击韧度较低,14,优讲借鉴,15,优讲借鉴,三种材料的疲劳性能比较,16,优讲借鉴,纤维复合材料裂纹扩展示意图,初始裂纹,裂纹扩展受阻,17,优讲借鉴,8.3 常用复合材料,玻璃纤维/树脂复合材料（玻璃钢） 热塑性玻璃钢，热固性玻璃钢,碳纤维复合材料 碳纤维/树脂复合材料、C/C复合材料,硼纤维复合材料 硼纤维/树脂复合材料、硼纤维/金属复合材料,18,优讲借鉴,蜂窝夹层结构示意图,19,优讲借鉴,碳纤维复合材料与一般材料的比强度和比模量,20,优讲借鉴,21,优讲借鉴,C/C复合材料在航天飞机上的应用,22,优讲借鉴,