1复合材料概述

一、复合材料〔CompositeMaterials，简称CM〕概述1.1示为：古代 近代 现代。或做地基，其原理是用粘土和石灰做基体，砂粒做骨架，得到结实、防水的建筑材料。将钢筋包裹在水泥中，得到“筋肉”组合，其性能远超水泥或钢筋单一材料。1932基复合材料开头在军用装备上得到大力进展，19422040到快速进展，继手糊工艺之后，缠绕工艺、预混工艺和真空袋压工艺相继消灭。1940年至1960的消灭，先进复合材料开头进展，称之为其次代复合材料。198019901990仿生复合材料、隐身复合材料等。1958术。首先用于军工制品，而后渐渐扩展到民用。1958年以手糊工艺研制了玻璃钢艇，以197044m70年月以后玻璃钢复合材料渐渐转向民用。复合材料的概念及要素(CompositeMaterials，CM)，其定义如下：用经过选择的、含肯定数量比〔5%〕的两种或两种以上的组分〔或称组元种不同的要求。依据上述定义，复合材料有三大要素：基体(Matrix)、增加体(reinforcement)和两Interface1-1。图1-1 复合材料界面示意图〔a〕含界面物质；〔b〕不含界面物质复合材料的组分和相对含量是由人工选择和设计的；〔区分于具有某些复合材料形态特征的自然物质；〔区分于化合物和合金；的性能，这种性能是单个组分材料性能所不及或不同的；复合材料是各组分之间被明显界面区分的多相材料。复合材料组成物质，人为设计各种型复合材料，把材料科学推动到了一个阶段。复合材料的分类及命名复合材料的分类复合材料的分类方法较多，具体如下：按增加材料的形态、几何外形及方向可分为3类：颗粒状复合材料〔particulatecomposites〕复合材料不连续或短切纤维复合材料〔discontinuousorshort-fibercomposites〕连续纤维复合材料〔continuousfibercomposites〕颗粒状复合材料(particulatecomposites)其增加体是由不同尺寸、外形的颗粒，随机散布在基体中，如图1-2；由于增加体随为增加体，水泥砂浆为基体。1-2顆粒复合材料不连续或短纤维复合材料〔continuousorshort-fibercomposites)1-3；1-4。前者为非等向性(anisotropic)，但具正交性(orthotropic)，后者可视为类等向性。图1-3不连续或短纤维复合材〔单一方向〕 图1-4不连续或短纤维复合材〔自由分布〕连续纤维复合材料(continuousfibercomposites)(unidirectional)，1-5，或双向(crossply1-6，或多方向(multidirectional)，1-7；当纤维方向为单图1-5连续纤维复合材〔单方向〕 图1-6连续纤维复合材料〔双向正交〕图1-7连续纤维复合材料〔多方向〕按基体材料的种类可分为4类：复合材料

matrixcomposites〕金属基复合材料〔metalmatrixcomposites〕composites〕碳基复合材料〔carbonmatrixcomposites〕树脂基复合材料(polymermatrixcomposites)基体树脂包括环氧树脂(epoxy)、酚醛树脂〔phenolicresin、乙烯基树脂〔vinylresin、不饱和聚酯树脂(unsaturatedpolyesterresin)等热固性树脂〔thermosettingfiber)或石墨(graphitefiber)及其织物、芳纶纤维〔aramidfiber〕及硼(boron)纤维等。金属基复合材料(metalmatrixcomposites)金属基体包括铝(aluminum)、镁(magnesium)、钛(titanium)及铜(copper)等，增加材料则以硼、碳或石墨及陶瓷(ceramic)为主。此类复合材料最高使用溫度受金属基体本属基体。陶瓷基复合材料(ceramicmatrixcomposites)基体主要为陶瓷材料，包括矽-碳化合物(siliconcarbide)、铝氧化物(aluminum一般以陶瓷材料为1000℃。如碳纤维、碳化硅〔SiC〕晶须增加陶瓷。碳基复合材料(carbonmatrixcomposites)(fabric)，此类复合材料具高强度，2600℃〔C/C复合材料。复合材料的命名复合材料通常是依据基体材料和增加材料来命名，一般有以下几种状况：、陶瓷基复合材料、金属基复合材料等。复合材料、碳纤维增加复合材料、陶瓷颗粒增加复合材料等。/环氧树脂复合材料、碳纤维/金属基复合材料、碳/碳复合材料等。在国外，通常用英文缩写来表示复合材料的名称，如MMC(MetalMatrixComposites)ReinforcedPlastics〕表示纤维增加塑料，而玻璃纤GF/EpoxyG/EP(G-EP)。复合材料的优点与传统材料相比，复合材料具有以下优点：质量轻，比强度、比模量高CFRP1/5，83.62.71.4FRP弯曲和压缩强度均能到达400Mpa耐疲乏性能好度的30％～50％，而碳纤维增加聚合物基复合材料的疲乏强度极限为其拉伸强度的用寿命和较大的破损安全系数。阻尼减震性好使材料的振动阻尼较高。破损安全性高到其它完好的纤维上去，从而延迟了灾难性破坏突然发生的时间。可设计性强段，最大限度的到达预期的目的，以满足工程设备的使用性能。材料与构造的同一性工周