纺织结构复合材料第一讲.

通过以上对复合材料的多种定义可以发现，复合材料是两 个或两个以上的不同化学性质的组元或不同组织相组成的 结合体，是不同的材料在宏观尺度上组合而成的一种有用 的材料。并应满足以下三个条件： (1)各组元含量都大于5 ％；(2)复合材料的性能显著不同于各组元的性能， (3)通 过各种方法混合而成。 对于复合材料，应该强调正面效果，即复合后的整体性能 应超过组分材料，同时保留了所期望的性能(例如高强度、 刚度、轻的重量)，抑制了所不期望的特性(例如低延性) ， 复合材料应该是多功能的材料系统，可提供任何单一材料 所无法获得的特性。也就是说，并非随意将不同种类的原 材料混合在一起都能够得到复合材料。
复合材料应具有以下特点
4 复合材料的性能取决于各组成相性能的协同。复 合材料具有新的、独特的和可用的性能，这种性 能是单个组分材料性能所不及或不同的； 5 复合材料是各组分之间被明显界面区分的多相材 料，即组元之间存在着明显的界面。
6 复合材料是非天然形成的，以区别于具有某些复 合材料形态特征的天然物质。
1.1 复合材料概述
（关于复合材料，有着不同的定义方式。 ） “由两种以上不同的原材料组成，并使原材料的性能得到充分发挥，通过复 合化而得到单一材料所不具备的性能。 ”（ 岛 村昭治 . 未来を拓く先端材 料，工业调查会，1982 ） “把一些个体典型或基本的特性组合，而得到的物质。”（余永宁 等 译. 金 属基复合材料导论，北京，冶金工业出版社，1996 ） “由两种以上异质、异形、异性的材料复合而成的新型材料。”（吴人洁， 复合材料，天津大学出版社，2000） “经过一定的操作，将复数个原材料合体，或者是由复数个相生成，且具有 比原材料优异的性能。”（香川 丰，八田博志. セラミックス基复合材料， アグネ承风社，1990 ）
7 优异的物理化学性能：轻质高强、耐化学腐蚀、 抗疲劳性能好、减振性能好、耐热性好等。
复合材料的命名
复合材料的结构通常是一个相为连续相，称为基体；而另一相是以独 立的形态分布在整个连续相中的分散相，与连续相相比，这种分散相 的某些性能优越，会使材料的性能显著增强，故常称为增强体 (也称 为增强材料、增强相等)；
功能复合材料中的基体不仅起到构成整体的作用，而且能够产生协同或加 主要用于制造受力构件；结构复合材料主要是作为承力结构使 强功能的作用。 用的复合材料，它基本上是由能承受载荷的增强体组元与能联 接增强体成为整体承载同时又起分配与传递载荷作用的基体组 元构成。 结构复合材料的特点：可根据材料在使用中受力的要求进行组 元选材和增强体排布设计，从而充分发挥各组元的效能。
1.1 复合材料概述
尽管定义的细节有所不同，但其要点是共同的。 1 含两种以上不同的化学相。 2 具有每个组分所不具备的优良性能。
至于天然材料的骨骼、竹子、木材等是否应属于复合材料的范畴，尚有 不同的看法。但一般认为它们应属于具有复合材料形态的天然材料。这 样，复合材料的含义就还应该包括：人工制造、成分由人们有意识的选 择；具有重复的几何形状等。
复合材料应具有以下特点
1 复合材料的组分和相对含量是由人工选择和设计 的，即复合材料具有可设计性； 2 组成复合材料的某些组分在复合后仍然保持其固 有的物 理和化学性质（区别于化合物和合金）； 3 复合材料不仅能保持原组分的部分优点，而且产 生原组分所不具备的新性能，就是说复合材料中 各组元不但保持各自的固有特性，而且可最大限 度发挥各种材料组元的特性，并赋予单一材料组 元所不具备的优良持殊性能；
在大多数情况下，分散相较基体硬，强度和刚度较基体大。分散相可 以是纤维及其编织物，也可以是颗粒状或弥散的填料，在基体与增强 体之间存在着界面；
复合材料在世界各国还没有统一的名称和命名方法，比较共同的趋势 是根据增强体和基体的名称来命名，通常有以下三种情况：
复合材料的命名
（1）强调基体时以基体材料的名称为主。如树脂基 复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料等。
复合材料的历史
从广义上讲，复合材料已有很久的历史。远古时代人们用 稻草掺入黏土做土坯。古代人们用钢铁层压法制成刀剑等。 近代的复合材料是以1942年制出的玻璃纤维强化塑料为起 点。随后为了提高纤维的弹性率，开发了硼纤维、碳纤维、 耐热氧化铝纤维等。另一方面，为了改善树脂的耐热性， 对金属基复合材料也开展了研究。FRM的耐热温度已达 450℃，强度在1500 MPa以上。同时，对陶瓷等无机材料 作为复合材料的基体也有了重新的认识，在研究开发的基 础上有了广泛的应用。 如果将玻璃强化树脂看作是第一代复合材料，则CFRP、 BFRP可以称为第二代复合材料。进一步，以金属或陶瓷 为基体的先端复合材料则可以称为第三代复合材料。
能。可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联，从而获 得更优越的性能，与一般材料的简便混合有本质区别。”
《材料大辞典》：“复合材料是根据应用的需要进行设计，把两种以
上的有机聚合物材料，或无机非金属材料，或金属材料组合在一起， 使之互补性能优势，从而制成的一类新型材料。一般由基体组元与增 强材料或功能体组元所组成，因此亦属于多相材料范畴。”
纺织结构复合材料
孙宝忠
第一章 绪论
1.1 复合材料概述
定义和分类：国际标准化组织：“由两种以上在物理和化学上不同的物 质组合起来而得到的一种多相固体材料。” 《材料科学技术百科全书》：“复合材料是由有机高分子、无机非金 属或金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料。它既保
留原组成材料的重要特色，又通过复合效应获得原组分所不具备的性
（2）强调增强体时以增强体材料的名称为主。如玻 璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料、陶 瓷颗粒增强复合材料等。 （3）基体材料名称与增强体材料并用ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ这种命名方 法常用来表示某一种具体的复合材料，习惯上把 增强体材料的名称放在前面，基体材料的名称放 在后面。
复合材料的分类
（1）按使用性能分类：结构复合材料、功能复合材料等。 （ 2 ）按基体材料分类，树脂基复合材料、金属基复合材料 和无机非金属基复合材料等。 （ 3 ）按增强材料形态分类，颗粒增强复合材料、薄片增强 2） 功能复合材料 复合材料、纤维增强复合材料（连续纤维增强复合材料、 指具备各种特殊物理与化学性能的材料。 短纤维增强复合材料或晶须增强复合材料等。 例如：声、光、电、磁、热、耐腐蚀、零膨胀、阻尼、摩擦、屏蔽或换能 （ 4 ）按增强纤维类型分类，碳纤维复合材料、玻璃纤维复 等。 合材料、有机纤维复合材料、陶瓷复合材料等。 功能复合材料中的增强体又可称为功能体组元，它分布于基体组元中。 （1） 结构复合材料