复合材料课件-1
高导电率、高抗电弧烧蚀性、高摩擦系数和耐磨性等。
单靠金属与合金难以具有优良的综合物理性能，而要 靠优化设计和先进制造技术将金属与增强物做成复合 材料来满足需求。
例如，电子领域的集成电路，由于电子器件的集成度越来 越高，单位体积中的元件数不断增多，功率增大，发热严
重，需用热膨胀系数小、导热性好的材料做基板和封装零
颗粒、晶须增强金属基复合材料则选择具有高强度的
铝合金。
(2)用于450-700 ℃的复合材料的金属基体
目前主要是钛及其合金。
这个温度范围内可以作为金属基复合材料基体使用的，
钛丝
钛有两种晶形，--钛具有六方密堆积排列结构，低于
885℃时稳定； --钛是体心立方结构，高于885℃时 稳定。 金属铝能提高钛由向相转变的温度，所以铝是相钛 的稳定剂。而大多数其他合金元素(Fe、Mn、Cr、Mo、
钛合金的成分和性能
(3) 用于600-900 ℃的复合材料的金属基体
铁和铁合金是在600-900 ℃范围内使用的金属基体。
在金属基复合材料中使用的铁，主要是铁合金，按加工工
艺分为变形高温合金和铸造高温合金。
铁基变形高温合金是奥氏体可塑性变形高温合金，主要组 成为15％～60％铁，25％～55％镍和11％～23％铬。 根据不同的使用温度，分别加入钨、钼、铌、钒、钛等合 金元素进行强化。
基体金属和增强物的性能特点，获得预期的优异综
合性能满足使用要求十分重要。所以，在选择基体
金属时应遵循以下3个原则：
① 根据金属基复合材料的使用要求
金属基复合材料构件的使用性能要求是选择金属基体材 料最重要的依据。
a. 如在航天、航空技术中，高比强度和比模量以及尺寸
稳定性是最重要的性能要求；作为飞行器和卫星的构件宜
相变、凝固、塑性形变、断裂力学等。
金属基复合材料中，基体主要是各种金属或金属
合金。
１、金属基体材料的选择原则
金属与合金的品种繁多，目前用作金属基体材料的
主要有: 铝及铝合金、镁合金、钛合金、镍合金、钢
与铜合金、锌合金、铅、钛铝金属间化合物、铜等。
一些基体金属和合金的主要特性
基体材料成分的正确选择，对能否充分组合和发挥
中国只是汽车消费大国，没掌握核心技术！！！
c. 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。因此，可以选用具有高导热率的
银、铜、铝等金属为基体与高导热性、低热膨胀的超高 模量石墨纤维、金刚石纤维、碳化硅颗粒复合成具有低 热膨胀系数和高导热率、高比强度、高比模量等性能的 金属基复合材料。
一些金属间化合物的性能
（c）金属铜作为基体材料
铜是优良的导体，其导电率为银的94％。铜的塑性 好，强度和弹性模量不高，热膨胀系数大，容易铸 造和加工。
铜在复合材料中的主要用途是作为铌基超导体的基
体材料。
3 功能用金属基复合材料的基体
功能用金属基复合材料随着电子、信息、能源、汽车
等工业技术的不断发展，越来越受到各方面的重视， 面临广阔的发展前景。 高技术领域的发展要求材料和器件具有优良的综合物 理性能，如同时具有高力学性能、高导热、低热膨胀、
实例1:如碳纤维增强铝基复合材料中，纯铝或含有少量合
金元素的铝合金作为基体比高强度铝合金要好得多，使用 后者制成的复合材料的性能反而低。
实例2:在研究碳铝复合材料基体合金的优化过程中发现，铝
合金的强度越高，复合材料的性能越低。这可能与基体和 纤维的界面状态、脆性相的存在、基体本身的塑性等有关。
b.对于非连续增强（颗粒、晶须、短纤维）金属基复合材料，
镍合金以及金属间化合物作为基体材料。如碳化硅/钛、钨 丝/镍基超合金复合材料可用于喷气发动机叶片、转轴等重 要零件。 与世界航空强国相比，航空发动 机是我国航空工业的软肋！！！
b. 在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，同时又要求成本低廉，适合于批量生产，因 此选用铝合金作基体材料与陶瓷颗粒、短纤维组成颗粒 （短纤维）/铝基复合材料。如碳化硅/铝复合材料、碳纤 维或氧化铝纤维/铝复合材料可制作发动机活塞、缸套等
复合材料
第二章 复合材料基体
Southwest University
Contents
1
金属基体材料
2
陶瓷基体材料
无机胶凝材料 聚合物基体材料
本教材
3
4
一、金属基体材料
１、金属基体材料的选择原则 2、结构用金属基复合材料的基体
3、 功能用金属基复合材料的基体
金属基复合材料学科主要涉及材料表面、界面、
(a) 铝和铝合金
铝
铝合金
铝是一种低密度、较高强度和具有耐腐蚀性能的金属。在实际 使用中，纯铝中常加入锌、铜、镁、锰等元素形成合金，由于 加入的这些元素在铝中的溶解度极为有限，因此，这类合金通 常称为沉淀硬化合金，如A1--Cu--Mg和A1--Zn--Mg--Cu等沉淀 硬化合金。
近年来，为航空和航天工业开发出的A1--Li系列合金，进一步
基体的强度对复合材料具有决定性的影响，因此，要选用 较高强度的合金来作为基体。
实例1:如颗粒增强铝基复合材料一般选用高强度铝合金 （如A365，6061，7075）为基体。
③ 基体金属与增强物的相容性
a. 由于金属基复合材料需要在高温下成型，制备过程中，处于高温 热力学非平衡状态下的纤维与金属之间很容易发生化学反应，在界 面形成反应层。 界面反应层大多是脆性的，当反应层达到一定厚度后，材料受力时 将会因界面层的断裂伸长小而产生裂纹，并向周围纤维扩展，容易 引起纤维断裂，导致复合材料整体破坏。
用铁、镍作为基体，碳纤维作为增强物是不可取的。因 为Ni，Fe元素在高温时能有效地促使碳纤维石墨化， 破坏了碳纤维的结构，使其丧失了原有的强度，使复合
材料性能恶化。
因此，选择基体材料时，应充分注意与增强物的相容性
（特别是化学相容性），并尽可能在复合材料成型过程中 抑制界面反应。例如： 对增强纤维进行表面处理； 在金属基体中添加其他成分； 选择适宜的成型方法； 缩短材料在高温下的停留时间等。
b.由于基体金属中往往含有不同类型的合金元素，这些合
金元素与增强物的反应程度不同，反应后生成的反应产物
也不同，需在选用基体合金成分时充分考虑，尽可能选择
既有利于金属与增强物浸润复合，又有利于形成合适稳定 的界面合金元素。
实例1:如碳纤维增强铝基复合材料中，在纯铝中加入少量
的Ti，Zr等合金元素可明显改善复合材料的界面结构 和性质，大大提高复合材料的性能
持强度
金属间化合物的缺点:韧性非常低 主要原因：结构组织中低的对称性导致滑移系不足; 体界面结合较弱。 改进方法: 在冶金过程中，采用快速凝固法以及向Ni3Al一类金属间化合物 中添加硼，由于硼可以迁移到晶面，使其增强，故金属间化合物 的韧性有所改善。加入0.06％(质量分数)的硼可使韧性从20％ 增加到50％左右。
提高了铝的弹性模量，降低了材料的密度。
(b)
镁和镁合金
镁
镁合金
镁是一种比铝更轻的金属，但镁的机械性能较差，因
此，通常是在镁中加入铝、锌、锰、锆及稀土元素而
形成镁合金。 目前常用的镁合金主要包括Mg--Mn，Mg--Al--Zn， Mg---Cr等耐热合金，可作为连续或不连续纤维复合 材料的基体。
对于不同类型的复合材料应选用合适的铝、镁合金基体: 连续纤维增强金属基复合材料一般选用纯铝或含合金 元素少的单相铝合金；
零件。
美 国 权 威 汽 车 杂 志 《Ward’s Auto World》 2010年世界十大汽车发动机排名
1、宝马3.0L DOHC L6 Turbodiesel 使用涡轮增压技术 2、奥迪2.0L TFSI Turbocharged DOHC L4 使用汽油直喷技 术(FSI) 3、丰田1.8L DOHC L4 Hybrid 4、斯巴鲁2.5L Turbocharged DOHC H4 Boxer 使用水平对 置发动机 5、大众2.0L Turbocharged DOHC L4 Diesel 使用TDI柴油 发动机 6、现代 4.6L DOHC V8 使用可变气门正时技术 7、福特 2.5L DOHC L4 HEV 8、奥迪 3.0L TFSI Supercharged DOHC V6 使用汽油直喷 技术(FSI)知识 9、福特 3.5L Twin-Turbocharged DOHC V6 10、通用2.4L DOHC L4
选用密度小的轻金属合金（如镁合金和铝合金）作为基体， 与高强度、高模量的石墨纤维、硼纤维等组成石墨/镁、 石墨/铝、硼/铝复合材料。
F18战斗机
波音767
高性能发动机则要求复合材料不仅有高比强度和比模量，
还要具有优良的耐高温性能，能在高温、氧化性气氛中正常
工作。此时不宜选用一般的铝、镁合金，而应选择钛合金、
2、结构用金属基复合材料的基体
结构复合材料的基体大致可分为轻金属基体和耐热合金 基体两大类。
(1)用于450 ℃以下的轻金属基体
在这个温度范围内使用的金属基体主要是铝、镁和它们 的合金，而且主要是以合金的形式被广泛的应用。例如， 用于航天飞机、人造卫星、空间站、汽车发动机零件、
刹车盘等，并已形成工业规模生产。
能。如高温持久性能和高温蠕变性能，一般可提高1.3倍， 主要用于高性能航空发动机叶片等重要零件
高温金属基复合材料的基体合金的成分和性能
(b)
金属间化合物
金属间化合物种类繁多，用于金属基复合材料的金属间化
合物通常是一些高温合金，如铝化镍，铝化铁、铝化钛等， 使用温度可达1600℃。
在这些高温合金的晶体结构中，原子主要以长程有序方式 排列。由于这种有序在金属间化合物中发生位错 要 比在 无序合金中受到更大的约束，因此能使化合物在高温下保
合集下载
复合材料ppt
疲劳性能与寿命预测
疲劳性能
复合材料的疲劳性能是指它们在周期性载荷下的抗断裂能力 。通过优化材料组合和结构设计，可以显著提高复合材料的 疲劳性能。例如，使用高强度纤维和优化基体树脂可以显著 提高复合材料的疲劳性能。
寿命预测
通过实验测试和分析，可以预测复合材料的使用寿命。这些 测试包括疲劳测试、环境因素测试和物理测试等。通过这些 测试和分析，可以评估复合材料在不同条件下的使用寿命， 并提供设计建议以延长其使用寿命。
复合材料ppt
2023-10-30
目录
• 复合材料概述 • 复合材料的力学性能 • 复合材料的热学性能 • 复合材料的应用领域 • 复合材料的未来发展趋势 • 复合材料的相关研究与文献综述
01
复合材料概述
定义与分类
复合材料定义
由两种或两种以上不同性质的材料通过物理或化学的方法组合成的新型材料 。
复合材料分类
根据组合成分的性质和比例，复合材料可分为金属基复合材料、非金属基复 合材料和纳米复合材料等。
复合材料的性能特点
性能可设计性
可以根据使用要求设计复合材料的性能，如强度、刚度、耐腐 蚀性等。
性能优势
可以发挥不同材料的优点，实现单一材料无法达到的性能。
性能可调整性
可以通过调整各组分材料的比例和制备工艺来调整复合材料的 性能。
连接器
复合材料也被用于制造连接器，如USB连接器等。
电池外壳
复合材料还可以用于制造电池的外壳，如锂离子电池的外壳等。
05
复合材料的未来发展趋势
高性能复合材料的研发
01
研发具有更高强度、韧性和耐 高温性能的高性能复合材料， 以满足现代工程和工业制造的 需求。
02
复合材料pdfPPT课件
复合材料的热膨胀系数通常低于单一材料，使其在温度变化时能保 持较好的尺寸稳定性。
良好的热导性
某些复合材料具有良好的热导性，适用于需要散热或传热的场合。
耐高温性能
通过选择合适的基体和增强材料，复合材料可以在高温环境下保持 较好的力学性能。
电学性能
绝缘性能
大多数复合材料具有良好的绝缘性能，适用于电气 和电子设备中。
后处理与加工
固化处理
对成型的复合材料进行加热或自然固化，使其达到所需的物理和化 学性能。
机械加工
对固化后的复合材料进行切割、钻孔、打磨等机械加工，以满足产 品形状和尺寸的要求。
表面处理
对复合材料表面进行喷漆、电镀、阳极氧化等处理，以提高其耐腐蚀 性、装饰性等性能。
04
复合材料的性能特点
力学性能
成型工艺
手糊成型
在模具上涂刷脱模剂，然后铺贴一层纤 维布或毡，再涂刷一层树脂，如此反复
直至达到所需厚度。
模压成型
将预浸料或纤维与树脂混合物放入模 具中，在加热和加压的条件下固化成
型。
喷射成型
将树脂和固化剂分别通过喷嘴喷到模 具上，同时用喷枪将纤维切断并喷到 树脂中，形成复合材料层。
注射成型
将树脂和固化剂混合后注入到装有纤 维的模具中，然后在一定温度和压力 下固化成型。
复合材料的组成与结构
基体材料
聚合物基体
如环氧树脂、聚酰亚胺等，具有良好的可加工性和韧 性。
金属基体
如铝、镁、钛等合金，具有高比强度和优异的导电导 热性能。
陶瓷基体
如氧化铝、氮化硅等，具有高温稳定性和耐磨损性。
增强材料
纤维增强材料
如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等，具有高比 强度和模量。
良好的热导性
某些复合材料具有良好的热导性，适用于需要散热或传热的场合。
耐高温性能
通过选择合适的基体和增强材料，复合材料可以在高温环境下保持 较好的力学性能。
电学性能
绝缘性能
大多数复合材料具有良好的绝缘性能，适用于电气 和电子设备中。
后处理与加工
固化处理
对成型的复合材料进行加热或自然固化，使其达到所需的物理和化 学性能。
机械加工
对固化后的复合材料进行切割、钻孔、打磨等机械加工，以满足产 品形状和尺寸的要求。
表面处理
对复合材料表面进行喷漆、电镀、阳极氧化等处理，以提高其耐腐蚀 性、装饰性等性能。
04
复合材料的性能特点
力学性能
成型工艺
手糊成型
在模具上涂刷脱模剂，然后铺贴一层纤 维布或毡，再涂刷一层树脂，如此反复
直至达到所需厚度。
模压成型
将预浸料或纤维与树脂混合物放入模 具中，在加热和加压的条件下固化成
型。
喷射成型
将树脂和固化剂分别通过喷嘴喷到模 具上，同时用喷枪将纤维切断并喷到 树脂中，形成复合材料层。
注射成型
将树脂和固化剂混合后注入到装有纤 维的模具中，然后在一定温度和压力 下固化成型。
复合材料的组成与结构
基体材料
聚合物基体
如环氧树脂、聚酰亚胺等，具有良好的可加工性和韧 性。
金属基体
如铝、镁、钛等合金，具有高比强度和优异的导电导 热性能。
陶瓷基体
如氧化铝、氮化硅等，具有高温稳定性和耐磨损性。
增强材料
纤维增强材料
如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等，具有高比 强度和模量。
复合材料ppt
建筑领域
建筑领域需要使用大量的结构材料，如钢筋混凝土 、木材等，复合材料可以替代这些传统材料。
复合材料可以用于制造建筑物的结构框架、墙体、 屋顶等部件，提高建筑物的强度和耐久性。
复合材料还可以用于制造桥梁、高速公路等大型 基础设施项目。
其他应用领域
除了上述领域，复合材料还可以应用于其他许多 领域。
汽车制造领域
1
汽车制造是复合材料的重要应用领域之一。
2
复合材料可以用于制造汽车的外壳、车轮、座 椅、内饰等部件。
3
ห้องสมุดไป่ตู้
复合材料的应用可以降低汽车的质量和成本， 提高汽车的燃油效率和安全性。
航空航天领域
01
航空航天领域对材料的要求极高，因此复合材料在航空航天领 域的应用也十分广泛。
02
复合材料可以用于制造机翼、机身、起落架等重要部件，提高
生产成本的挑战
复合材料的制备需要使用大量的原材料和能源，生产成本较高，而且生产过程中易产生环 境污染，因此需要采取有效的成本控制和环保措施。
应用领域的挑战
复合材料在不同的应用领域中具有不同的性能要求，需要根据具体的应用场景来设计材料 的组成和结构，这需要投入大量的研发和试验工作。
复合材料面临的机遇
复合材料的性能与特点
复合材料的性能
复合材料的性能取决于其组成和结构，具有优于单一材料的力学性能、热学性能 、化学稳定性等。
复合材料的特点
复合材料具有可设计性、可制备性、高强度和刚度、耐腐蚀和高温等特性，可满 足不同的应用需求。
02
复合材料的制造工艺
复合材料的制造工艺类型
热压罐成型工艺
使用热压罐将预浸料在高温高压下 固化成型的工艺。
《复合材料》PPT课件
增韧机理。
（4）纤维桥接（Fiber Bridge） 对于特定位向和分布的纤维，裂纹很难偏转， 只能沿着原来的扩展方向继续扩展。这时紧靠裂 纹尖端处的纤维并未断裂，而是在裂纹两岸搭起 小桥，使两岸连在一起。这会在裂纹表面产生一 个压应力，以抵消外加应力的作用，从而使裂纹 难以进一步扩展，起到增韧作用。
散凝状。即在浆体中呈弥散分布。
采用浆体浸渍法也可制备连续纤维增韧陶瓷
基复合材料。
浆体法制备陶瓷基复合材料示意图
9.2.3反应烧结法
用此方法制备陶瓷基复合材料，除基体材料
几乎无收缩外，还具有以下优点：
（1）增强剂的体积比可以相当大；
（2）可用多种连续纤维预制体；
（3）大多数陶瓷基复合材料的反应烧结温度低于
（3）纤维拔出（Pull – out） 纤维拔出是指靠近裂纹尖端的纤维在外应力作用 下沿着它和基体的界力松弛，从而减缓
了裂纹的扩展。纤维拔出需外力做功，因此起到增韧
作用。
纤维拔出能总大于纤维脱粘能，纤维拔出的增韧
效果要比纤维脱粘更强。因此，纤维拔出是更重要的
液、溶胶、凝胶等过程而固化，再经热处理生成氧
化物或其它化合物固体的方法。该方法可控制材料
的微观结构，使均匀性达到微米、纳米甚至分子量
级水平。
（1）Sol – Gel法制备SiO2陶瓷原理如下：
Si(OR)4 + 4 H2O Si(OH)4+ 4 ROH
Si(OH)4 SiO2 + 2 H2O
工艺流程：
原料（陶瓷粉末、增强剂、粘结剂和助烧剂）
均匀混合（球磨、超声等） 冷压成形
（热压）烧结
适用于颗粒、晶须和短纤维增韧陶瓷基复合材料。
9.2.2浆体法（湿态法） 为了克服粉末冶金法中各组元混合不均的问 题，可采用浆体（湿态）法制备颗粒、晶须和短
材料导论第十四章复合材料ppt课件
混凝土＝水泥+砂+石
复合材料的种类
金属基
陶瓷基
按基体相分
聚合物基
水泥基
复 合 材
按增强相 的形态分
颗粒增强 纤维增强 晶须增强
碳纤维 玻璃纤维 有机纤维
复合纤维
料
编织物增强
按用途分
结构复合材料 承受载荷，作为承力结构使用
功能复合材料
电、磁、光、热、声、摩 擦、阻尼、化学分离性能
复合材料的特点
多相: 至少两相 复合效应：不仅保留了原组成材料的特色，而且
3、石墨/镁复合材料
这种材料密度低、线膨胀系数为零，尺寸的稳定性好，是金属基复合材料中具 有最高比强度和比弹性模量的复合材料。可在石墨纤维表面沉积TiB2，提高石 墨纤维的润湿性。
金属基复合材料
长纤维增强金属基复合材料
4、碳化硅/钛复合材料
碳化硅纤维比强度高、比模量高，高温强度高，耐热、耐氧化，与金属的反 应小，润湿性好。
主要应用于飞机发动机部件和涡轮叶片以及火箭发动机箱体材料。
5、氧化铝/铝复合材料
氧化铝纤维在氧化气氛中稳定，能在高温下保持其强度、刚度， 且硬度高，耐磨性好。这种复合材料具有高强度和高刚度，可用于 汽车发动机活塞和其他发动机零件。
金属基复合材料
1、氧化铝/铝复合材料
短纤维/晶须增强金属基复合材料 2、碳化硅/铝复合材料 3、氧化铝/镍复合材料
突出特点
性树脂基体—热塑性玻璃钢。
密度低：1.6～2.0g/cm3；
比强度高：较最高强度的合金钢还高3倍；
耐烧蚀
耐腐蚀
应用
航空航天工业：如雷达罩、机舱门、燃料箱、行李架和地板等。 火箭：发动机壳体、喷管。 汽车工业：如汽车车身、保险杠、车门、挡泥板、灯罩、内部装饰件等。 石油化工工业：如玻璃钢贮罐、容器、管道、洗涤器、冷却塔等
复合材料的种类
金属基
陶瓷基
按基体相分
聚合物基
水泥基
复 合 材
按增强相 的形态分
颗粒增强 纤维增强 晶须增强
碳纤维 玻璃纤维 有机纤维
复合纤维
料
编织物增强
按用途分
结构复合材料 承受载荷，作为承力结构使用
功能复合材料
电、磁、光、热、声、摩 擦、阻尼、化学分离性能
复合材料的特点
多相: 至少两相 复合效应：不仅保留了原组成材料的特色，而且
3、石墨/镁复合材料
这种材料密度低、线膨胀系数为零，尺寸的稳定性好，是金属基复合材料中具 有最高比强度和比弹性模量的复合材料。可在石墨纤维表面沉积TiB2，提高石 墨纤维的润湿性。
金属基复合材料
长纤维增强金属基复合材料
4、碳化硅/钛复合材料
碳化硅纤维比强度高、比模量高，高温强度高，耐热、耐氧化，与金属的反 应小，润湿性好。
主要应用于飞机发动机部件和涡轮叶片以及火箭发动机箱体材料。
5、氧化铝/铝复合材料
氧化铝纤维在氧化气氛中稳定，能在高温下保持其强度、刚度， 且硬度高，耐磨性好。这种复合材料具有高强度和高刚度，可用于 汽车发动机活塞和其他发动机零件。
金属基复合材料
1、氧化铝/铝复合材料
短纤维/晶须增强金属基复合材料 2、碳化硅/铝复合材料 3、氧化铝/镍复合材料
突出特点
性树脂基体—热塑性玻璃钢。
密度低：1.6～2.0g/cm3；
比强度高：较最高强度的合金钢还高3倍；
耐烧蚀
耐腐蚀
应用
航空航天工业：如雷达罩、机舱门、燃料箱、行李架和地板等。 火箭：发动机壳体、喷管。 汽车工业：如汽车车身、保险杠、车门、挡泥板、灯罩、内部装饰件等。 石油化工工业：如玻璃钢贮罐、容器、管道、洗涤器、冷却塔等
CC复合材料(1)(详细分析：复合材料)共5张PPT
基青体经材 碳料化分或为石热墨解化碳制与得浸。渍碳两种，热解碳主要是甲烷、乙树烷、脂丙或烷和沥乙青烯以浸及渍低分子芳烃等组成，经高温裂解生成碳，浸渍碳是树脂或沥
树脂浸渍碳是经高温生成的，通常产碳率较高，但难以石墨化，且电阻率高，热导率差，最终生成的石墨为各向异性的。 碳/碳复合材料是由各种碳纤维或各种碳织物增强碳,或石墨化的树脂碳(或沥青)以及化学气相沉积(CVD)碳所形成的复合材料。 热解碳原料来源丰富，质量可靠，品种多，且成本低，选材范围广。 C/C复合材料且质量小、刚性好，并且是极耐高温的材料，其强度随温度升高而增加，在2500℃达到最大值，同时它有良好的抗烧蚀性能和
抗沥热青震 浸性渍能碳，通是常宇于纤航低维中压非或与常常树重压要下脂的残预材余料碳浸，，料例因如而作产为碳导率弹较的低鼻，锥但体易热。于石压墨制化坯，最终生成的石墨为各向同碳性化的，其电阻率低，C热/导C性复好合，材模料量高
。 2 C/C复合材料的制备
短纤维与沥青或
树脂混合物
喷射制坯
石墨化
石墨化C/C复合材料
基体材料分为热解碳与浸渍碳两种，热解碳主要是甲烷、乙烷、丙烷和乙烯以及低分子芳烃等组成，经高温裂解生成碳，浸渍碳是树脂或沥 青经碳化或石墨化制得。
热解碳原料来源丰富，质量可靠，品种多，且成本低，选材 基体材料分为热解碳与浸渍碳两种，热解碳主要是甲烷、乙烷、丙烷和乙烯以及低分子芳烃等组成，经高温裂解生成碳，浸渍碳是树脂或沥
碳/碳复合材料
9.1 概述
碳/碳复合材料是由各种碳纤维或各种碳织物增强碳,或石 墨化的树脂碳(或沥青)以及化学气相沉积(CVD)碳所形 成的复合材料。
C/C复合材料且质量小、刚性好，并且是极耐高温的材料，其强 度随温度升高而增加，在2500℃达到最大值，同时它有良好的 抗烧蚀性能和抗热震性能，是宇航中非常重要的材料，例如作 为导弹的鼻锥体。C/C复合材料还具有优异的耐摩擦性能和高 的热导率，使其在飞机、汽车刹车片和轴承等方面得到应用。 但是C/C复合材料不能在氧化性气氛中耐受高温，因此关于C/C 复合材料的抗氧化研究是一个重点内容。
树脂浸渍碳是经高温生成的，通常产碳率较高，但难以石墨化，且电阻率高，热导率差，最终生成的石墨为各向异性的。 碳/碳复合材料是由各种碳纤维或各种碳织物增强碳,或石墨化的树脂碳(或沥青)以及化学气相沉积(CVD)碳所形成的复合材料。 热解碳原料来源丰富，质量可靠，品种多，且成本低，选材范围广。 C/C复合材料且质量小、刚性好，并且是极耐高温的材料，其强度随温度升高而增加，在2500℃达到最大值，同时它有良好的抗烧蚀性能和
抗沥热青震 浸性渍能碳，通是常宇于纤航低维中压非或与常常树重压要下脂的残预材余料碳浸，，料例因如而作产为碳导率弹较的低鼻，锥但体易热。于石压墨制化坯，最终生成的石墨为各向同碳性化的，其电阻率低，C热/导C性复好合，材模料量高
。 2 C/C复合材料的制备
短纤维与沥青或
树脂混合物
喷射制坯
石墨化
石墨化C/C复合材料
基体材料分为热解碳与浸渍碳两种，热解碳主要是甲烷、乙烷、丙烷和乙烯以及低分子芳烃等组成，经高温裂解生成碳，浸渍碳是树脂或沥 青经碳化或石墨化制得。
热解碳原料来源丰富，质量可靠，品种多，且成本低，选材 基体材料分为热解碳与浸渍碳两种，热解碳主要是甲烷、乙烷、丙烷和乙烯以及低分子芳烃等组成，经高温裂解生成碳，浸渍碳是树脂或沥
碳/碳复合材料
9.1 概述
碳/碳复合材料是由各种碳纤维或各种碳织物增强碳,或石 墨化的树脂碳(或沥青)以及化学气相沉积(CVD)碳所形 成的复合材料。
C/C复合材料且质量小、刚性好，并且是极耐高温的材料，其强 度随温度升高而增加，在2500℃达到最大值，同时它有良好的 抗烧蚀性能和抗热震性能，是宇航中非常重要的材料，例如作 为导弹的鼻锥体。C/C复合材料还具有优异的耐摩擦性能和高 的热导率，使其在飞机、汽车刹车片和轴承等方面得到应用。 但是C/C复合材料不能在氧化性气氛中耐受高温，因此关于C/C 复合材料的抗氧化研究是一个重点内容。
复合材料PPT教学课件
原有材料的特点，又使各组分间 协同作用，形成了优于原材料的 特性。
4 复合材料的分类：
（1）按基体分类
树脂基复合材料 金属基复合材料 陶瓷基复合材料
（2）按增强体 的形状分类
颗粒增强复合材料 夹层增强复合材料 纤维增强复合材料
二 形形色色的复合材料
1 生产､生活中常用的复合材料
常见的复合材料有玻璃钢和 碳纤维增强复合材料。
玻璃钢是一种以玻璃纤维做增强体、合成树 脂做基体的复合材料。
优点：玻璃钢的强度可达到甚至超过合金的强度，
而密度只有钢铁的1/5左右；同时，这种材料保持着 较好的耐化学腐蚀性、电绝缘性和机械加工性能， 而且又不像普通玻璃那样硬脆。
玻璃钢制品
交流·研讨
你经常打羽毛球吗？现在羽毛球使用的大 多是碳素球拍，但几年前用的多是铝合金 球拍，人们还曾使用过木制球拍。
3．胰岛素改造
天然胰岛素制剂在储存中易形成二聚体和六聚体， 延缓胰岛素从注射部位进入血液，从而延缓了其降血 糖作用，也增加了抗原性，这是胰岛素B23-B28氨基 酸残基结构所致。利用蛋白质工程技术改变这些残基， 则可降低其聚合作用，使胰岛素快速起作用。该速效 胰岛素已通过临床实验。
4．治癌酶的改造
请与同学们讨论：用于制造碳素球拍的材 料有哪 些优越性？它为什么会具有这些 优越性？
• 碳纤维增强体 • 碳纤维复合材料
• 合成树脂做基体 优点：具有韧性好，强度高而质轻的特点。
• 碳纤维增强复合材料也广泛应用于纺织机 械和化工机械的制造，以及医学上人体组 织中韧带的制作等。
2 航空、航天领域中的复合材料
本节教材小结 复 合 材 料
认识复合材料
基体 增强体
形形色色的复合材料
4 复合材料的分类：
（1）按基体分类
树脂基复合材料 金属基复合材料 陶瓷基复合材料
（2）按增强体 的形状分类
颗粒增强复合材料 夹层增强复合材料 纤维增强复合材料
二 形形色色的复合材料
1 生产､生活中常用的复合材料
常见的复合材料有玻璃钢和 碳纤维增强复合材料。
玻璃钢是一种以玻璃纤维做增强体、合成树 脂做基体的复合材料。
优点：玻璃钢的强度可达到甚至超过合金的强度，
而密度只有钢铁的1/5左右；同时，这种材料保持着 较好的耐化学腐蚀性、电绝缘性和机械加工性能， 而且又不像普通玻璃那样硬脆。
玻璃钢制品
交流·研讨
你经常打羽毛球吗？现在羽毛球使用的大 多是碳素球拍，但几年前用的多是铝合金 球拍，人们还曾使用过木制球拍。
3．胰岛素改造
天然胰岛素制剂在储存中易形成二聚体和六聚体， 延缓胰岛素从注射部位进入血液，从而延缓了其降血 糖作用，也增加了抗原性，这是胰岛素B23-B28氨基 酸残基结构所致。利用蛋白质工程技术改变这些残基， 则可降低其聚合作用，使胰岛素快速起作用。该速效 胰岛素已通过临床实验。
4．治癌酶的改造
请与同学们讨论：用于制造碳素球拍的材 料有哪 些优越性？它为什么会具有这些 优越性？
• 碳纤维增强体 • 碳纤维复合材料
• 合成树脂做基体 优点：具有韧性好，强度高而质轻的特点。
• 碳纤维增强复合材料也广泛应用于纺织机 械和化工机械的制造，以及医学上人体组 织中韧带的制作等。
2 航空、航天领域中的复合材料
本节教材小结 复 合 材 料
认识复合材料
基体 增强体
形形色色的复合材料
《复合材料》PPT课件
优异的抗疲劳性能
复合材料能够抵抗循环载荷作用下的疲劳破坏，具有较长的疲劳寿命， 适用于承受交变应力的结构件。
03
良好的减震性能
复合材料具有较好的阻尼性能，能够吸收和分散振动能量，降低结构的
振动和噪音水平。
物理性能
耐高低温性能
复合材料能够在极端温度环境下保持稳定的性能，适用于高温或低 温工作条件。
良好的电绝缘性能
模压成型
缠绕成型
将预浸料或预混料放入模具中，在加热和加 压的条件下使其固化成型。
将浸渍过树脂的连续纤维或布带按照一定规 律缠绕到芯模上，然后固化脱模。
后处理与加工技术
热处理
通过加热或冷却的方式改善复合 材料的性能，如消除内应力、提
高强度等。
表面处理
对复合材料表面进行打磨、喷涂 等处理，以提高其外观质量和耐 腐蚀性。
原材料的预处理
对增强材料和基体材料进行清洗、干燥、筛分等 预处理，以确保原材料的质量和性能。
成型工艺方法
手糊成型
喷射成型
在模具上涂刷脱模剂，然后铺贴一层基体材 料，再涂刷一层树脂，如此反复直至达到所 需厚度，最后固化脱模。
将树脂和增强材料分别通过喷嘴喷射到模具 上，通过调整喷射参数控制复合材料的厚度 和性能。
大多数复合材料具有优异的电绝缘性能，可用于电气设备和电子器 件的绝缘材料。
多样化的热性能
通过调整复合材料的组分和结构设计，可以实现不同的热性能要求， 如耐热性、隔热性或导热性等。
化学性能
耐腐蚀性
复合材料能够抵抗多种化学物质 的侵蚀，包括酸、碱、盐等，适 用于腐蚀性环境下的应用。
耐候性
复合材料能够抵抗紫外线、氧化、 潮湿等自然环境因素的影响，长 期保持稳定的性能。
复合材料能够抵抗循环载荷作用下的疲劳破坏，具有较长的疲劳寿命， 适用于承受交变应力的结构件。
03
良好的减震性能
复合材料具有较好的阻尼性能，能够吸收和分散振动能量，降低结构的
振动和噪音水平。
物理性能
耐高低温性能
复合材料能够在极端温度环境下保持稳定的性能，适用于高温或低 温工作条件。
良好的电绝缘性能
模压成型
缠绕成型
将预浸料或预混料放入模具中，在加热和加 压的条件下使其固化成型。
将浸渍过树脂的连续纤维或布带按照一定规 律缠绕到芯模上，然后固化脱模。
后处理与加工技术
热处理
通过加热或冷却的方式改善复合 材料的性能，如消除内应力、提
高强度等。
表面处理
对复合材料表面进行打磨、喷涂 等处理，以提高其外观质量和耐 腐蚀性。
原材料的预处理
对增强材料和基体材料进行清洗、干燥、筛分等 预处理，以确保原材料的质量和性能。
成型工艺方法
手糊成型
喷射成型
在模具上涂刷脱模剂，然后铺贴一层基体材 料，再涂刷一层树脂，如此反复直至达到所 需厚度，最后固化脱模。
将树脂和增强材料分别通过喷嘴喷射到模具 上，通过调整喷射参数控制复合材料的厚度 和性能。
大多数复合材料具有优异的电绝缘性能，可用于电气设备和电子器 件的绝缘材料。
多样化的热性能
通过调整复合材料的组分和结构设计，可以实现不同的热性能要求， 如耐热性、隔热性或导热性等。
化学性能
耐腐蚀性
复合材料能够抵抗多种化学物质 的侵蚀，包括酸、碱、盐等，适 用于腐蚀性环境下的应用。
耐候性
复合材料能够抵抗紫外线、氧化、 潮湿等自然环境因素的影响，长 期保持稳定的性能。
【整合】鲁科版高中化学必修1第4章材料家族中的元素第3节 复合材料课件1 (共30张PPT)
同步练习
1．下列不属于玻璃钢具有的性能的是 A A ．易碎 B．易燃 C．耐水 D．耐磨
2.下列各项中不能用玻璃钢制造的是 B A．餐厅座椅 B、汽车窗玻璃 C、废水管道 D．垃圾桶
3．航天飞机机身上使用的隔热陶瓷瓦是 B A．仿生复合材料 B．陶瓷和纤维复合而成的材料 C．纳米复合材料 D．分子复合材料 4．飞机、火箭的机翼和机身以及导弹的壳体、 尾翼中的复合材料是 A A ．金属基复合材料 B ．树脂基复合材料 C．绝缘基复合材料 D．智能复合材料
(2)复合材料的性能与组成材料的增强体和基体的性质有关，但并不是二者
性能的简单叠加。
复合材料
基体材料 的类型
增强体材料 的化学组成
预测
性能金属 陶瓷来自C SiO2合成树脂 SiO2、Al2O3
合成树脂 C
耐酸碱，化学稳定性好，强度高，密 度小，韧性好 强度高，抗冲击，绝缘性好，耐热温度 低于300℃ 耐高温，隔热性好，强度韧性得到改善
5.下列关于复合材料的说法中正确的是 A.将不同性质的材料经简单混合便成复合材料 B.合金就是复合材料 C.复合材料中的各部分作用相同
D
D.复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料经特殊加工而制成的 解析 复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料经特殊加工而制成
的，并不是简单的混合；复合材料的两部分起的作用是不同的，基体起 黏结作用，增强体起骨架作用。
复合材料 陶瓷 基复合材料 颗粒 增强复合材料 按增强体的形状分类 夹层 增强复合材料 纤维 增强复合材料
3.复合材料的特性：
复合材料既能保持原来材料的长处，又能弥 补它们的不足，而且由于各组份之间的相互 协同作用，产生了优于原材料的新的性能。
归纳总结
第一章复合材料概述课件
第一章复合材料概述课件一、教学内容本节课我们将学习教材中第一章“复合材料概述”的内容。
具体包括：1.1节复合材料的定义与分类，详细探讨复合材料的组成、结构特点及其分类方法；1.2节复合材料的基本性能，介绍复合材料的力学、热学、电学等性能及其影响因素；1.3节复合材料的应用领域，分析复合材料在航空、航天、汽车、建筑等行业的应用实例。
二、教学目标1. 了解复合材料的定义、分类及其基本性能；2. 掌握复合材料的应用领域，培养学生的创新意识；3. 提高学生对复合材料结构与性能关系的认识，培养学生的科学素养。
三、教学难点与重点难点：复合材料的基本性能及其影响因素，复合材料的应用领域。
重点：复合材料的定义与分类，复合材料的结构与性能关系。
四、教具与学具准备1. 教具：复合材料样品、PPT课件、投影仪；五、教学过程1. 导入：展示复合材料样品，让学生观察并思考：什么是复合材料？它们有什么特点？2. 讲解：通过PPT课件，讲解复合材料的定义、分类、基本性能及应用领域。
3. 实践情景引入：介绍复合材料在生活中的应用实例，如碳纤维自行车、玻璃钢船舶等。
4. 例题讲解：讲解复合材料力学性能的计算方法，并进行随堂练习。
5. 课堂讨论：分析复合材料在航空、航天等领域的应用优势，引导学生探讨其未来发展方向。
六、板书设计1. 复合材料的定义与分类2. 复合材料的基本性能3. 复合材料的应用领域七、作业设计1. 作业题目：请简述复合材料的定义、分类及其应用领域。
2. 作业题目：请举例说明复合材料的基本性能及其影响因素。
答案：复合材料的基本性能包括力学性能、热学性能、电学性能等。
影响因素包括：基体材料、增强材料、界面结合、制备工艺等。
例如，碳纤维增强树脂基复合材料具有较高的强度和模量，其性能受碳纤维的排列方式、含量、界面结合等因素影响。
八、课后反思及拓展延伸本节课通过讲解复合材料的基本概念、性能和应用，使学生了解复合材料的优势和特点。