第一章 复合材料力学绪论
《复合材料力学》教学课件第一章
混杂复合材料：
两种或两种以上增强体
同一种基体制成的复合材料。可以看成是两种
或多种单一纤维或颗粒复合材料的相互复合，
即复合材料的“复合材料”。
33
① 玻璃纤维复合材料
用玻璃纤维增强工程塑料的复合材料，即玻璃钢。
玻璃钢分为两种，即热塑性玻璃钢和热固性玻璃钢。
34
Ａ、热塑性玻璃钢
热塑性玻璃钢是以玻璃纤维为增强剂和以热塑性树脂为 粘结剂制成的复合材料。
要给复合材料下一个严格精确而又统一的定义是很困难
的。概括前人的观点，有关复合材料的定义或偏重于考虑复 合后材料的性能，或偏重于考虑复合材料的结构
6
偏重于考虑复合后材料的性能 诸如（１） 复合材料是由两种或更多的组分材料结合在 一起，复合后的整体性能应超过组分材料，保留了所期 望的性能(高强度、刚度、轻的重量)，抑制了所不期望 的特性(低延性)。
23
（3）基体材料名称与增强体材料并用。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。
24
例如：“玻璃纤维增强环氧树脂复合材料”，或
简称为“玻璃纤维/环氧树脂复合材料或玻璃纤维/环氧”。
而我国则常把这类复合材料通称为“玻璃钢”。碳纤维
和金属基体构成的复合材料叫“金属基复合材料”，也
15
《材料大辞典》中关于复合材料的定义为： 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。
16
根据《材料大辞典》中关于复合材料的定义可以看出,复
复合材料学 第一章 绪论.
合材料已用于制造军用飞机的承力结构， 近年来又逐步进入其他工业领域。其增强 体纤维有碳纤维、芳纶，或两者混杂使用， 树脂基主要是固化体系为120℃或170℃的 环氧树脂，还有少量聚酰亚胺树脂，以适 应耐热性高达250℃的要求。 70年代末期发展的用高强度、高模量的 耐热纤维与金属复合，特别是与轻金属复 合而成金属基复合材料，克服了树脂基复 合材料耐热性差和不导电， 导热性低等不 足。 金属基复合材料由于金属基体的优良
根据国际标准化组织（ISO）为复合 材料所下的定义，复合材料是由两种或 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 的组分材料虽然保持其相对独立性，但 其性能却不是组分材料的简单加和，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；另一相 为分散相，称为增强材料。分散相是以 独立的形态分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。
复合材料的耐化学腐蚀性能是通过选择基 体材料来实现。一般来讲陶瓷基复合材料和 树脂基复合材料的耐化学腐蚀性能比金属基 复合材料优越。在树脂基复合材料中不同的 树脂基体，其耐化学腐蚀性能也不相同。 从生产工艺的难易程度和成本高低方面分 析，树脂基复合材料生产工艺成熟，产品成 本最低；金属基复合材料次之；陶瓷基复合 材料工艺最复杂，产品成本也最高。但无机 粘接剂复合材料成型工艺与树脂基复合材料 相似，且产品成本大大低于树脂基复合材料。
由于复合材料各组分之间“取长补 短”、“协同作用”，极大地弥补了单 一材料的缺点，产生单一材料所不具有 的新性能。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，按需要设计、合成为综合性 能优异的新型材料。
复合材料力学 绪论 (哈工大)
均质：性能不是物体位置的函数 各向同性：物体的性能在物体内的一点的每个方向 都是相同的，性能不是一点方向上的函数
复合材料一般表现为非均质和各向异性的，材 料性能是位置和方向的函数
正交各向异性：在物体重的一点的三个相互垂直方 向上有不同的材料性能，此外还有三个相互垂直的 材料对称面 各向异性：所有方向都有不同的性能，没有材料对 称面
复合材料的特点及应用
复合材料具有高比强度、高比刚度、材料轻、 耐腐蚀、抗疲劳性能、减振性能和高温性能好 意即可设计等特点 它最早应用于国防、航空、航天等尖端科学技 术领域，近年来，汽车、造船、建筑、化工石 油、体育用品、生物、医疗、娱乐等部门也推 广使用复合材料
全复合材料汽车——汽油之后的变革 高性能体育器械-网球、棒球、高尔夫球、赛车、 滑雪、鱼杆（光威） 人造器官 输油管道、储罐、压力容器等
复合材料力学的材料力学、弹性 力学基础理论
量纲
基本量：长度、时间、力、质量 量纲相同 无量纲化
应力和应变
截面积为S，载荷为P，单位面积的力为：
P/S
应力
原长为L，伸长量为，延伸率为在小载荷范围内，有虎克定律： 弹性模量
材料断裂时的应力为材料强度
在我们所需要的方向上具有足够的强度和刚 度，其他方向上不需要，消除材料冗余，提 高材料效率
Anisotropic elasticity An in-depth discussion of the important differences between composites and conventional monolithic materials types is discussed in terms of developing the concepts associated with directional material properties.
复合材料力学PDF（1）
复合材料力学复合材料力学复合材料力学复合材料力学2010201020102010年春季年春季年春季年春季秦战明秦战明秦战明秦战明西安交通大学西安交通大学西安交通大学西安交通大学航天航空学院航天航空学院航天航空学院航天航空学院第一章第一章第一章第一章概概概概论论论论??复合材料及种类复合材料及种类复合材料及种类复合材料及种类??复合材料的基本特点复合材料的基本特点复合材料的基本特点复合材料的基本特点??复合材料的发展与应用复合材料的发展与应用复合材料的发展与应用复合材料的发展与应用??复合材料结构设计复合材料结构设计复合材料结构设计复合材料结构设计??复合材料的发展趋势复合材料的发展趋势复合材料的发展趋势复合材料的发展趋势??研究复合材料的力学学科与研究复合材料的力学学科与研究复合材料的力学学科与研究复合材料的力学学科与力学问题力学问题力学问题力学问题??智能复合材料智能复合材料智能复合材料智能复合材料复合材料是什么复合材料是什么复合材料是什么复合材料是什么??复合材料复合材料复合材料复合材料Composite material–由两种或多种不同性由两种或多种不同性由两种或多种不同性由两种或多种不同性质的材料用物理和化质的材料用物理和化质的材料用物理和化质的材料用物理和化学方法在宏观尺度上学方法在宏观尺度上学方法在宏观尺度上学方法在宏观尺度上组成的具有综合优异组成的具有综合优异组成的具有综合优异组成的具有综合优异性能的材料性能的材料性能的材料性能的材料....–复合材料通常具有其复合材料通常具有其复合材料通常具有其复合材料通常具有其组成材料所没有的性组成材料所没有的性组成材料所没有的性组成材料所没有的性能能能能....Particle reinforcedcomposites/formulae/solid_mechanics/composites/comp_intro.cf mImages fromRandom short fiber reinforced compositesComposite material is Vinson et al. 2002:–Blending of two or more materials macroscopically insoluble in one another to form a new engineering material–Exhibiting certain properties not possessed by the constituentsWhat Is Composite MaterialVinson J.R. et al. 2002 The behavior of Structures Composed of Composite Materials KluwerAcademic Publishers. p. 5.??复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组成的一种多相固体材料.基体相增强材料相界面相国际标准化组织的定义国际标准化组织的定义国际标准化组织的定义国际标准化组织的定义复合材料的复合材料的复合材料的复合材料的三要素三要素三要素三要素形状形状形状形状、、、、方位和材料方位和材料方位和材料方位和材料如弹性如弹性如弹性如弹性模量相同的构成成分作为一相模量相同的构成成分作为一相模量相同的构成成分作为一相模量相同的构成成分作为一相??材料的材料的材料的材料的”复合复合复合复合”引起如下性能的改善引起如下性能的改善引起如下性能的改善引起如下性能的改善::::…热传导热传导热传导热传导热绝缘热绝缘热绝缘热绝缘疲劳寿命疲劳寿命疲劳寿命疲劳寿命重量重量重量重量抗磨损性抗磨损性抗磨损性抗磨损性抗腐蚀力抗腐蚀力抗腐蚀力抗腐蚀力刚度刚度刚度刚度强度强度强度强度复合材料的分类复合材料的分类复合材料的分类复合材料的分类1111按基体材料分类聚合物基复合材料热固性、热塑性树脂金属基复合材料铝、钛、镁无机非金属基复合材料陶瓷、水泥碳-碳复合材料由碳纤维及其由碳纤维及其由碳纤维及其由碳纤维及其碳毡或碳碳毡或碳碳毡或碳碳毡或碳布布布布增强的碳基复合材料增强的碳基复合材料增强的碳基复合材料增强的碳基复合材料碳碳碳碳----碳复合材料在航天飞机上应碳复合材料在航天飞机上应碳复合材料在航天飞机上应碳复合材料在航天飞机上应用部位示意图用部位示意图用部位示意图用部位示意图??按增强剂材料形态分类–连续纤维复合材料–短纤维复合材料–晶须增强复合材料–颗粒增强复合材料–编织复合材料复合材料的分类复合材料的分类复合材料的分类复合材料的分类2222连续纤维增强复合材料连续纤维增强复合材料连续纤维增强复合材料连续纤维增强复合材料又称又称又称又称先进复合材料先进复合材料先进复合材料先进复合材料编织复合材料构架编织复合材料构架编织复合材料构架编织复合材料构架复合材料的分类复合材料的分类复合材料的分类复合材料的分类3333??按纤维种类分类–玻璃纤维复合材料–碳纤维复合材料–有机纤维复合材料–金属纤维复合材料钨丝、不锈钢丝–陶瓷纤维复合材料硼纤维、碳化硅纤维–混杂纤维复合材料两种以上纤维共同特点可综合发挥各种组成材料优点使一种材料具有多种功能可按对材料性能需要进行材料的设计和制造可制成所需要任意形状产品避免多次加工工序一般优点比强度、比刚度、轻质、耐疲劳、减震性好、抗冲击、耐高温、耐腐蚀等等复合材料的基本特点复合材料的基本特点复合材料的基本特点复合材料的基本特点层合板的材料铺排设计图摘自: 黄争鸣张华山力学进展2007 Vol.37No.1复合材料的发展历史复合材料的发展历史复合材料的发展历史复合材料的发展历史??自古以来自古以来自古以来自古以来人们就会使用人们就会使用人们就会使用人们就会使用天然的复合材料天然的复合材料天然的复合材料天然的复合材料——木木木木材材材材、、、、竹竹竹竹、、、、骨骼等骨骼等骨骼等骨骼等。
1复合材料-绪论58页PPT
A12O3f /Al复合材料性能特点
二、汽车驱动轴
20％Al2O3颗粒／ Al合金，其优点为：
(1)刚度高； (2)密度低， (3)韧性满足要求。
汽车驱动轴
汽车驱动轴是简单的管材，它将动力传输到差动器处，然后 分配到轮上。这就要求轴要有极高的动力稳定性和很高的抗 扭曲能力。发生动力学不稳定性时的临界速率(w’)取决于轴 长(L)、内径与外径(R1，R0)以及管子材料的刚度与密度。
八、微电子器件的基座
20-65％SiC颗粒／Al合金，其： (1)热膨胀匹配(8×10-6K-1)； (2)导热系数高； (3)适于钎焊； (4)密度低； (5)导电； (6)尺寸稳定性好。
微电子器件的基座－要求
九、飞机发动机部件
40% SiC单片纤维／钛基合金，其： (1)高温性能好； (2) 强度提高； (3)密度 低； (4)部件简化； (5) 刚度提高。
很有希望的替代材料，但其抗点蚀、擦伤磨 损、流蚀磨损及热疲劳的性能等均较欠缺。 使用以铸铁作为垫圈的铝基缸体时，可以改 善气缸功率与其重量之比。作为这一方向的 逻辑性发展，Honda 公司制造并测试了以铝 基MMC作垫圈的铝缸体。Honda “preluda” 发动机的16阀门、2升缸体就是用Al-Si过共 晶合金铸造的，在该合金中加入了碳及氧化 铝纤维的混合坯件。测试表明，这些发动机 的效能比使用铸铁垫圈的缸体又有显著的提 高。
引言（1）
金属基复合材料学科是一门相对较新的材料科学，涉及材料表面、界面、 相变、凝固、塑性形变、断裂力学等，仅有40余年的发展历史。
金属基复合材料的发展与现代科学技术和高技术产业的发展密切相关， 特别是航天、航空、电子、汽车以及先进武器系统的迅速发展对材料提 出了日益增高的性能要求，除了要求材料具有一些特殊的性能外，还要 具有优良的综合性能，有力地促进了先进复合材料的迅速发展。如航天 技术和先进武器系统的迅速发展，对轻质高强结构材料的需求十分强烈。
复合材料细观力学理论
式中上标0代表复合材料基体相，r代表复合材料第r类增强相
n
S* 0 ijkl kl
f0i0j
frirj
r1
n
S0 0 ijkl kl
fr
(Sirjkl
Si0jkl)
r kl
r1
利用散度定理可以证明复合材 料的应变能和余能分别是
U1
2
VijijdV12Ci*jkl i0jk0ldV
第三节 复合材料性能的自洽理论
50年代，Hershey and Kroner研究多 晶体材料的弹性性能时，先后提出了Selfconsistent method .
思想：在计算夹杂内部应力场时，为了考 虑其他夹杂的影响，认为夹杂单独处于一 有效介质中，而夹杂周围有效介质的弹性 常数就是复合材料的弹性常数。
S是四阶Eshelby张量，与材料性能和夹杂形状 有关，具有椭圆积分形式，并可推广到各向异 性介质和本征应变不均匀情况。对于特殊形状 夹杂，可以写出解析表达式：
对于球形夹杂，具有下列形式：
a1 a2 a3 S 1111 S 2222 S 3333
7 5 15 (1 )
ui VCmjklk*,ljGim(x,x')dV(x') VCmjklk*G l im,j(x,x')dV(x')
Gim(x,x') 格林函数，表示在x’处沿方向作用
单位集中力，点x处产生的位移i分量
上述位移对应的应变场（几何方程）
ij
1 2(ui,
j
uj,i)
in
复合材料细观力学理论
第一章 绪 论
定义：根据国际标准化组织为复合材 料所下的定义，复合材料是由两种或 两种以上物理和化学性质不同的物质 组成的一种多相固体材料。
第一章复合材料概论
1、航空航天、武器方面的应用
波音787“梦幻客 机”半成机身材料 为轻型复合材料， 而波音777型客 机机身轻型复合 材料比例仅为12 ％。由此，“梦幻 客机”更轻更省油。
第一章复合材料概论
第一章复合材料概论
2、信息电子、生物方面的应用
光导纤维，电子设备的电路板，磁带磁 盘，机壳和屏蔽
1.4
1.4
0.8
1.0
57
SiC纤维 -环氧
2.2
1.09
1.02
0.5
46
第一章复合材料概论
硼纤维-铝 2.65
1.0
2.0
0.38
75
复合材料和金属的疲劳破坏性能
第一章复合材料概论
六、复合材料的命名
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：
第一章复合材料概论
（1） 基体材料名称与增强体材料并用。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，最后加上“复合材料”
（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。
复合材料概论
2011.Hale Waihona Puke 2.11第一章复合材料概论
注意事项
迟到5次或旷课3次、早退3次及以上，平时成 绩为0分；
勤作笔记，课后做作业，常思考，多查资料 考核办法：平时(出勤率，课堂提问）20%，
期终考查，闭卷 80%。 联系方式:Emai:
Tel:
第一章复合材料概论
第一章 绪论
主要内容：
1-复合材料力学-绪论1
对于 1 根小直径纤维直径 dS，相应的单位长度表面积与体积为 ,
因为体积相等
→ 总表面积之比即为
所以除了更好的强度与刚度性能，小直径纤维，如纳米纤维，还有着比大直
径纤维单位体积的纤维-基体界面面积更大这样的优势。 例 1.2 一种结构设计的控制准则是限制最大工作应力,称为强度设计准则;另
一种设计的控制准则是限制最大工作变形,称为刚度设计准则。 (1)仅考虑碳纤维复合材料的力学性能,何种碳纤维最适合用于强度设计准则? (2)何种碳纤维最适合用于刚度设计准则?
(3)若还要使结构重量最小,则这会改变前两问的答案吗? 解 (1) 根据表 1.1 可知,碳纤维中,聚丙烯腈基碳纤维有最高的拉伸强度,所以最适 合用于强度设计准则。 (2) 类似地,碳纤维中,沥青基碳纤维有最高的拉伸模量,所以最适合用于刚度设 计准则。
解： 假定纤维都为圆形，则对于单根大直径纤维直径dL 单位长度的表面
Solution Assuming that the fibers are perfectly round, for a single large-diameter fiber of diameter dL, the circumferential fiber surface area per unit length is
《复合材料力学与结构设计》 课程编号：I0400514 学 分：3.5 学 时：56（其中：理论学时：56 学时；实验学时：0 ；实训学时：0） 先修课程：高等数学、工程力学、材料复合原理 适用专业：复合材料与工程 开课学院：材料与化学工程学院 授 课：曾盛渠
1 绪论
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1.99
3.7 1.8 1.6 2.9 2.4
60
390 38.6 181.0 130 68
1750
900（弯曲 强度） 1500 1062 900 400
30.2
105 2104 113.1 49 28.8
879
243.2 833.3 663.8 310 166.7
A3钢
7.86
210
460
27
59
2、分类 按形态可分为长纤维、短纤维、晶须和颗粒增 强体；从材质来看有碳纤维、氧化铝纤维、碳化硅 纤维、石墨纤维、碳化钛纤维、氮化硼纤维等。
二、基体
1、选择基体应注意的事项 1）满足金属基复合材料的不同使用要求
飞行器和卫星构件 —— 密度小的轻金属合金，如 Mg 、 Al合金；
高性能发动机——耐高温的合金，如Ti、Ni基合金；
复合材料及其力学基础
西南交通大学 应用力学与工程系
2014年2月
第一章 绪论
§1-1 复合材料的定义及分类 §1-2 复合材料的组分
§1-3 复合材料的力学分析方法 §1-4 复合材料的性能 §1-5 复合材料的应用
§1-6 复合材料的构造及制法
§1-1 复合材料的定义及分类
一、复合材料的定义
1、定义 广义：由两相或多相组分构成的材料（包括自然的 和人工的）。
3、按增强相分类： ①纤维增强复合材料：长纤维，短纤维； ②晶须增强复合材料； ③颗粒增强复合材料； ④混合增强复合材料：不同形态的增强相共同增强 的复合材料。 4、按用途分类： ①结构复合材料； ②功能复合材料：电磁学、光学、热学、声学及摩 擦、阻尼材料； ③智能复合材料：自适应环境。
§1-2 复合材料的组分
二 缺点
1、模具设计制造复杂，压机及模具投资高；
2、制品尺寸受设备限制，一般只适合批量 大的中、小型制品。
3）芳纶
拉伸强度高，约为铝合金的5倍；弹性模量高，比玻 璃纤维高1倍；密度小；韧性好 。
4）硼纤维 拉 伸 强 度 >3.45GPa ； 密 度 2.4~2.6g/cm3 ； 拉 伸 模 量 400GPa 5）氧化铝纤维 拉 伸 强 度 1.7~2.0GPa ； 密 度 3.95g/cm3 ； 拉 伸 模 量 380GPa 6）碳化硅纤维 拉 伸 强 度 >3.35GPa ； 密 度 3.05g/cm3 ； 拉 伸 模 量 400GPa
目前商用飞机上复合材料仅占全机重量的50%，而 某些直升机早已达到90%
荷兰计划研发新型绿色环保飞机 外形将酷似飞碟，另一个设想就是使用复合材料，如纤维增强 塑料。这种复合材料强度可与金属媲美，而重量却比金属轻得 多，因此可以节省燃油。
二、机械工业
主要用于阀、泵、齿轮、风机、风片、轴及 密封件等。
二、金属基复合材料 1、固态成型：扩散结合或粉末冶金成型。 2、液态成型：压铸、半固态复合铸造或无压 渗透成型。 3、喷涂和喷射沉积成型
4、原位复合成型：共晶合金定向凝固法、直 接金属氧化法和反应生成法。
3 树脂基复合材料成型技术简介
重点介绍手糊成型及模压成型
3.1 手糊成型
手糊成型是依次在模具型腔表面涂布或铺迭 脱模剂、胶衣、粘度适中的树脂基体(胶衣凝胶后 涂覆)，手持辊子或刷子使纤维浸渍基体，并驱除 气泡，压实基层。铺层操作反复多次，直到达到 制品的设计厚度。
§1-6 复合材料的构造及制法
§1-6-1 复合材料的基本构造形式
一、单层复合材料
纤维按一个方向整齐排列或由双向交织纤维平面 排列。（各向异性、线弹性） 1， 2， 3材料的主轴：纵向：纤维方向（ 1）；横 向：垂直于纤维方向（2）；厚度方向（3）：
二、叠层复合材料（层合板）
由多层的单层板铺放成叠层形式，进行粘合，经 过加热固化形成，各层单层板的纤维方向一般不同。 表示方法 a/0o/90o/-a
七、其他领域
船舶业，生物医学，运动器械，食品工业等。
绿可木，生态木塑复合材料， 木塑复合材料吸音板
复合材料（玻璃钢）制品
生物医学制品和体育运动
复合材料被用来预防受伤，矫正生理 机能，和帮助病人复原。
生物医学制品和以体育运动器材为主 的碳纤维复合材料制品
碳纤维/树脂复合材料
生产充气船及其胶布制品，采用国际上先进的A级 RTP复合材料
6）与纤维的相容性：要好。 7）耐热性能：包含耐温性和耐热老化性。 8 ）有耐腐蚀性能，介电性能，阻燃性，自熄性 等。 2、树脂的分类 分为热固性树脂和热塑性树脂两类。 热固性：加温和加压固化，不溶不熔，不可再利用。 如聚酯，环氧，聚酰亚胺，酚醛等。
热塑性：加热液化，可溶可熔，结晶态有固定熔点， 可再利用。如聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯等。
2、纤维的分类：
无机纤维：玻璃纤维、碳纤维、硼纤维及氧化硅、 氧化铝纤维等； 有机纤维：芳纶纤维、尼龙纤维及聚烯烃纤维等。
3、几种常用的纤维 1）玻璃纤维 拉伸强度2.5~4.58GPa；密度2.14~2.55g/cm3；拉伸模 量 55~86GPa；延伸率 3.37~5.2%
2）碳纤维 拉伸强度 >1.7GPa ；拉伸模量 200~400GPa ；耐高温： 2000℃ 。
玻璃纤维增强塑料 芳纶/杜邦聚酰胺 芳纶/泡沫芯板 碳纤维/杜邦聚酰胺
GLARE蒙皮用于A380飞机的上机身蒙皮
B-2隐形轰炸机 除主体结构是钛复合材料外，其它部分均由碳纤维和石墨 等复合材料构成，不易反射。
轻巧的碳/碳复合材料
全复合材料机身：轻型机的价格，中型机的宽敞客舱， 客舱内站立高度为1.65米。
2、特点
复合材料应具有如下三个特点：
由两种或两种以上不同性能的材料组元通过宏观 或微观复合形成的一种新型材料，组元间存在着 明显的界面； 各组元不但保持各自的固有特性，而且还最大限 度发挥各种材料组元的特性，并赋予单一材料组 元所不具备的优良特殊性能；
复合材料具有可设计性。
3、基体和增强体 基 体：复合材料中比较连续的相；
新型日光温室复合材料 温室骨架和纵拉杆全部采用复合材料制成
热塑性复合材料在近20年中，增长速率持续较快， 是热固性的3倍。
聚合物纳米复合材料
传统的 复合材料 聚合物
插入的 纳米复合
层状粘土
片状剥 离的 纳米复
新型的纳米黏土
片层越小，分散得越好，则复合材料的性能越好
/v_show/id_XNDcwNjIzNTI=.html
基本工艺流程
纤维增强材料
准备
模具 处理 树脂 涂脱模剂 剪裁 增强材料准 备 手糊成型 固化
为下一次手糊 成型做准备
固化剂
辅助材料
干燥
树脂胶液配 制 准备
脱模
修整
后处理
检验
成品
3.2 模压成型
一 优点
1、生产效率较高； 2、制品尺寸准确，表面光洁； 3、可一次成型，无需二次加工； 4、制品外观及尺寸的重复性好，容易实现机 械化和自动化。
三、汽车工业及交通运输行业
主要用于整车重量的降低，是复合材料应用 最活跃的行业之一。
四、化学工业
耐蚀件，各种容器。
碳/碳复合材料
复合材料军用吉普车
玻璃纤维/ 碳纤维/增强树脂 美洲轻木 泡沫
超级跑车 车身大量应用碳纤维复合材料
五、兵器工业
复合装甲，防弹头盔
六、建筑领域
玻璃纤维增强水泥，玻璃钢等。
§1-2-1 树脂基复合材料
一、纤维（增强体）
1、对纤维的基本要求
1）力学性能：一般要求要高
2）表面状态：应易于与树脂浸润 3）长度、根数及捻度：长度应满足 FRC的要求； 纤维束丝中单丝根数应能符合FRC每层压厚的要求。
4）细度和均匀度：细度是指单丝直径；均匀度是指 直径的均匀程度，须满足一定的规定。 5）毛丝，毛团：为纤维束中的杂质，在一定纤维束 长度上不允许超过一定数目。 6）环扣强度：是衡量纤维柔韧性的一个指标，可用 来表明纤维工艺性能的好坏。
玻璃纤维布
玻璃纤维绳
玻璃纤维绳
纳 米 碳 管 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 维 玻璃纤维纸
碳 纤 维 绳
二、树脂基体
1、FRC树脂基体的基本要求
1）分子量及其分布：分子量要适中，其分布范围 应尽量小。 2）粘度和流动性：若树脂粘度小，则易于浸渍纤 维，并且流动性好。 3）挥发分 ：树脂挥发分应尽量小 4）固化特性：要求固化温度尽可能低，固化压力 尽可能小，固化时间尽可能短。 5）力学性能：具有一定的强度，模量，延伸率， 压缩性能。
§1-2-2 金属基复合材料
一、增强体
1、MMC对增强体的基本要求 1）应具有能明显提高金属基体所需特性的性能； 2 ）应具有良好的化学稳定性，在金属基复合材料 制备和使用过程中基体有良好的化学相容性，不发 生严重的界面反应； 3 ）与金属有良好的浸润性或通过表面处理能与金 属良好浸润，以保证增强物与金属基体良好的复合 和均匀分布。
增强相：其它一些以独立形态分布于整个连 续相中的分散相； 界 面：两者之间的结合部称为界面。
二、复合材料的分类
1、按来源分： ①天然（竹、木材、麻等）； ②人工 2、按基体材料的种类分： ①聚合物基复合材料：热固性、热塑性、橡胶； ②金属基复合材料：铝，钛合金； ③陶瓷基复合材料； ④石墨基复合材料：C-C； ⑤混凝土基复合材料
汽车发动机——耐磨，耐热，导热，一定的高温强度， 价廉的合金，如Al合金；
电子工业集成电路——高导热，低热膨胀材料，如银， 铜，铝等金属。 2）应注意金属基复合材料组成的特点 长纤维复合材料 ——纯或含有少量合金元素的合金， 如纯铝或铝合金（低强度）； 不连续增强复合材料——高强度合金。
§1-3 复合材料的性能
5、高、低温性能好，膨胀系数小 6、耐磨、减摩，自润性好