第十一章复合材料基础
复合材料基础课程教学大纲
复合材料基础课程教学大纲课程代码：学时：32 学分：2适用专业：金属材料工程一、课程的性质和任务1.课程的性质本课程是金属材料工程专业的专业选修课程。
2.课程的任务及目的本课程通过对系统掌握复合材料(特别是金属基、陶瓷基复合材料)应用领域的科学与工程方面基本理论和知识，使学生了解和掌握复合材料的主要制备工艺手段与技术方法。
达到基本胜任从事材料制备、加工成型、材料结构与性能分析工作的科研、教学、设计、技术开发、生产管理的高级工程技术人才的目的。
二、课程教学内容的基本要求、重点和难点及学时分配（一）学时分配（二）理论教学内容的基本要求、重点和难点1．绪论及基本概念与分类（1）复合材料的发展历史，复合材料定义；（2）复合材料的基本性能；（3）复合材料结构设计基础。
2．复合理论（1）了解复合原则；（2）掌握复合材料的界面设计原则；（3）掌握无界面粘结强度的测定、混合定律。
重点：复合材料的界面设计原则。
难点：无界面粘结强度的测定、混合定律。
3．复合材料的增强材料（1）了解它们的分类、结构特征、物化性能、基本制备方法及应用领域；（2）掌握氧化铝、氧化锆、氮化硅、碳化硅的强韧化机理。
重点：氧化铝、氧化锆、氮化硅、碳化硅的强韧化机理。
难点：氧化铝、氧化锆、氮化硅、碳化硅的强韧化机理。
4．复合材料的界面（1）了解界面的定义及界面效应；（2）掌握各类复合材料的界面特征；（3）掌握金属陶瓷、陶瓷基复合材料的表面处理过程及其与基体材料结合的界面特征。
重点：界面效应、各类复合材料的界面特征。
难点：金属陶瓷、陶瓷基复合材料的表面处理过程及其与基体材料结合的界面特征。
5．金属基复合材料（1）了解金属基复合材料的用途；（2）掌握铝基复合材料、镍基复合材料、钛基复合材料的结构与性能；（3）熟练掌握常用金属基复合材料的制备方法。
重点：铝基复合材料、镍基复合材料、钛基复合材料的结构与性能。
难点：常用金属基复合材料的制备方法。
6．陶瓷及陶瓷基复合材料（1）了解陶瓷基复合材料的种类和性能；（2）掌握陶瓷基复合材料的制备方法；（3）熟练掌握典型陶瓷基复合材料特别是纤维增强、晶须和颗料增强（韧）陶瓷基复合材料的的种类和性能，并了解相变增韧机制。
复合材料基础知识PPT课件
箭发动机的壳体，为航天技术开辟了轻质高强结构的最佳途径。 1972年美国PPG公司研究成功热塑性片状模型料成型技术，1975年
投入生产。 80年代又发展了离心浇铸成型法
自从先进复合材料投入应用以来， 有三件值得一提的成果
1、美国全部用碳纤维复合材料制成一架八座商用飞机--里尔芳2100 号，并试飞成功，这架飞机仅重567kg，它以结构小巧重量轻而称奇 于世。
1970年用玻璃钢蜂窝夹层结构制造了一座直径 44m的雷达罩
原材料：
包括基体相和增强相的原材及添加剂。 基体相材料指作为基体的各种聚合物，包
括热固性树脂和热塑性树脂 增强相材料则是指各种纤维，如玻璃纤维、
碳纤维、芳纶纤维、高密度聚乙烯纤维等。 添加剂是复合材料产品在生产或加工过程
中需要添加的辅助化学品通称为添加剂或" 助剂"
3、是在波音-767大型客机上使用了先进复合材料作为主承力结构， 这架可载80人的客运飞机使用碳纤维、有机纤维、玻璃纤维增强树脂 以及各种混杂纤维的复合材料制造了机翼前缘、压力容器、引擎罩等 构件，不仅使收音机结构重量减轻，还提高了飞机的各种飞行性能。
复合材料在中国
起始于1958年 ，首先用于军工制品，而后逐渐 扩展到民用。
复合材料基础知识
2009.1.2
定义：
复合材料(Composite materials)，是以 一种材料为基体(Matrix)，另一种材料为 增强体(reinforcement)组合而成的材料。 各种材料在性能上互相取长补短，产生协 同效应，使复合材料的综合性能优于原组 成材料而满足各种不同的要求。
非金属基复合材料由于密度小，用于汽车和飞机可减轻重量、提高速 度、节约能源。用碳纤维和玻璃纤维混合制成的复合材料片弹簧，其 刚度和承载能力与重量大5倍多的钢片弹簧相当。
复合材料及其力学基础教材(61页)
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
25
绿可木，生态木塑复合材料， 复合材料（玻璃钢）制品 木塑复合材料吸音板
26
碳纤维/树脂复合材料
27
碳/碳复合材料
28
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
40
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。
41
12
Hale Waihona Puke 131415
GLARE蒙皮用于A380飞机的上机身蒙皮
16
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。
17
轻巧的碳/碳复合材料
18
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。
19
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%
35
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
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二、树脂基体
1、FRC树脂基体的基本要求
复合材料力学基础 罗纳德
复合材料力学基础罗纳德简介：复合材料是由两种或更多不同的材料组成的材料。
它以其良好的力学性能和轻质化特点在各个领域被广泛应用。
复合材料的力学性能是其应用的基础，本文将介绍复合材料力学的基本概念和原理。
1.复合材料的定义：复合材料是由两种或更多种不同材料组成的材料，通过一定的方法进行连接，以获取更好的性能。
复合材料通常由增强材料和基体材料组成。
增强材料主要用于提高材料的强度和刚度，而基体材料主要用于固定增强材料，并提供良好的界面连接。
2.复合材料的力学特性：复合材料具有良好的强度和刚度，以及轻质化和疲劳性能等优点。
这些特性的实现主要依赖于增强材料的选择和布局方式。
根据增强材料的形态和排列方式，常见的复合材料有纤维增强复合材料、层板复合材料和颗粒增强复合材料等。
强度是指材料抵抗外部载荷破坏的能力，刚度是指材料对外部载荷的变形量的抵抗能力。
复合材料的强度和刚度主要取决于增强材料的类型、形态和体积分数。
通常情况下，纤维增强复合材料比层板复合材料在强度和刚度方面具有更好的性能。
4.复合材料的界面和失效机制：复合材料的性能不仅取决于增强材料和基体材料的性能，还取决于它们之间的界面连接强度。
界面失效是复合材料失效的主要原因之一。
界面失效主要包括界面剪切和界面分离。
界面剪切是指增强材料和基体材料之间的剪切应力引起的界面损坏，而界面分离是指增强材料和基体材料之间的剥离现象。
5.复合材料的疲劳性能：复合材料的疲劳性能是指材料在反复加载下的耐久性。
由于复合材料中增强材料的存在，其疲劳性能往往优于金属材料。
复合材料的疲劳失效主要包括纤维断裂和界面失效。
纤维断裂是指增强材料内部的纤维断裂，而界面失效是指增强材料和基体材料之间的界面失效。
复合材料具有较高的成型工艺要求，常见的加工工艺有手工层叠、自动布料和预浸法等。
手工层叠是指在模具上手工逐层叠放增强材料和基体材料，并使用树脂进行浸渍。
自动布料是指通过机器自动叠放增强材料和基板材料，并进行浸渍。
复合材料基础
复合材料基础复合材料是由两种或两种以上的成分组成的材料，具有优异的性能和广泛的应用。
它由增强体和基体组成，增强体可以是纤维、颗粒或片材，基体可以是金属、陶瓷或高分子等。
复合材料的性能取决于增强体和基体的选择和设计，其特点是轻质、高强度、耐腐蚀、耐磨损等。
复合材料的增强体可以是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。
这些纤维具有优良的机械性能和化学稳定性，能够增加复合材料的强度和刚度。
其中，碳纤维是一种高强度、高模量的纤维，被广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。
而玻璃纤维则具有良好的电绝缘性能和耐腐蚀性能，常用于电子、建筑等领域。
复合材料的基体可以是金属、陶瓷或高分子。
金属基复合材料具有良好的导热性和导电性，广泛应用于航空航天、能源等领域。
陶瓷基复合材料具有优异的抗磨损、耐高温性能，常用于摩擦材料、切削工具等。
高分子基复合材料具有良好的绝缘性能和耐腐蚀性能，广泛应用于电子、汽车、船舶等领域。
复合材料的制备过程包括增强体的制备和基体的制备。
增强体的制备主要通过纤维拉伸、层叠和浸渍等工艺来实现。
基体的制备可以通过热固化、热塑性和自固化等方法来实现。
制备过程中需要考虑增强体与基体之间的界面结合强度，以保证复合材料的整体性能。
复合材料的性能可以通过控制增强体和基体的比例、形状和分布来实现。
增加纤维含量可以提高复合材料的强度和刚度，但也会增加材料的成本。
优化界面结合可以提高复合材料的耐久性和抗冲击性能。
此外，还可以通过添加填料、改变纤维的取向和交错方式等方法来改善复合材料的性能。
复合材料的应用十分广泛，涵盖了航空航天、汽车、建筑、电子、体育器材等众多领域。
在航空航天领域，复合材料被广泛应用于飞机机身、机翼、螺旋桨等部件，以减轻重量并提高性能。
在汽车领域，复合材料被用于车身、底盘等部件，以提高燃油经济性和安全性。
在建筑领域，复合材料被用于桥梁、楼板等结构，以提高承载能力和耐久性。
复合材料作为一种新型材料，具有独特的性能和广泛的应用前景。
复合材料的力学性能
18
3
三、复合材料的性能特点
1、高比强度、比弹性模量； 2、各向异性； 3、抗疲劳性能好； 4、减振性能好； 5、可设计性强。
4
四、结构设计原理
1、层次结构 一次结构（单层），不产生新相； 二次结构（铺层）有新相产生；能较好地过 渡； 三次结构（多层）形成多个铺层。 2、连续纤维与非连续纤维增强 连续纤维增强 方向性明显，性能受纤维的 粗细、数量、排列的影响。 非连续纤维增强 纤维的长度与直径之比 L/d，提高剪切强度。 返回
1 Vf Vm I: 1 Gc G f Gm (式11 - 20) 上限 下限
II II： GC G f Vf G m Vm (式11 - 26) II 合 成：G c (1 c )G 1 CG c C (式11 - 27)
9
4、泊松比υ
纵向泊松比
LT
横向泊松比
2
二、材料复合的物理冶金基础
1、界面与界面反应
界面上反应热力学与动力学： 相应温度下反应的可能性；反应常数；反应速度常数。 固溶与化合反应： 原子扩散，形成浓度不同的固溶体；新化合物。 过渡层的出现：
2、强化理论
第二相强化、弥散强化；形变带强化。 断裂及其机理： 裂纹的萌生及扩展；断裂。 聚合强度的作用。
14
二、弹性模量
弹性模量计算公式(式11-61）（式11-62）（式11-63）
三、强度
按混合定律计算。 用纤维的平均应力代替（11-39）中的纤维抗拉强度。 返回
15
§11.4 复合材料的断裂、冲击和疲劳
一、断裂
1、损伤累积机理 裂纹萌生：缺陷处 扩展： 2、非累积损伤机理 ①接力破坏 ②脆性粘接断裂机理 ③最薄弱环节破坏机理 3、复合材料的破坏形式 ①纤维断裂 ②基体变形和开裂 ③纤维脱胶 ④纤维拨出
课程设计复合材料
课程设计复合材料一、教学目标本章节的教学目标旨在让学生掌握复合材料的基本概念、性质和应用。
知识目标要求学生能够描述复合材料的定义、组成及特点；技能目标要求学生能够分析复合材料的性能和应用；情感态度价值观目标则在于培养学生对新材料研究的兴趣和责任感。
通过本章节的学习，学生应能理解并应用复合材料的相关知识，提高科学素养，培养创新精神和实践能力，形成积极的学习态度和可持续发展的观念。
二、教学内容本章节的教学内容主要包括复合材料的基本概念、组成、性能、应用等方面的知识。
具体包括：1.复合材料的定义及分类；2.复合材料的组成及制备方法；3.复合材料的性能及其影响因素；4.复合材料在日常生活和工业中的应用。
教学内容将按照教材的章节安排进行讲解和讨论，结合实例分析，使学生能够更好地理解和掌握复合材料的相关知识。
三、教学方法为了提高教学效果，本章节将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
具体包括：1.讲授法：系统地传授复合材料的基本概念、性质和应用；2.案例分析法：分析实际案例，使学生更好地理解复合材料的性能和应用；3.实验法：学生进行实验，观察复合材料的性质，增强学生的实践能力。
通过多样化的教学方法，激发学生的学习兴趣，提高学生的主动性和积极性。
四、教学资源为了支持本章节的教学工作，我们将准备以下教学资源：1.教材：提供权威、系统的复合材料知识，作为学生学习的主要参考资料；2.参考书：为学生提供更多的学习资源，拓宽知识视野；3.多媒体资料：制作PPT、视频等多媒体资料，帮助学生形象地理解复合材料的相关知识；4.实验设备：准备实验器材，让学生能够亲自动手，观察复合材料的性质。
以上教学资源将有助于提高本章节的教学质量，丰富学生的学习体验。
五、教学评估本章节的评估方式包括平时表现、作业、考试等多个方面，以确保评估的客观性和公正性。
具体包括：1.平时表现：通过课堂参与、提问、小组讨论等环节，评估学生的学习态度和积极性；2.作业：布置相关的习题和案例分析，评估学生的理解和应用能力；3.考试：设置选择题、填空题、简答题和综合分析题等，全面考察学生的知识掌握和运用能力。
第11章复合材料层合板的强度分析
第11章 复合材料层合板的强度力分析复合材料层合板中单层板的铺叠方式有多种，每一种方式对应一种新的结构形式与材料性能。
层合板的应力状态也可以是无数种，因此各种不同应力状态下层合板的强度不可能靠实验来确定．只能通过建立一定的强度理论，将层合板的应力和基本强度联系起来。
由于层合板中各层应力不同，应力高的单层板先发生破坏，于是可以通过逐层破坏的方式确定层合板的强度。
因此，复合材料层合板的强度是建立在单层板强度理论基础上的。
另外，由层合板的刚度特性和内力可以计算出层合板各单层板的材料主方向上的应力。
这样就可以采取和研究各向同性材料强度相同的方法，根据单层板的应力状态和破坏模式，建立单层板在材料主方向坐标系下的强度准则。
本章主要介绍单层板的基本力学性能、单层板的强度失效准则，以及层合板的强度分析方法。
§11.1单层板的力学性能由层合板的结构可知，层合板是若干单向纤维增强的单层板按一定规律组合而成的。
当纤维和基体的性质、体积含量确定后，单层板材料主方向的强度与和其工程弹性常数一样，是可以通过实验唯一确定的。
11.1.1单层板的基本刚度与强度材料主方向坐标系下的正交各向异性单层板，具有4个独立的工程弹性常数，分别表示为：纤维方向（方向1）的杨氏模量1E ，垂直纤维方向（方向2）的杨氏模量2E ，面内剪切模量12G ；另外，还有两个泊松比2112,νν，但它们两个 不是独立的。
这4个独立弹性常数表示正交各向异性单层板的刚度。
单层板的基本强度也具有各向异性，沿纤维方向的拉伸强度比垂直于纤维方向的强度要高。
另外，同一主方向的拉伸和压缩的破坏模式不同，强度也往往不同，所以单层板在材料主方向坐标系下的强度指标共有5个，称为单层板的基本强度指标，分别表示为：纵向拉伸强度X t (沿纤维方向)，纵向压缩强度X c (沿纤维方向)，横向拉伸强度Y t (垂直纤维方向)，横向压缩强度Y c (垂直纤维方向)，面内剪切强度S (在板平面内)。
汽车机械基础课件 第11章 非金属材料
2024/9/2
汽车机械基础
a ) 方向盘及仪表盘图
2024/9/2
b )汽车内饰
汽车机械基础
c )汽车前保险杠罩
d)车灯
2024/9/2
汽车机械基础
• 11.1.2 橡胶
• 橡胶是具有高弹性的有机高分子材料。 • 具有高的弹性，优良有伸缩性能，优异的吸振性和绝缘
性，以及良好的耐磨性、隔音性和电绝缘能力，所以用 途极广；橡胶的主要缺点是易于老化。 • 橡胶分为天然橡胶和合成橡胶两大类。 • 在机械工业和汽车工业中，橡胶的用途有： （1）动、静密封件，如旋转轴密封、管道接口密封； （2）减振防振件，如机座减振垫片、汽车底盘橡胶弹簧； （3）传动件，如三角皮带； （4）运输胶带、管道； （5）电线、电缆和电工绝缘材料； （6）各种轮胎。
本低广泛用于日用品和农用的塑料。主要品种有聚乙烯、 聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、ABS塑料、酚醛塑料等。 它们的产量约占塑料总产量的3/4以上。 • 工程塑料是工程结构和设备中应用的塑料。一般强度、 刚度和韧性较好，且耐高温、耐辐射、耐腐蚀，绝缘性 能良好，因而能代替金属制作某些机械结构件。这类塑 料主要有聚甲醛、聚酰胺（尼龙）、聚碳酸脂、ABS塑 料等四种。在实际应用中，工程塑料和通用塑料并没有 严格的界限。
2024/9/2
汽车机械基础
2024/9/2
a)车用皮带
b)车用密封圈
汽车机械基础
11.2 陶瓷材料
• 11.2.1 陶瓷的分类 • 11.2.2 陶瓷的性能及用途
2024/9/2
汽车机械基础
• 11.2.1 陶瓷的分类
• 陶瓷按成分和用途，可分为普通陶瓷、特种陶瓷和金属 陶瓷三大类。
复合材料基础课件
4、CMC (1) 基体：氧化铝、氮化硅、碳化硅、玻璃等特种陶瓷 陶瓷本身：高模量、耐高温、耐化学腐蚀、耐磨、抗氧化
等陶瓷致命缺点：性脆、抗热震性（抗热冲击性）差，抗震性 差且对裂纹、气孔和混杂物等细微缺陷敏感，易突然失效
(2) 增强材料：碳纤维、硼纤维、α-Al2O3纤维、氧化铝-硼酸 盐纤维\钨丝、铌丝、不锈钢丝、SiC晶须、SiN4晶须、ZrO2 颗粒等，
② 连续长纤单向增强结构（单向板）(aligned) ③ 层合(板)结构(二维织布或连续纤维铺层)(laminate) ④ 三维编织体增强结构(braided fabric or filament winding) ⑤ 夹层结构（蜂窝夹层等）(sandwich constructure) ⑥ 混杂结构(hybrid constructure)
、比模量高） (2) 增强体：强度、模量和熔点远高于金属基体的金属或非金
属材料。
主要有：硼纤维、碳纤维、 SiC纤维、 Al2O3纤维 钨丝、钢丝、不锈钢丝 陶瓷颗粒、晶须等；
特点：保持金属材料特性外，与金属基体相比具有高强、 高模、高韧性、高抗冲、尺寸稳定性好、抗疲劳性 能好等特点，可沿用大部分金属成型加工方法，适合于
缺点：脆性较大、耐热性低，250℃以上开始软化。
优点：价格便宜、制作方便
（2）碳纤维
碳纤维是人造纤维（粘胶纤维、聚丙烯腈纤维等），是 在200～300℃空气中加热并施加一定张力进行预氧化处理， 然后在氮气的保护下于1000～1500℃的高温中进行碳化处 理而制得。其碳含量Wc85%～95%。由于其具有高强度， 因而称高强度碳纤维，也称Ⅱ型碳纤维。
主要优点：密度小、强度高，耐蚀性、绝缘性、绝热性好；吸 水性、防磁、微波穿透性好，易于加工成型。
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第十一章复合材料基础
金属、无机非金属、有机高分子材料
各有千秋 扬长避短
克服单一材料的缺点 产生原来单一材料本身所没有的新性能
复合材料
第十一章复合材料基础
本章主要内容：
11.1 概述 11.2 复合材料的界面
11.3 复合理论与复合材料设计
第十一章复合材料基础
11.1 概述
3、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）；
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。
第十一章复合材料基础
材料的优缺点组合示意图
2.0
1.06
0.4
1.45
1.50
1.4
1.4
1.4
0.8
2.1
1.38
2.1
2.65
1.0
2.0
第十一章复合材料基础
比强度 107cm
0.13 0.17 0.21 0.53 1.03 1.0 0.66 0.38
比模量 109c
m 0.27 0.26 0.25 0.20 0.97 0.57 1.0 0.57
第十一章复合材料基础
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。
第十一章复合材料基础
综上所述，复合材料定义阐述的主要有两点，即组成规律 和性能持征。
第十一章复合材料基础
第十一章复合材料基础
11.1 概述
1.定义 2.分类 3.性能特点 4.复合材料的用途
第十一章复合材料基础
3.性能特点
①高比强度、高比模量（刚度）：
比强度 =•高强度比/强密度度、MP比a 模/（量g/cm3）, 比模量 =•抗模量疲/劳密度性能GP好a /（g/cm3）。
第十一章复合材料基础
• 层状复合材料 各组元自成一个或数个整体，组元间通过界面
结合而复合成一体。 传统的包覆材料是典型的层状复合材料。金属/
金属，金属/陶瓷，金属/高分子，陶瓷/高分子
第十一章复合材料基础
• 梯度功能材料 组元的含量沿某一方向连续或非连续变化。
特点： ①材料的组分和结构呈连续梯度变化。 ②材料内部没有明显的界面。 ③材料的性质也相应呈连续梯度变化。
第十一章复合材料基础
11.1 概述
1.定义 2.分类 3.性能特点 4.复合材料的用途
第十一章复合材料基础
2.分类 ①按材料的用途 ②按基体材料 ③组成复合材料的集散情况
第十一章复合材料基础
①按材料的用途
• 结构复合材料：质量轻、强度刚度高，耐一
定温度，热膨胀系数小，绝热性能好，耐介
质腐蚀等。
活塞，结构 材料等
发动机或其 他高温部件
目前应用最 广泛
碳/碳复合材料
碳(或石 墨)
碳(或石墨)纤维及其 织物
导弹喷管等 超高温烧蚀 结构材料
第十一章复合材料基础
③ 组成复合材料的集散情况 • 分散强化型复合材料 • 层状复合材料 • 梯度功能复合材料
第十一章复合材料基础
• 分散强化型复合材料 按强化材料形态：颗粒强化 晶须强化 纤维强化 按强化材料加入方式：掺入型 原生复合型
复合材料有以下三个特点：
(1)复合材料是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，组元之间存在着明 显的界面。
(2)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。
(3)复合材料具有可设计性。
第十一章复合材料基础
④高温强度好
大多数增强纤维在高温下仍能保持高的强 度，用其增强金属和树脂基体时能显著提 高它们的耐高温性能。
第十一章复合材料基础
•高分子复合材料 350C； •金属复合材料： 350~1100C； •陶瓷复合材料： 1400C； •碳/碳复合材料： 2800C。
②抗疲劳性能好 如：碳纤维增强 复合材料的疲劳 极限可达抗拉强 度的70％一80％， 而金属材料的只 有其抗拉强度的 40％一50％。
第十一章复合材料基础
③抗断裂性能好 纤维复合材料中有大量独立的纤维，平均几千~
几万根/cm2。当纤维复合材料构件由于超载或其 它原因使少数纤维断裂时，载荷就会重新分配到 其它未破断的纤维上，因而构件不致在短期内突 然断裂，故破断安全性好。
•抗断裂性能好 •高温强度好 •阻尼减震性好
第十一章复合材料基础
各种材料的比强度和比模量
材料
钢 铝合金 钛合金 玻璃钢 碳纤维/环氧 有机纤维/环氧 硼纤维/环氧 m3 103MPa 105MPa
7.8
1.03
2.1
2.8
0.47
0.75
4.5
0.96
1.14
第十一章复合材料基础
复合材料可定义为：用经过选择的、含一定数量 比的两种或两种以上的组分（或称组元），通过 人工复合组成多相、三维结合且各相之间有明显 界面具有特殊性能的材料。
第十一章复合材料基础
可以从以下五个方面加以理解：
1、复合材料的组分和相对含量是由人工选择和设计的；
2、复合材料是以人工制造而非天然形成的（区别于具有某 些复合材料形态特征的天然物质）；
1.定义 2.分类 3.性能特点 4.复合材料的用途
第十一章复合材料基础
1.定义：
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。
基体+增强体
• 功能复合材料：除力以外提供其他物理性能
的复合材料，即电、磁、光、热、声学等性
能。
基体+功能体
第十一章复合材料基础
②按基体材料
基体
增强材料
用途
金属复合材料
陶瓷复合材料 高分子复合材 料
金 其 陶 料••••属合瓷强 高 密 抗及金材烧温度 度如石须纤稳蚀多各：墨、维为种定性陶、纤无陶性瓷硼维机瓷颗纤及非颗粒维某金粒、等些属、碳金，晶、属 树•耐脂摩擦维颗、磨粒无材损机料性纤、维有机纤