复合材料期末复习
复合材料概论考试复习题
复合材料概论复习提要一、名词解释1、复合材料2、基体3、增强体4、聚合物基复合材料5、金属基复合材料6、陶瓷基复合材料7、水泥基复合材料8、碳/碳复合材料9、玻璃钢10、脱模剂11、复合材料的蠕变12、CVD13、玻璃纤维14、碳纤维15硼纤维16氧化铝纤维17、晶须18、A玻纤、E玻纤、S玻纤、M玻纤19玻璃纤维增强环氧树脂20玻璃纤维增强酚醛树脂21玻璃纤维增强聚酯树脂22、单模、对模23、等代设计法。
24、水泥二、重要知识点1、复合材料中的基体有三种主要作用。
2、复合材料的界面的作用和效应。
3、复合材料的可设计性以及意义、如何设计防腐蚀（碱性）玻璃纤维增强塑料。
4、增强材料的表面处理、沃兰（V olan）的结构式，沃兰和有机硅烷对玻纤表面处理的机理。
5、玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶的生产过程以及性能（优点和缺点）、表面处理方法。
6、不饱和聚酯树脂的固化过程以及性能（优缺点）。
7、玻璃纤维增强环氧树脂、玻璃纤维增强酚醛树脂、玻璃纤维增强聚酯树脂主要性能。
8、铝基复合材料的制造与加工。
9、陶瓷基复合材料的使用温度范围。
10、晶须或者纤维增韧陶瓷基复合材料的制造工艺和成型加工方法。
11、RTM成型工艺、模压成型工艺和手糊成型工艺。
12、在连续玻璃纤维及其制品的制造过程中，拉丝时要用浸润剂的原因。
13、金属基纤维复合材料的界面结合形式以及影响界面稳定性的因素。
14、晶须增韧陶瓷基复合材料的强韧化机理。
复合材料期末考试复习题(汇编)
1.复合材料的分类方法？复合材料的分类方法也很多。
常见的有以下几种。
按基体材料类型分类聚合物基复合材料以有机聚合物(主要为热固性树脂、热塑性树脂及橡胶)为基体制成的复合材料。
金属复合材料以金属为基体制成的复合材料，如铝墓复合材料、铁基复合材料等。
无机非金属基复合材料以陶瓷材料(也包括玻璃和水泥)为基体制成的复合材料。
按增强材料种类分类玻璃纤维复合材料。
碳纤维复合材料。
有机纤维(芳香族聚酰胺纤维、芳香族聚酯纤维、高强度聚烯烃纤维等)复合材料。
金属纤维(如钨丝、不锈钢丝等)复合材料。
陶瓷纤维(如氧化铝纤维、碳化硅纤维、翩纤维等)复合材料。
此外，如果用两种或两种以上的纤维增强同一基体制成的复合材料称为“混杂复合材料”。
混杂复合材料可以看对免戈趁两种或多种单一纤维复合材料的相互复合，即复合材料的“复合材料”。
按增强材料形态分类连续纤维复合材料作为分散相的纤维，每根纤维的两个端点都位于复合材料的边界处。
短纤维复合材料短纤维无规则地分散在基体材料中制成的复合材料。
粒状填料复合材料微小颗粒状增强材料分散在基体中制成的复合材料。
编织复合材料以平面二维或立体三维纤维编织物为增强材料与基体复合而成的复合材料。
按用途分类复合材料按用途可分为结构复合材料和功能复合材料。
2.举例说明复合材料在现代工业中的应用？<1>建筑工业中，复合材料广泛应用于各种轻型结构房屋，建筑装饰、卫生洁具、冷却塔、储水箱、门窗及其门窗构件、落水系统和地面等。
<2>化学工业中，复合材料主要应用于防腐蚀管、罐、泵、阀等。
<3>交通运输方面，如汽车制造业中，复合材料主要应用于各种车身结构件、引擎罩、仪表盘、车门、底板、座椅等；在铁路运输中用于客车车厢、车门窗、水箱、卫生间、冷藏车、储藏车、集装箱、逃生平台等。
<4>造船工业中，复合材料用于生产各种工作挺、渔船、摩托艇、扫雷艇、潜水艇、救生艇、游艇以及船上舾装件等。
复合材料整合期末复习资料
复合材料(composite materials):由两种或两种以上不同性能、不同形态的组分通过复合工艺组合而成的一种多相材料，它既保持了原组分材料的主要特点又显示了原组分材料所没有的新性能复合材料的特征：▪可设计性：即通过对原材料的选择、各组分分布设计和工艺条件的保证等，使原组分材料优点互补，因而呈现了出色的综合性能；▪由基体组元与增强体或功能组元所组成；▪非均相材料：组分材料间有明显的界面：有三种基本的物理相（基体相、增强相和界面相）；▪组分材料性能差异很大：组成复合材料后的性能不仅改进很大，而且还出现新性能。
复合材料的分类：按基体材料分类①聚合物基复合材料:以有机聚合物（热固性树脂、热塑性树脂及橡胶等）为基体；②金属基复合材料：以金属（铝、镁、钛等）为基体；③无机非金属基复合材料：包括陶瓷基、碳基和水泥基复合材料。
按增强材料形态分类：①纤维增强复合材料：a.连续纤维复合材料：作为分散相的长纤维的两个端点都位于复合材料的边界处；b.非连续纤维复合材料：短纤维、晶须无规则地分散在基体材料中；②颗粒增强复合材料：微小颗粒状增强材料分散在基体中；③板状增强体、编织复合材料：以平面二维或立体三维物为增强材料与基体复合而成。
其他增强体：层叠、骨架、涂层、片状、天然增强体按用途分类①结构复合材料：用于制造受力构件；②功能复合材料：具备各种特殊性能（如阻尼、光、电、磁、摩擦、屏蔽等）③智能复合材料混杂复合材料增强体是结构复合材料中能提高材料力学性能的组分，在复合材料中起着增加强度、改善性能的作用。
增强体的基本特征：❖能明显提高材料的一种或几种性能❖具有良好的化学稳定性❖具有良好的润湿性碳纤维：由有机纤维如黏胶纤维、沥青纤维或聚丙烯腈（Polyacrylonitrile，PAN）纤维在保护气氛（N2或Ar）下热处理碳化成含碳量90－99％的纤维。
碳纤维的性能➢最突出的特点是强度和模量高、密度小（1.5～2.0g/cm3), 因而比强度、比模量高。
(完整版)复合材料期末复习
复合材料复习资料1复合材料的定义？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。
复合后的产物为固体时才称为复合材料，若为气体或液体，就不能成为复合材料。
2复合材料的分类：1）按基体材料类型分为：聚合物基复合材料；金属基复合材料；无机非金属基复合材料。
（始终有基字）2）按增强材料分为：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；陶瓷纤维复合材料（始终有纤维二字）3）按用途分为：功能复合材料和结构复合材料。
（两种的区别）结构复合材料主要用做承载力和此承载力结构，要求它质量轻、强度和刚度高，且能承受一定温度。
功能复合材料指具有除力学性能以外其他物理性能的复合材料，即具有各种电学性能、磁学性能、光学性能、声学性能、摩擦性能、阻尼性能以及化学分离性能等的复合材料。
3复合材料的基体：金属基---对于航天与航空领域的飞机、卫星、火箭等壳体和内部结构，要求材料的质量小、比强度和比模量高、尺寸稳定性好，选用镁、铝合金等轻金属合金做基体。
对于高性能发动机，要求材料具有高比强度、高比模量、优良的耐高温性能，同时能在高温、氧化环境中正常工作，可以选择钛基镍基合金以及金属间化合物作为基体材料；对于汽车发动机，选用铝合金基体材料；对于电子集成电路，选用银铜铝等金属为基体。
轻金属基体—铝基、镁基，使用温度在450℃左右或以下使用，用于航天及汽车零部件。
连续纤维增强金属基采用纯铝或单相铝合金，颗粒、晶须增强…采用高强度铝合金。
钛基，使用温度在650℃（450-700），用作高性能航天发动机镍基、铁基钴基及金属间化合物，使用温度在1200℃（1000℃以上），耐高温4聚合物基体一）简答题（各自优缺点）聚合物基复合材料的聚合物基主要有：不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂等热固性树脂。
各自优缺点：二）聚合物基体的作用选择题：a . 将纤维黏在一起；b.分配纤维间的载荷；c .保护纤维不受环境的影响5陶瓷基特点：比金属更高的熔点和硬度，化学性质非常稳定，耐热性、抗老化性好，但脆性大，韧性差。
复合材料复习要点-西北工业大学经典版
聚合物基复合材料的小复习-西安交通大学注意：正如老师所言48学时每学时2分，看书为主。
第一部分：组份材料一．增强材料：重点为玻璃纤维（GF）,碳纤维（CF）和高模量有机纤维的代表芳纶（Kevlar纤维）三种的组成，制备方法，结构与性能均要了解，并且对一些品种规格能够知晓，例如知道T300是指什么并且知道其强度的数量级，知晓一些特点如碳纤维高强高刚但是脆。
二．基体材料基体材料种类繁杂，考试不要求对品种进行掌握，对于其性质，作用和影响要知晓。
1.复合材料的横向拉伸性能、压缩性能、剪切性能、耐热性能和耐介质性能，复合材料的工艺性、成型方法和工艺参数都主要取决于基体材料。
2.基体材料的组分：合成树脂、辅助剂（包括固化剂、引发剂和促进剂；稀释剂）、稀释剂、增韧剂和增塑剂、触变剂（能够提高基体在静止状态下的粘度）、填料、颜料。
3.在复合材料受力时，基体起着均衡载荷、传递载荷的作用；其选配原则：使用性、工艺性能和经济性。
4.基体的基本性能与工艺性：看书了解三．界面1.三种主要纤维（即CF,GF,KF）的表面处理：对其处理方法有几种要知晓（考试内容）：玻璃纤维：脱蜡处理、化学处理；碳纤维：气相氧化法、液相氧化法、阳极氧化法、等离子体氧化法、表面涂层改性法等；芳纶：氧化还原处理、表面化学接枝处理、冷等离子体表面处理。
2.偶联剂作用P1473.影响界面的粘结强度的因素：纤维表面晶体大小及比表面积；浸润性；界面反应性；残余应力对界面粘结强度的影响。
4.界面力（强度）的测定方法：单丝拔脱实验，l rl P 22max max σπτ==其中τ—界面的平均剪切强度，max P —对单丝或细棒施加的最大载荷，r —单丝或细棒的半径，l —单丝或细棒埋在基体中的长度，max σ—单丝或细棒的最大拉伸应力。
5.水对复合材料及界面的破坏作用：①水的浸入②水对玻璃纤维表面的化学腐蚀作用③水对树脂的降解腐蚀作用④水溶胀树脂导致界面脱粘破坏⑤水进入孔隙产生渗透压导致界面脱粘破坏。
复合材料期末复习
1.复合材料的定义（任选一种）国际标准化组织：（广义）由两种或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。
《材料大词典》：（狭义）根据应用进行设计，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，使其性能互补，从而制成的一类新型材料。
《材料科学技术百科全书》：（狭义，更具体）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。
2.增强材料——分散相 (称被分散的物质为分散相，又称弥散相) ，也称为增强体、增强剂、增强相等3.草梗合泥筑墙:草茎增强，土坯做住房墙体材料4.简述一到两种复合材料的应用5.复合材料的命名：强调基体的名称（例如树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料等）强调增强体的名称（例如碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、陶瓷颗粒增强复合材料等）基体名称和增强体名称并用（习惯把增强体的名称放在前面，基体的名称在后面，例如玻璃纤维增强环氧树脂复合材料，简化为玻璃纤维/环氧树脂(俗称玻璃钢)；碳化硅颗粒增强基复合材料，简化为碳化硅/铝基(SiCp/Al),碳纤维增强基体复合材料称为碳/碳复合材料(Cf/C)复合材料的分类（按增强材料的形态）任选三种纤维增强复合材料颗粒增强复合材料板状增强体、编织复合材料叠、骨架、涂层、片状、天然增强体按基体材料分类金属基复合材料陶瓷基复合材料聚合物基复合材料6. 混杂复合材料：两种或两种以上增强体与同一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”。
7.复合材料产品只是固体，悬浮液、气溶胶、雾等含有气相或者液相的多相体系不能称之为复合材料。
8. 碳/碳复合材料：定义:以碳纤维（或石墨纤维）为骨架来增强以碳或石墨为基质而构成的复合材料。
9.复合材料的特点多相：至少两相独立性：相是独立的，组成和性能独立复合效益：具备不同于组成相的独特的性能或是效应固相：复合产物为固相可设计性：组成和性能可调10. 复合的目的：获得新组成的材料获得新形态的材料获得单一组分不具备的性质和功能，获得复合效应获得某种特定的性能和效益11．金属基复合材料正是为了满足高强度、重量轻的要求而诞生的。
复合材料期末考点汇总
一.名词解释1.复合材料：用经过选择的、含一定数量比的两种或两种以上的组分通过人工复合、组成多相、三维结合且各相之间有明显界限的、具有特殊性能的材料。
2.基体：复合材料结构中的连续相称之为基体。
基体的作用是将增强材料粘接成固态整体，保护增强材料，传递荷载，阻止裂纹扩展，如聚酯树脂、乙烯基树脂等。
3.增强体：以独立形态分布于基体中的分散相，由于其具有显著增强材料性能的特点，故称之为增强体。
如玻璃纤维、晶须等。
4.结构复合材料：结构复合材料主要是作为承力结构使用的复合材料，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。
5.复合效应：复合效应实际上是原相材料及其所形成的界面相互作用、相互依存、相互补充的结果。
它表现为复合材料的性能在其组分基础上的线性或非线性的综合。
6.非活性稀释剂：用于降低树脂黏度且不参与树脂固化反应，在树脂成型中挥发的物质。
7.活性稀释剂：用于降低树脂黏度且参与树脂固化反应，成为材料成分的物质。
8.环氧值：每100g环氧树脂中所含有的环氧基的摩尔数。
9.环氧当量：含有1mol环氧基团的树脂的质量。
10.双酚A型环氧树脂：双酚A型环氧树脂是二酚基丙烷与环氧氯丙烷缩聚而成的聚合物。
11.手糊成型工艺:手糊成型又称接触成型，采用手工方法将纤维增强材料和树脂胶液在模具上铺敷成型、室温（或加热）、无压（或低压）条件下固化，脱模成制品的工艺方法。
12.模压成型:将复合材料片材或模塑料放入金属对模中，在温度和压力作用下，材料充满模腔，固化成型，脱模制得产品的方法。
13.喷射成型工艺:通过喷枪将短切纤维和雾化树脂同时喷射到模具表面，经棍压、固化制得复合材料制件的方法。
14.树脂传递模塑（RTM）:通过压力将树脂注入密闭的模腔，浸润纤维织物毛坯，然后固化成型的方法。
15.增强材料：在复合材料中，能提高基体材料机械强度、弹性模量等力学性能的材料。
复合材料期末复习资料
材料
Al2O3 ZrO2 Si3N4 SiC B4C 马氏体时效钢 Ni-Cr-Mo钢 Ti6Al14V 7075铝合金
KIC/MPa·m1/2 4～15 1～2 5～6 3.5～6 5～6
100 45 40 50
2．3 聚合物材料
• 聚合物（高分子化合物）：是指那些众多 原子或原子团主要以共价键结合而成的相 对分子质量在一万以上的化合物。
材料 HV/GPa 材料 HV/GPa
金刚石 90
Si3N4
20
MgO
6.6
ZrO2 14～16
SiC
33 莫莱石 16
Al2O3
23.7
B4C
16
SiO2
5.4
C-BN
70
表2-6 陶瓷的室温强度
材料
弯曲强度/MPa 拉伸强度/MPa
烧结Al2O3（<5%气孔率） 烧结ZrO2（<5%气孔率） 烧结莫莱石（<5%气孔率）
Pb，增强体 SiC、Al2O3、Gr。
2．2 陶瓷材料
2.2.1 陶瓷材料发展历史及概念内涵
• 传统陶瓷：是采用粘土及其天然矿物质经粉碎加工、 成型、烧结等过程制得，如日用陶瓷、建筑陶瓷、 电瓷，其主要原料是硅酸盐矿物，所以归属于硅酸 盐类材料。
• 特种陶瓷：高温陶瓷、介电陶瓷、压电陶瓷、高导 热陶瓷、高耐腐蚀陶瓷，所用材料不局限于天然矿 物，而是扩大到经过人工提纯加工或合成的化工材 料。
• 现代陶瓷：是以特种陶瓷为基础由传统陶瓷发展起 来的又具有与传统陶瓷不同的鲜明特点的一类新型 陶瓷。它早已超出传统陶瓷的概念和范畴，是高新 技术的产物
2.2.2 陶瓷的分类
1. 按化学成分分类
① 氧化物陶瓷：Al2O3、SiO2、MgO、ZrO2、CeO2、CaO、 Cr2O3及莫莱石（3Al2O3·2SiO2）和尖晶石（MgAl2O4）等， 这类CMC避免在高温、高应力环境下使用，因为Al2O3、 ZrO2的抗热震性差、 SiO2高温下容易发生蠕变和相变。
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复合材料C 复习第一章概论1. 复合材料的定义？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。
三要素：基体（连续相）增强体（分散相）界面（基体起粘结作用并起传递应力和增韧作用）复合材料的特点：（明显界面、保留各组分固有物化特性、复合效应，可设计性）（嵌段聚合物、接枝共聚物、合金：是不是复合材料？？）2、复合材料的命名f（纤维），w（晶须），p（颗粒）比如：TiO2p/Al3. 复合材料的分类：1) 按基体材料类型分为：聚合物基复合材料；金属基复合材料；无机非金属基复合材料(陶瓷基复合材料)。
2)按增强材料分为：玻璃纤维增强复合材料；碳纤维增强复合材料；有机纤维增强复合材料；晶须增强复合材料；陶瓷颗粒增强复合材料。
3) 按用途分为：功能复合材料和结构复合材料。
结构复合材料主要用做承载力和此承载力结构，要求它质量轻、强度和刚度高，且能承受一定温度。
功能复合材料指具有除力学性能以外其他物理性能的复合材料，即具有各种电学性能、磁学性能、光学性能、声学性能、摩擦性能、阻尼性能以及化学分离性能等的复合材料。
第二章增强体1、增强体定义：结合在基体内、用以改进其力学等综合性能的高强度材料。
要求：1) 增强体能明显提高基体某种所需性能；2) 增强体具有良好的化学稳定性；3) 与基体有良好润湿性。
分类：f，w，p2、纤维类增强体特点：长径比较大；柔曲性；高强度。
❖玻璃纤维主要成分：SiO2性能：拉伸强度高；较强耐腐蚀；绝热性能好。
（玻璃纤维高强的原因（微裂纹）及影响因素（强度提升策略：减小直径、减少长度、降低含碱量，缩短存储时间、降低湿度等））分类：无碱（E玻璃）、有碱（A玻璃）制备：坩埚法（制球和拉丝）、池窑法（熔融拉丝）。
浸润剂作用：(i) 粘结作用，使单丝集束成原纱或丝束；(ii) 防止纤维表面聚集静电荷；(iii)进一步加工提供所需性能；(iv) 防止摩擦、划伤。
（无偶联剂作用）玻璃纤维表征：(i) 定长法：“tex”（含义）；(ii) 质量法：“支”（含义）❖硼纤维芯材：钨、碳和石英制备：化学沉积（CVD）法原料：卤化硼或氢化硼形貌：玉米棒状（W芯）光滑（C芯）表面涂层：SiC （防止脆性相的产生or 便于与基体结合）目前比模量和比强度最高的陶瓷增强纤维❖碳纤维1)制备：有机纤维碳化法有机纤维前驱体满足条件：碳化过程不熔融，保持纤维形态，碳化收率高··三种重要的前驱体：聚丙烯腈；黏胶纤维（人造丝）；沥青纤维。
以PAN为例(制造高强度、高模量碳纤维多选用聚丙烯腈)：拉丝--牵引--稳定化--碳化--石墨化拉丝：即PAN原纤维制备，湿法纺丝、干法纺丝，不能熔融纺丝；PAN特性：受热分解不熔融。
施加牵伸力目的在于使纤维产生择优取向，提高强度和模量。
碳纤维的表面处理方法（见第4章）石墨纤维和碳纤维的区别：处理温度不同、C含量不同、晶型不同碳纤维结构：乱层石墨结构。
特性：导热系数较高、线膨胀系数具有负的温度效应（可以抵消热胀冷缩现象）例1)碳纤维增强复合材料是在合成树脂的基体中加入了碳纤维做增强体，具有韧性好等特点，下列物质中可用于制造的是（）。
A、电话亭和餐桌椅B、网球拍和钓鱼竿C、飞机用隔热瓦2)在PAN法制备CF的工艺过程中，为什么要进行预氧化、碳化和石墨化三个处理过程？（P20）聚丙烯腈纤维（PAN）是线性高分子结构，耐热性差，高温会裂解，不能经受碳化的高温得到碳纤维，预氧化可避免直接碳化处理时爆发产生有害的闭环和脱氢等放热反应，防止后续工序中纤维熔并。
碳化是在N2保护下进行热解反应，将结构中不稳定部分与非碳原子裂解出去，同时进行分子间的缩合，形成碳素缩合环。
石墨化处理可以使碳纤维发生石墨化结晶，形成石墨纤维，以较大幅度提高碳纤维的模量❖SiC纤维1) 特点：高比强度、高比模量、高温抗氧化性、优异的耐烧蚀性、耐热冲击性和吸波隐身性能等。
2) 碳纤维增强铝基复合材料可用于飞机、导弹、发动机的高性能结构件。
碳化硅纤维增强聚合物基复合材料，可以吸收或透过部分雷达波；作为雷达天线罩、火箭、导弹和飞机等飞行器部件的隐身结构材料，和航空、航天、汽车工业的结构材料与耐热材料。
3) 制备：(i) 化学气相沉积法CH3SiCl3 →SiC↓+3 HCl↑(ii) 先驱体法：(Nicalon) 制备聚碳硅烷、熔融纺丝、不熔化处理和高温烧成。
3、晶须1) 晶须与纤维的区别：①晶须是单晶；纤维可以是非晶、单晶或多晶；②晶须直径< 3 μm; 纤维直径几微米至几十微米。
③晶须较纤维缺陷少，强度高（机械强度近似相邻原子之间的作用力）、模量大。
2) 晶须主要分陶瓷晶须(Al2O3、SiC) 和金属晶须两大类。
3) 唯一一种具有空间结构的晶须：ZnO晶须4、颗粒颗粒增强体（炭黑）与填料（滑石粉、CaCO3）的区别：前者以增强为主要目的，后者以填充体积为主要目的。
刚性颗粒增强体：指具有高强度、高模量、耐热、耐磨、耐高温的陶瓷和石墨等非金属颗粒，如碳化硅、氧化钛、氮化硅、石墨、细金刚石等。
延性颗粒增强体：主要为金属颗粒，加入到陶瓷基体和玻璃陶瓷基体中增强其韧性，如Al2O3中加入Al，W C中加入Co等。
金属颗粒的加入使材料的韧性显着提高，但高温力学性能会有所下降。
例：下列哪一项不是颗粒增强体的特点（）。
A、选材方便B、力学性能取决于颗粒的形貌、直径、结晶完整度、体积分数等C、成本高5、有机高分子纤维❖Kevlar纤维（芳纶纤维）：聚合物大分子的主链由芳香环和酰胺键构成。
（PPTA）合成方法：1) PPTA分子合成（P42）；2) 纺丝：湿纺、干喷和干喷—湿纺(溶致液晶)可用来制备防弹衣Kevlar 纤维化学结构特点：含有大量苯环，内旋转困难，为处于拉伸状态的刚性伸直链晶体。
苯环与酰胺键交替排列对称性好，结晶性好。
分子间有氢键。
❖ 芳香族聚酯纤维 ：可以进行熔融纺丝。
❖ UHMW-PE ：密度最低的高性能纤维。
第三章 复合理论✓ 复合理论：包括组分相（基体、增强体）的合理设计、组分相间的复合机理（复合效应与增强原理）。
1、复合材料设计的原理复合材料为什么具有可设计性？2、复合材料的复合效应✓ 线性效应(平均效应、平行效应、相补效应、相抵效应)✓ 平均效应： 密度、单向纤维复合材料的纵向杨氏模量等 单向纤维复合材料的横向杨氏模量等 例： SiC f /硼硅玻璃复合材料的强度随增强纤维体积含量线性增加反映的是复合线性效应中的（ ）A 、平均效应B 、平行效应C 、相补效应D 、相抵效应 ✓ 平行效应：c iK K ≅ 即：复合材料的某项性能与某一组分的该项性能相当。
（如玻璃纤维增强环氧树脂的耐蚀性能与基体相当）()11()c i i i c iK K K K φφ==∑∑并联模型串联模型✓ 相补效应：组成复合材料的基体与增强体，在性能上互补，从而提高了综合性能，显示出相补效应。
✓ 相抵效应：基体与增强体组成复合材料时，组分间性能相互制约，限制了整体性能提高（性能低于混合定律的预测值），则复合后显示出相抵效应。
（脆性的纤维增强体与韧性基体组成的复合材料，当两者界面结合很强时，复合材料整体显示为脆性断裂）✓ 非线性效应(相乘效应、诱导效应、系统效应、共振效应)✓ 相乘效应： (/)(/)/X Y Y Z X Z ⋅=例: 用作温度自控发热体的石墨粉/聚合物复合材料，可以达到自动控温的效果，其利用的是复合效应的________。
✓ 诱导效应：诱导另一相材料产生特殊的界面层，传递载荷，改变功能。
（在碳纤维增强尼龙或聚丙烯中，由于碳纤维表面对基体的诱导作用，致使界面上的结晶状态与数量发生了改变，如出现横向穿晶等，这种效应对尼龙或聚丙烯起着特殊的作用。
）✓ 系统效应：复合材料具有单个组分不具有的某种性能。
（涂膜的硬度大于基体和膜层硬度之和）✓ 共振效应（强选择性效应）：A 组分的大多数性能受到抑制，而其某一项性能充分发挥。
(导电不导热)例：彩色胶卷仅含有三种感光乳剂层却能记录各种颜色，利用了复合效应中的（）A 、诱导效应B 、系统效应C 、相补效应3、复合材料的增强机制✓颗粒增强机制（颗粒切过、颗粒未切过）✓颗粒切过增强机制1) 适用于：颗粒的尺寸较大(> 1 μm)，自身强度不高，结合力较强2) 受力特点：基体承担主要的载荷，颗粒阻止位错的运动，并约束基体的变形。
3) 位错切过强化：（有序增强机制、界面强化机制、共格应变强化机制等）4) 颗粒的尺寸越小，体积分数越大，强化效果越好。
✓颗粒未切过增强机制（颗粒较小，<1 μm）●低温、高外加应力----位错绕过理论（Orowan机制）（注意：有位错环）1) 硬质颗粒如Al2O3，TiC，SiC阻碍基体（金属基）中的位错运动或分子链（高聚物基）运动。
2) 载荷主要由基体承担，弥散微粒阻碍基体的位错运动。
3) 颗粒尺寸越小，体积分数越大，强化效果越好。
一般V p为1%~15%，d p为0.001μm ~ 0.1μm。
●高温、低外加应力----位错攀移机制1) 形式：局部攀移和整体攀移●残余应力强化机制：增强体颗粒与基体的膨胀系数和弹性模量存在差异，使得裂纹在界面处发生偏转（消耗更多能量），起到增韧补强复合材料。
●影响颗粒增强因素：颗粒的性质、基体性质、结合界面、制备工艺（P61）。
✓纤维增强机制受力特点：高强度、高模量的纤维承受载荷，基体只是作为传递和分散载荷的媒介。
●单向排列连续纤维增强原理（单向长纤维）纵向：1) 初始阶段(纤维、基体、复合材料具有相同的应变)纤维/基体弹性模量的比值↑，纤维体积含量↑，则纤维承载比↑。
2) 断裂顺序和断裂强度：（会分析，判断谁先断裂，然后该材料断裂后另一种材料能否承受全部载荷）✓纤维的强化作用取决于纤维与基体的性质、二者的结合强度、纤维在基体中的排列方式。
✓为了达到纤维增强的效果，须遵循以下原则：（简答题）1) 纤维的强度和弹性模量应远高于基体（使纤维尽可能多的承担外加负荷）；2) 纤维与基体间应有一定的界面结合强度，以保证基体所承受的载荷能通过界面传递给纤维，并防止脆性断裂；3) 纤维的排列方向要与构件的受力方向一致；4) 纤维与基体的热胀系数应匹配（纤维的热膨胀系数略大于基体）；5) 纤维与基体不能发生使结合强度降低的化学反应；6) 纤维所占体积分数、纤维长度和直径及长径比等必须满足一定要求。
✓复合材料的物理性质1) 热膨胀系数：满足平均效应。
一般无机材料的热膨胀系数较聚合物的要小得多，所以，以无机材料为增强体的聚合物基复合材料其热膨胀系数要较纯聚合物的小，其数值接近于金属的热膨胀系数。
2）导热系数：不满足平均效应，复合材料的导热系数小于组分的导热系数空气为填料的泡沫塑料是良好的隔热材料，而以碳纤维、金属粉等为增强体的复合材料则可作为导热性复合材料使用。