材料概论 教学配套课件 许并社 第6章 复 合 材 料.pdfVIP

第6章 复合材料 6.1 复合材料概述 6.2 增强材料及其界面 6.3 常用复合材料及其性能 6.4 复合材料的力学性能预测 6.1 复合材料概述 6.1.1 复合材料的定义 6.1.2 复合材料的命名与分类 6.1.1 复合材料的定义 (1)复合材料的特性 (2)基体的作用 (3)增强材料的作用 (1)复合材料的特性 1)可综合发挥各种组成材料的优点，使一种材料具有单一材料所 没有的性能。 2) 可针对材料性能的需要进行材料的设计和制造。 3) 可制成所需的任意形状的产品，省掉材料的多次加工工序。 (2)基体的作用 1)可把分散的增强相(如纤维)粘接在一起。 2)可分配纤维间的载荷。 3)保护纤维不受环境影响。 (3)增强材料的作用 1) 承受载荷。 2)纤维材料为复合材料提供刚度、强度和热稳定性。 6.1.2 复合材料的命名与分类 1.按增强材料的几何形态分类 2.按基体材料的种类分类 3.按材料作用分类 1.按增强材料的几何形态分类 (1) 颗粒增强复合材料 颗粒状增强材料分散在基体材料中的复 合材料称为颗粒增强复合材料。 (2)纤维增强复合材料 增强材料的形貌为纤维状的复合材料称为 纤维增强复合材料。 (3) 编织增强复合材料 增强材料为平面二维或立体三维编织物 形态的复合材料称为编织增强复合材料。 图6-2 几种复合材料的结构示意图 1.按增强材料的几何形态分类 图6-1 复合材料按增强材料 的几何形态分类 2.按基体材料的种类分类 (1)聚合物基复合材料 是指以有机聚合物(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，如玻璃纤维/环氧树 脂复合材料等。 (2)金属基复合材料 是指以金属为基体制成的复合材料，如铝基 复合材料等。 (3)陶瓷基复合材料 是指以陶瓷材料为基体制成的复合材料。 3.按材料作用分类 (1)结构复合材料 结构复合材料用来制作承受载荷的结构部件， 要求它质量轻，强度和刚度高，且能承受一定温度；有时还要求 材料的热膨胀系数小、绝热性能好等其他性能。 (2)功能复合材料 具有各种特殊性能(如阻尼、导电、导磁、换 能、摩擦、屏蔽等) 的复合材料称为功能复合材料。 6.2 增强材料及其界面 6.2.1 复合材料的增强材料 6.2.2 复合材料的界面 6.2.1 复合材料的增强材料 1.玻璃纤维 2.碳纤维 3.芳纶纤维 4.其他纤维 1.玻璃纤维 (1)玻璃纤维的分类 玻璃纤维的分类方法有很多，一般从原料成 分和以单丝直径来分类。 (2)玻璃纤维及其制品的生产工艺 连续(无碱)玻璃纤维及其制品 的制造，一般由制球、拉丝和纺织三个部分组成。 (3)玻璃纤维的性能 玻璃纤维具有一系列优良性能，如拉伸强度 高，防火、防霉、防蛀，耐高温和电绝缘性能好等。 图6-3 拉制玻璃 纤维示意图 2.碳纤维 (1)碳纤维的分类 当前国内外已经商品化的碳纤维种类很多，一 般根据碳纤维的性能和原丝原料来分类。