现代复合材料导论.ppt

现代复合材料导论 复合材料的分类 复合材料的组成 基体(Matrix):含量较大，连续分布的组成相 增强相(Reinforcement Elements):含量较小，分散分布，一般起增强作用 1 按基体的性质分 金属基复合材料（Metal Matrix Composite Materials, MMCs) 树脂基复合材料(Polymer Matrix Composites,PMCs) 陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composites,CMCs) 2 按增强相的形状分（示意图见下页） 纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Composites, FRCs) 层压复合材料(Laminated Composites, Laminates) 颗粒增强复合材料(Particulate Reinforced Composites, PRCs) 3 按制造方法分 人造或合成复合材料(Synthetic Composites) 自生复合材料（原位复合材料）(in situ Composites) 4 按用途分 结构复合材料(Structrual Composites) 功能复合材料(Functional Composites) 增强相形状示意图 人类第一架全复合材料飞机 复合材料制品 复合材料制品 复合材料汽车 复合定律 各向异性材料的得失 拉挤成型 环境复合材料（ecocomposites）: 可循环利用，环境安全，材料废弃时环境负担小。 绿色复合材料（green composites）: 完全循环利用或完全可降解 减少环境负担和对石油资源的依赖。 可生物降解复合材料 ‘cradle-to-grave’ design The ever-growing worldwide litter problem has raised environmental consciousness White pollution Black pollution The automotive industry is in the driving seat of ‘green’ composites The hollow and cellular nature of natural fiber perform well as acoustic and thermal insulators The use of biodegradable and environment-friendly plant based ‘lignocellulosic’ fibers has been a natural choice for reinforcing (or filling) polymers (plastics) to make them ‘greener’. ‘Greener’ composite alternatives Fully biodegradable ‘green’ composites by combining natural fibers with biodegradable resins The best examples: cellulosic plastics polylactides (PLA) starch plastics soy-based plastics. Fully ‘green’ composites 20% oil 40% protein: soy flour, soy isolate, and soy concentrate. 开发优秀复合材料所面临的问题 纤维系： （1）高性能纤维的开发； （2）具有适当物性基体的开发； （3）纤维与基体的适当界面设计； （4）复合材料加工技术的开发。 层叠系： （1）素材高分子的开发； （2）叠层构成的选择； （3）确保粘结强度（界面设计） 混合系： （1）开发作为素材的高分子； （2）界面设计； （3）特殊的加工方法。 复合材料的种类很多，今后还会增加，掌握其基础知识十分必要； 复合材料虽然已经得到很多应用，但在功能的巧妙和废弃物的处理上仍需向天然复合材料借鉴； 复合材料学科涉及工程、计算、力学、材料、机械等多个学科，需要开展交叉研究与合作； 不论在高技术，还是通用技术，复合材料的潜力远未开发。 结语 谢 谢！ Thank you 机械加工与连接 连接方法与强度 多维编织的立体组织 航天领域尤其需要比强度和比模量高、耐摩擦和耐高温的材料； 太空的气候条件变化大，要求材料能够承受极端条件，如C/C耐烧蚀复合材料。 图 6-2 碳/碳复合材料制造的刹车零件 同步通讯卫星的太阳能电池框架、反射天线； 航天飞