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第一章 绪论 第一节 复合材料的定义和分类 [教学目的]：掌握复合材料的定义和各种分类方法。 [教学重点]：复合材料的定义。 [教学难点]：复合材料的定义。 [教学方法及手段]：课堂讲授 [课外作业]：本章节相关习题 [学时分配]：2+2 [教学内容]： 人类发展的历史和材料发展的历史息息相关。研究人类历史可以清楚地看到，人类历史上各方面的进步与新材料的创造、出现和应用是分不开的。 材料一般可分为无机材料(包括水泥、砖瓦、陶瓷、玻璃等)、金属材料、高分子材料(包括塑料、橡胶、纤维等)及复合材料4大类。 从泛义来讲，复合材料的范围极广，其发展和应用可追溯到人们使用草杆粘土、纸筋石灰材料的时代。生物材料例如竹，木、草、骨头、牙齿、肌肉、毛皮和贝壳等，都是天然复合材料，它们都具有很复杂的微观构造和复合材料的全部特点，它们的构造和复合机理可以给人们很多深刻的启示，有助于理解和研制性能优异的复合材料。由于单一材料的局限性，往往需要具有各种特性的材料进行复合，因此复合材料的发展将是不可限量的。但复合材料学作为一门学科、复合材料作为一种新兴材料工业，直到本世纪40年代初才出现。现代科学技术的发展已进入一个各种材料综合使用的新阶段。人们预测2l世纪将是复合材料大发展的时代。 材料科学家认为：就世界范围而论，从1940年开始到1960年的这20年是玻璃纤维增强塑料的时代，可称为复合材料发展的第一代。而60年代开始到现在是玻璃纤维增强塑料(我国简称为玻璃钢)的成熟和完善时期。在这一时期中，同时出现了硼纤维增强塑料和碳纤维增强塑料。到了70年代是Kevlar纤维增强塑料、碳化硅纤维增强塑料和氧化铝金属纤维增强塑料以及各自的金属基、陶瓷基、碳基等复合材料等先进复合材料相继出现的时代。”60年到1980年的20年间是先进复合材料的开发时期，称为复合材料发展的第二代。而从1980年开始直到2000年这20年将是先进复合材料得到充分发展的时期，在这一时期中，复合材料不仅在宇航及飞机材料中应用，而且在所有的工业领域中部将得到应用，这一时期可以认为是先进复合材料发展的成熟时期。在这一时期中，不仅纤维增强塑料(FRP)，就连纤维增强金属(FRM)也将作为各种结构材料而被实用化了。这一时期称为复合材料发展的第三代。 复合材料可以在很大程度上改善和提高单一常规材料的力学性能、物理性能和化学性能，并且可以解决在工程结构上采用常规材料无法解决的关键性问题。因此，不仅飞机、火箭、导弹、舰艇、坦克和人造卫星这些军工产品离不开它，而且运输工具、建筑材料、机器零件、化工容器和管道、电子材料、原子能工程结构材料、医疗器械、休育用品和食品包装等产品也离不开它。由此可见，复合材料在国民经济中的作用十分重要，要使工业和国防现代化，没有新型复合材料的开发和应用是不可能的。 1．1 复合材料定义及其分类 复合材料是由两种或两种以上的单一材料，用物理的或化学的方法经人工复合而成的一种固体材料。因此在微观构造上它是一种不均匀材料，具有明显的界面。各种组分材料在界面上存在着力的相互作用。复合材料可保留组分材料的主要优点，克服或减少组分材料的许多缺点，还可产生组分材料所没有的一些优异性能和弱点，其微观构造和复合机理是非常复杂的。 通常是使高强度、高模量、脆性的增强材料和低强度、低模量、韧性的基体材料经过一定的成型加工方法制成复合材料。 复合材料是与常规材料如金属、塑料等等完全不同的一类材料，它本质上是结构物。用常规材料进行设计和加工制造常规材料结构物，而复合材料结构物是与复合材料一起设计、一起成型制造出来的。这种材料与结构物是一体，一起设计、一起制造的特点，为复合材料结构物的设计提供了很大的设计自由度，带来很大的优越性，可以得到各种单一材料所不能具有的特殊性能。 现代材料科学所讨论及研究的复合材料一般是指纤维增强、颗粒物增强或自增强的高分子聚合物基、陶瓷基(即无机非金属基)或金属基的复合材料。现代复合材料学科包括增强材料、基体材料、界面粘结、结构设计、成型工艺、性能及其测定等方面，并逐步形成了一门与化学、物理、力学及各种应用学科有关的跨学科性的、有着广泛的内在联系并互相渗透和互相推动的材料科学。 复合材料的命名习惯上把增强材料的名称放在前面，基体的名称放在后面。例如以玻璃纤维和聚丙烯塑料构成的复合材料称为“玻璃纤维增强聚丙烯基复合材料”，简称为“玻璃纤维聚丙烯复合材料”或“玻璃纤维／聚丙烯复合材料”。又如以碳纤维和环氧树脂构成的复合材料称为“碳纤维增强环氧树脂基复合材料”，简称为“碳纤维环氧树脂复合材料”或“碳纤维／环氧复合材料”。我国称为“玻璃钢”的复合材料，一般是指玻璃纤维和不饱和聚酯树脂构成的复合材料。 复合材料的组分材料，绝大多数是由人工制成的或可由人工合