内容发布更新时间 : 2024/12/24 10:24:36星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

1 总论

1） 复合材料概念、命名、分类及其基本性能。

概念：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。

命名：将增强材料的名称放在前面，基体材料的名称放在后面，再加上“复合材料”。

基本性能：可综合发挥各种组成材料的优点，使一种材料具有多种性能，具有天然材料所没有的性能。可按对材料性能的需要进行材料的设计和制备。可制成所需的任意形状的产品。性能的可设计性是复合材料的最大特点。 2） 聚合物基复合材料的主要性能

比强度、比模量大；耐疲劳性能好；减震性好；过载时安全性好；具有多种功能性；有很好的加工工艺性。 3） 金属基复合材料的主要性能

高比强度、高比模量；导热、导电性能好；热膨胀系数小、尺寸稳定性好；良好的高温性能；耐磨性好；良好的疲劳性能和断裂韧性；不吸潮、不老化、气密性好。

4） 陶瓷基复合材料的主要性能

强度高、硬度大、耐高温、抗氧化，高温下抗磨损性好、耐化学腐蚀性优良，热

膨胀系数和相对密度较小 5） 复合材料的三个结构层次

一次结构：由基体和增强材料复合而成的单层材料，其力学性能决定于组份材料的力学性能、相几何和界面区的性能。

二次结构：单层材料层合而成的层合体，其力学性能决定于单层材料的力学性能和铺层几何。

三次结构：工程结构或产品结构，其力学性能决定于层合体的力学性能和结构几何。

6） 复合材料设计的三个层次

单层材料设计：包括正确选择增强材料、基体材料及其配比，该层次决定单层板的性能。

铺层设计：包括对铺层材料的铺层方案做出合理安排，该层次决定层合板的性能。 结构设计：确定产品结构的形状和尺寸。

2 基体材料

1）金属基体材料

选择基体的原则、金属基结构复合材料的基体、金属基功能复合材料的基体 原则：金属基复合材料的使用要求；金属基复合材料组成特点；集体金属与增强物的相容性。

结构复合材料的基体可大致分为轻金属基体和耐热合金基体两大类。 金属基功能复合材料的基体是纯铝及铝合金、纯铜及铜合金、银、铅、锌等。 2）无机胶凝材料

主要包括水泥、石膏、菱苦土和水玻璃等。研究和应用最多的是纤维增强水泥基增强塑料

与树脂相比，水泥基体材料的特征 特征：

水泥基体为多孔体系，其孔隙尺寸可由十分之几纳米到数十纳米； 纤维与水泥的弹性模量比不大； 水泥基材的断裂延伸率较低；

水泥基材种含有粉末或颗粒状的物料，与纤维呈点接触，故纤维的掺量受到很大

的限制。

水泥基材呈碱性，对金属纤维可起保护作用，但对大多数矿物纤维不利。 3）陶瓷材料

常用的陶瓷基体、氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷种类 基体：玻璃，玻璃陶瓷，氧化物陶瓷，非氧化物陶瓷。 氧化物陶瓷种类：

非氧化物陶瓷种类：不含氧的氮化物、碳化物、硼化物和硅化物

3 增强材料

1） 玻璃纤维分类（玻璃原料成分）

这种分类方法主要用于连续玻璃纤维，一般以不同的含碱量来区分。 无碱玻璃纤维，中碱玻璃纤维，有碱玻璃（A玻璃）纤维，特种玻璃纤维 2） 玻璃结构两个假说

微晶结构假说认为，玻璃是由硅酸块和或二氧化硅的“微晶子”组成，在“微晶子”之间由硅酸块过冷溶液所填充。

网络结构假说认为，玻璃是由二氧化硅的四面体、铝氧三面体或硼氧三面体相互连成不规则三维网络，网络间的空隙由Na,K,Ca,Mg等阳离子所填充。二氧化硅四面体的三维网状结构是决定玻璃性能的基础，填充的Na,Ca等阳离子称为网络改性物。

3） 玻璃纤维的化学组成

玻璃纤维的化学组成主要是二氧化硅、三氧化二硼、氧化钙、三氧化二铝等。 4） 玻璃纤维高强的原因及影响因素 （*）

微裂纹假说认为，玻璃的理论强度取决于分子或原子间的引力，其理论强度很高，可达到2000~12000Mpa。 直径：直径变细，拉伸强度增加。

纤维的长度：长度增加，拉伸强度显著下降。 化学组成：含碱量越高，强度越低。 纤维的老化，纤维的疲劳

成型方法与成型条件：玻璃硬化速度越快，纤维强度越高。