復合材料概論

復合材料原理陳剛江蘇大學材料學院1材料樓525gchen@.c迎交流！2第一章概論第二章復合材料原理與界面第三章復合材料的增強材料第四章聚合物基復合材料第五章金屬基復合材料第六章陶瓷基復合材料第七章水泥基復合材料第八章先進復合材料第九章材料復合新技術第十章復合材料可靠性與無損評價課程的主要內(nèi)容3如何學習，如何考核？特點：定性、半定量描述與爭議。方式：課堂學習與課后鉆研相結合。（涉及的面廣，需要補充學習甚至研究）教學：課堂提問與課后作業(yè)?？己耍浩綍r成績30%+期末閉卷考試。4主要參考資料1、吳人潔。復合材料。天津大學出版社，20002、尹洪峰，任耘。復合材料及其應用。陜西科學技術出版社，20033、郝元愷，肖加余。高性能復合材料學?；瘜W工業(yè)出版社，20044、魯云，朱世杰，馬鳴圖。先進復合材料。機械工業(yè)出版社，2004教材：馮小明，張崇才。復合材料。化學工業(yè)出版社，20075第一章概論1.1復合材料的定義1.2復合材料的命名1.3復合材料的分類1.4復合材料的組成1.5復合材料的基本性能1.6復合材料發(fā)展概況6金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料

各有千秋揚長避短

克服單一材料的缺點

產(chǎn)生原來單一材料所沒有的新性能復合材料710000BC各種材料在各個歷史時期相對重要性5000BC015001900196019801990200020102020金銅鐵鋼合金鋼高溫合金高分子木材皮膚纖維動物膠橡膠電木尼龍PEPCPSPPPAN聚酯高模聚合物導電高分子復合材料金屬基復合材料陶瓷基復合材料石材陶瓷陶器玻璃水泥耐火材料熔融硅耐濕陶瓷韌性機械陶瓷81.1復合材料的定義什么是復合材料(CompositeMaterials,Composites)?要給復合材料下一個嚴格精確而又統(tǒng)一的定義是很困難的。概括前人的觀點，有關復合材料的定義或偏重于考慮復合后材料的性能，或偏重于考慮復合材料的結構

9１）復合材料是由兩種或更多的組分材料結合在一起，復合后的整體性能應超過組分材料，保留了所期望的性能(高強度、剛度、輕的重量)，抑制了所不期望的特性(低延性)。偏重于考慮復合后材料的性能10２）復合材料是多功能的材料系統(tǒng)，它們可提供任何單一材料所無法獲得的特性；它們是由兩種或多種成分不同，性質(zhì)不同，有時形狀也不同的相容性材料，以物理形式結合而成的。11偏重于考慮復合材料的結構，諸如：１）復合材料是兩種或多種材料在宏觀尺度上組合而成的一種有用的材料。２）復合材料就是兩種或兩種以上的不同化學性質(zhì)或不同組織相的物質(zhì)，以微觀或宏觀的形式組合而成的材料。３）復合材料是不同于合金的一種材料，在合金中，每一種組分都保留著它們獨立的特性，而構成復合材料時，僅取它們的優(yōu)點而避開其缺點，從而獲得一種改善了的材料。

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F.L.Matthews和Ｒ.D.Rawlings認為，復合材料是兩個或兩個以上組元或相組成的混合物，并應滿足下面三個條件：(1)組元含量大于5％；(2)復合材料的性能顯著不同于各組元的性能，(3)通過各種方法混合而成。13根據(jù)Matthews和Rawlings給出的定義，鋼鐵及其合金不應屬于復合材料，如Co—Cr—Mo—Si合金不屬于復合材料，因為這種合金經(jīng)過熔化和凝固過程形成；而僅有像SiC顆粒強化的Al合金這種混合而成的材料才屬于復合材料。因此有人認為可將復合材料劃分為廣義復合材料和狹義復合材料。141516從廣義上講，復合材料是由兩種或兩種以上不同化學性質(zhì)的組分組合而成的材料。但在現(xiàn)代材料學界中，復合材料專指由兩種或兩種以上不同相態(tài)的組分所組成的材料。復合材料可定義為：用經(jīng)過選擇的、含一定數(shù)量比的兩種或兩種以上的組分（或稱組元），通過人工復合、組成多相、三維結合且各相之間有明顯界面的、具有特殊性能的材料。17上述復合材料的定義較易被普遍接受，它不僅明確指出復合材料是“通過人工復合的”和“有特殊性能的”材料，而且還指明了復合材料的組分、結構特點及與其他種材料（如簡單混合物、化合物、合金）的特征區(qū)別。根據(jù)上述復合材料的定義，復合材料應不包括自然形成的具有某些復合材料形態(tài)的物質(zhì)、化合物、單相合金和多相合金。18下面五點概括了復合材料的特點：1、復合材料的組分和相對含量是由人工選擇和設計的；2、復合材料是以人工制造而非天然形成的（區(qū)別于具有某些復合材料形態(tài)特征的天然物質(zhì)）；193、組成復合材料的某些組分在復合后仍然保持其固有的物理和化學性質(zhì)（區(qū)別于化合物和合金）；4、復合材料的性能取決于各組成相性能的協(xié)同。復合材料具有新的、獨特的和可用的性能，這種性能是單個組分材料性能所不及或不同的；5、復合材料是各組分之間被明顯界面區(qū)分的多相材料。20吳人潔教授“在復合材料的未來發(fā)展”一文中指出：復合材料將由宏觀復合形式向微觀(細觀)復合形式發(fā)展。微觀復合材料包括：均質(zhì)材料在加工過程中內(nèi)部析出的增強相和剩余的基體相構成的原位復合材料或纖維增強復合材料，也包括用納米級增強體的復合材料以及剛強棒狀分子增強的分子復合材料等。21國際標準化組織：由兩種以上在物理和化學上不同的物質(zhì)組合起來而得到的一種多相固體材料?！恫牧峡茖W技術百科全書》中關于復合材料的定義如下：復合材料是由有機高分子、無機非金屬或金屬等幾類不同材料通過復合工藝組合而成的新型材料。它既保留原組成材料的重要特色，又通過復合效應獲得原組分所不具備的性能?？梢酝ㄟ^材料設計使各組分的性能互相補充并彼此關聯(lián)，從而獲得更優(yōu)越的性能，與一般材料的簡便混合有本質(zhì)區(qū)別。22《材料大辭典》中關于復合材料的定義為：復合材料是根據(jù)應用的需要進行設計，把兩種以上的有機聚合物材料，或無機非金屬材料，或金屬材料組合在一起，使之互補性能優(yōu)勢，從而制成的一類新型材料。一般由基體組元與增強材料或功能體組元所組成，因此亦屬于多相材料范疇。23根據(jù)《材料大辭典》中關于復合材料的定義可以看出,復合材料具有兩個鮮明的特點:１、復合材料不僅能保持原組分的部分優(yōu)點，而且產(chǎn)生原組分所不具備的新性能。２、復合材料具有可設計性。由于各種原材料都具有各自的優(yōu)點和缺點，所以在組合時可能出現(xiàn)如下圖所示的結果。24材料的優(yōu)缺點組合示意圖25復合材料必須通過對原材料的選擇，各組分分布的設計和工藝條件的保證等，以使原組分材料的優(yōu)點互相補充，同時利用復合材料的復合效應使之出現(xiàn)新的性能，最大限度地發(fā)揮優(yōu)勢。26因此，復合材料應具有以下三個特點：(1)復合材料是由兩種或兩種以上不同性能的材料組元通過宏觀或微觀復合形成的一種新型材料，組元之間存在著明顯的界面。(2)復合材料中各組元不但保持各自的固有特性而且可最大限度發(fā)揮各種材料組元的特性，并賦予單一材料組元所不具備的優(yōu)良特殊性能。27(3)復合材料具有可設計性。復合材料的結構通常是一個相為連續(xù)相，稱為基體；而另一相是以獨立的形態(tài)分布在整個連續(xù)相中的分散相，與連續(xù)相相比，這種分散相的性能優(yōu)越，會使材料的性能顯著增強，故常稱為增強體(也稱為增強材料、增強相等)。在大多數(shù)情況下，分散相較基體硬，強度和剛度較基體大。分散相可以是纖維及其編織物，也可以是顆粒狀或彌散的填料。28通過對各種定義、解釋加以總結，復合材料應包括：組元是人們根據(jù)材料設計的基本原則有意識地選擇，至少包括兩種物理和力學性能不同的獨立組元，其中一組元的體積分數(shù)一般不低于20％，第二組元通常為纖維、晶須或顆粒；復合材料是人工制造的，而非天然形成的。復合材料的性質(zhì)取決于組元性質(zhì)的優(yōu)化組合，它應優(yōu)于獨立組元的性質(zhì)，特別是強度、剛度、韌性和高溫性能。29復合材料在世界各國還沒有統(tǒng)一的名稱和命名方法，比較共同的趨勢是根據(jù)增強體和基體的名稱來命名，通常有以下三種情況：1.2復合材料的命名30（1）強調(diào)基體時以基體材料的名稱為主。如樹脂基復合材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料等。（2）強調(diào)增強體時以增強體材料的名稱為主。如玻璃纖維增強復合材料、碳纖維增強復合材料、陶瓷顆粒增強復合材料等。31（3）基體材料名稱與增強體材料并用。這種命名方法常用來表示某一種具體的復合材料，習慣上把增強體材料的名稱放在前面，基體材料的名稱放在后面。32如：“玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料”，或簡稱為“玻璃纖維/環(huán)氧樹脂復合材料或玻璃纖維/環(huán)氧”。而我國則常把這類復合材料通稱為“玻璃鋼”。碳纖維和金屬基體構成的復合材料叫“金屬基復合材料”，也可寫為“碳／金屬復合材料”。碳纖維和碳構成的復合材料叫“碳／碳復合材料”。33國外還常用英文縮寫來表示，如MMC（MetalMatrixComposite）表示金屬基復合材料，F(xiàn)RP（FiberReinforcedPlastics）表示纖維增強塑料，而玻璃纖維/環(huán)氧則表示為GF/Epoxy,或G/Ep(G-Ep)。ABC?AMC?341.3復合材料的分類隨著材料品種不斷增加，人們?yōu)榱烁玫匮芯亢褪褂貌牧?，需要對材料進行分類。

材料的分類，歷史上有許多方法：35１）按材料的化學性質(zhì)分類，有金屬材料、非金屬材料之分。２）按物理性質(zhì)分類，有絕緣材料、磁性材料、遠光材料、半導體材料、導電材料等。３）按用途分類，有航空材料、電工材料、建筑材料、包裝材料等。復合材料的分類方法也很多，常見的分類方法有：材料的分類36一、按增強材料形態(tài)分1、纖維增強復合材料a.連續(xù)纖維復合材料：作為分散相的長纖維的兩個端點都位于復合材料的邊界處；

b.非連續(xù)纖維復合材料：短纖維、晶須無規(guī)則地分散在基體材料中；372、顆粒增強復合材料：微小顆粒狀增強材料分散在基體中；3、板狀增強體、編織復合材料：以平面二維或立體三維物為增強材料與基體復合而成。另外，還有其他增強體：層疊、骨架、涂層、片狀、天然增強體等。38復合材料結構示意圖

a)層疊復合b)連續(xù)纖維復合c)顆粒復合d)短切纖維復合39纖維增強復合材料纖維增強復合材料分為以下五種：①玻璃纖維復合材料；②碳纖維復合材料；③有機纖維（芳香族聚酰胺纖維、芳香族聚酯纖維、聚烯烴纖維等）復合材料；④金屬纖維（如鎢絲、不銹鋼絲等）復合材料；⑤陶瓷纖維（如氧化鋁纖維、碳化硅纖維、硼纖維等）復合材料。40混雜復合材料：兩種或兩種以上增強體同一種基體制成的復合材料?？梢钥闯墒莾煞N或多種單一纖維或顆粒復合材料的相互復合，即復合材料的“復合材料”。41①玻璃纖維復合材料

用玻璃纖維增強工程塑料的復合材料，即玻璃鋼。玻璃鋼分為兩種，即熱塑性玻璃鋼和熱固性玻璃鋼。42Ａ、熱塑性玻璃鋼熱塑性玻璃鋼是以玻璃纖維為增強體和以熱塑性樹脂為粘結劑制成的復合材料。Ｂ、熱固性玻璃鋼熱固性玻璃鋼是以玻璃纖維為增強體和以熱固性樹脂為粘結劑制成的復合材料。43②碳纖維復合材料

Ａ、碳纖維復合材料：作基體的樹脂，目前應用最多的是環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂和聚四氟乙烯。Ｂ、碳纖維/碳復合材料：用有機基體浸漬纖維坯塊，固化后再進行熱解，或纖維坯型經(jīng)化學氣相沉積，直接填入碳。Ｃ、碳纖維/金屬復合材料：主要用于熔點較低的金屬或合金，如在碳纖維表面鍍金屬，制成了碳纖維金屬復合材料。Ｄ、碳纖維/陶瓷復合材料：我國研制了一種碳纖維石英玻璃復合材料。44③硼纖維復合材料硼纖維是由硼氣相沉積在鎢絲上來制取的。Ａ、硼纖維樹脂復合材料：基體主要為環(huán)氧樹脂、聚苯并咪唑和聚酰亞胺樹脂等。Ｂ、硼纖維金屬復合材料：常用的基體為鋁、鎂及其合金，還有鈦及其合金等。45④金屬纖維復合材料作增強纖維的金屬主要是強度較高的高熔點金屬鎢、鉬、鋼、不銹鋼、鈦、鈹?shù)龋鼈兡鼙换w金屬潤濕，也能增強陶瓷。Ａ、金屬纖維金屬復合材料：研究較多的增強劑為鎢鉬絲，基體為鎳合金和鈦合金。Ｂ、金屬纖維陶瓷復合材料：利用金屬纖維的韌性和抗拉能力改善陶瓷的脆性。46二、按材料作用分兩類①結構復合材料②功能復合材料47①結構復合材料主要用于制造受力構件；結構復合材料主要是作為承力結構使用的復合材料，它基本上是由能承受載荷的增強體組元與能聯(lián)接增強體成為整體承載同時又起分配與傳遞載荷作用的基體組元構成。48結構復合材料又可按基體材料類型和增強體材料類型來分類，見下圖所示：49聚合物基復合材料金屬基復合材料陶瓷基復合材料水泥基復合材料碳基復合材料結構復合材料熱固性樹脂基熱塑性樹脂基橡膠基高溫陶瓷基玻璃基玻璃陶瓷基輕金屬基高熔點金屬基金屬間化合物基Ａ、按基體類型分類50B、按增強體類型分類結構復合材料疊層式復合材料片材增強復合材料顆粒增強復合材料纖維增強復合材料人工晶片天然片狀物微米顆粒納米顆粒不連續(xù)纖維復合材料連續(xù)纖維增強復合材料晶須增強復合材料短切纖維增強復合材料單向纖維增強復合材料二維織物增強復合材料三維織物增強復合材料51結構復合材料的特點可根據(jù)材料在使用中受力的要求進行組元選材和增強體排布設計，從而充分發(fā)揮各組元的效能。52指具備各種特殊物理與化學性能的材料。例如：聲、光、電、磁、熱、耐腐蝕、零膨脹、阻尼、摩擦、屏蔽或換能等。功能復合材料中的增強體又可稱為功能體組元，它分布于基體組元中。功能復合材料中的基體不僅起到構成整體的作用，而且能夠產(chǎn)生協(xié)同或加強功能的作用。②功能復合材料53除了上面的各種各樣的復合材料以外，還有同質(zhì)復合材料和異質(zhì)復合材料。

同質(zhì)復合材料（增強材料和基體材料屬于同種物質(zhì)，如碳/碳復合材料）

異質(zhì)復合材料（前面提及的復合材料多屬此類）。54復合材料目前狀況１）玻璃鋼和樹脂基復合材料

非常成熟、廣泛的應用

２）金屬基復合材料

開發(fā)階段、某些結構件的關鍵部位

３）陶瓷基復合材料及功能復合材料等

尚處于研究階段、有不少科學技術問題有待解決55第一章概論1.1復合材料的定義1.2復合材料的命名1.3復合材料的分類1.4復合材料的組成1.5復合材料的基本性能1.6復合材料發(fā)展概況56思考題根據(jù)復合材料的定義，試舉一種以金屬、陶瓷或高分子為基體的復合材料，并簡要說明其特性。用經(jīng)過選擇的、含一定數(shù)量比的兩種或兩種以上的組分（或稱組元），通過人工復合、組成多相、三維結合且各相之間有明顯界面的、具有特殊性能的材料。571.4復合材料的組成結構復合材料是由基體、增強體和兩者之間的界面組成，復合材料的性能則取決于增強體與基體的比例以及三個組成部分的性能。要盡可能避免形成薄弱環(huán)節(jié)！58水桶效應594.1.1復合材料的基體金屬材料60金屬鍵共有價電子→電子云→鍵無方向性和飽和性6162鋁合金相圖（局部）63國產(chǎn)昆侖發(fā)動機鈦合金鎳基高溫合金鋼鐵材料64高溫合金基體的力學性能

65★鎳基合金：用來制造使用溫度更高的、受力苛刻的熱端部件，如渦輪葉片、導向葉片、燃燒室等?！镡捇邷睾辖饛V泛用作導向葉片，具有良好的抗熱腐蝕性和抗冷熱疲勞性能。

66金屬材料的基本特點強度高、韌性好、導電導熱、不容易老化、容易加工變形、易于回收利用。金屬具有特有的金屬光澤。缺點：耐腐蝕性相對較差、耐高溫性能比較差。6768

69高分子材料70非金屬原子共有電子而構成大分子材料稱為高分子材料。每個大分子由許多結構相同的單元相互連接而成，因此高分子材料又稱為聚合物。高分子材料具有較高的強度、良好的塑性、較強的耐腐蝕性、較好的絕緣性和低密度等優(yōu)良性能。71聚合物包括：熱固性聚合物和熱塑性聚合物。熱固性聚合物通常為分子量較小的液態(tài)或固態(tài)預聚體，經(jīng)加熱或加固化劑發(fā)生交聯(lián)化學反應并經(jīng)過凝膠化和固化階段后，形成不溶、不熔的三維網(wǎng)狀高分子。主要包括：環(huán)氧、酚醛、雙馬、聚酰亞胺樹脂等。具有耐熱性好、剛度大、電性能、加工性能和尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點。7273游艇設計74熱塑性聚合物：是一類線形或有支鏈的固態(tài)高分子，可溶可熔，可反復加工而無化學變化。包括各種通用塑料（聚丙烯、聚氯乙烯等）、工程塑料（尼龍、聚碳酸酯等）和特種耐高溫聚合物（聚酰胺、聚醚砜、聚醚醚酮等）。這類高分子分非晶（或無定形）和結晶兩類。通常結晶度在20-85%之間。具有質(zhì)輕、比強度高、電絕緣、化學穩(wěn)定性、耐磨潤滑性好，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。與熱固性聚合物相比，具有明顯的力學松弛現(xiàn)象；在外力作用下形變大；具有相當大的斷裂延伸率；抗沖擊性能較好。75陶瓷材料76陶瓷是金屬與非金屬的固體化合物，以離子鍵（如MgO、Al2O3）、共價鍵（金剛石、Si3N4、BN）以及離子鍵和共價鍵的混合鍵結合在一起。陶瓷材料的顯微結構通常由晶相、玻璃相和氣相（孔）等不同的相組成。77優(yōu)點：陶瓷材料具有熔點高、硬度大、化學穩(wěn)定性好、耐高溫、耐磨損、耐氧化和腐蝕、比重小強度和模量高等優(yōu)點，可在各種苛刻的環(huán)境下工作；另一方面，陶瓷材料在磁、電、光、熱等方面的性能和用途具有多樣性和可變性，是非常重要的功能材料。陶瓷材料的致命弱點：脆性大、韌性差，常因存在裂紋、空隙、雜質(zhì)等缺陷而引起不可預測的災難性后果。

陶瓷材料的基本特點78794.1.2復合材料增強體(Reinforcement)

纖維及其織物、晶須、顆粒等。復合材料增強體的具有如下特點：1、具有很低的密度；2、組成這些化合物的元素都處在元素周期表中的第二、第三周期；3、它們大多數(shù)都是以結合力很強的共價鍵結合；4、具有很高的比強度、比剛度和高溫穩(wěn)定性。80不同復合材料增強體的強度和模量8182ZnO晶須微觀形貌

83SiC顆粒、Al2O3顆粒841.5復合材料的基本性能復合材料的性能取決于組分材料的種類、性能、含量和分布。主要包括：增強體的性能和它的表面物理、化學狀態(tài)；基體的結構和性能；增強體的配置、分布和體積含量。復合材料的性能還取決于復合材料的制造工藝條件、復合方法、零件幾何形狀和使用環(huán)境條件。85復合材料在制造前，基體材料的形狀可以是薄片、粉末、塊體或無定形的流體，它的狀態(tài)可以是固態(tài)、氣態(tài)、熔融態(tài)或半固—半液態(tài)?；w材料在與增強相固結后，基體相在復合材料中就成為包裹增強相的連續(xù)體。因此，基體相也叫做連續(xù)相?；w相具有支撐和保護增強相的作用，在復合材料承受外加載荷時，基體相主要以剪切變形的方式起向增強相分配和傳遞載荷的作用。86復合材料及其增強相的各種形態(tài)纖維狀顆粒狀層狀片狀填充狀87影響復合材料性能的因素

主要取決于增強材料的性能、含量及分布狀況，基體材料的性能、含量，以及它們之間的界面結合情況，作為產(chǎn)品還與成型工藝和結構設計有關。因此，不論對哪一類復合材料，就是同一類復合材料的性能也不是一個定值，而只能給出其主要性能。88復合材料的特性

復合材料是由多種組分的材料組成，許多性能優(yōu)于單一組分的材料。如纖維增強的樹脂基復合材料，具有質(zhì)量輕、強度高、可設計性好、耐化學腐蝕、介電性能好、耐燒蝕及容易成型加工等優(yōu)點。89（１）輕質(zhì)高強，比強度和比剛度高

Ａ、增強體或者基體是密度小的物質(zhì)，或兩者的密度都不高，且都不是完全致密的；Ｂ、增強劑多是強度很高的纖維。

比強度（指強度與密度的比值）和比彈性模量是各類材料中最高的。90例如，普通碳鋼的密度為7.8g/cm3。玻璃纖維增強樹脂基復合材料的密度為1.5~2.0g/cm3，只有普通碳鋼的1/4—1/5，比鋁合金還要輕1/３左右，而機械強度卻能超過普通碳鋼的水平。91若按比強度計算，玻璃纖維增強的樹脂基復合材料不僅超過碳鋼，而且可超過某些特殊合金綱。

碳纖維復合材料、有機纖維復合材料具有比玻璃纖維復合材料更低的密度和更高的強度，因此具有更高的比強度。92(2)可設計性好

復合材料可以根據(jù)不同的用途要求，靈活地進行產(chǎn)品設計，具有很好的可設計性。對于結構件來說，可以根據(jù)受力情況合理布置增強材料，達到節(jié)約材料、減輕質(zhì)量的目的。93對于有耐腐蝕性能要求的產(chǎn)品，設計時可以選用耐腐蝕性能好的基體樹脂和增強材料；對于其他一些性能要求，如介電性能、耐熱性能等，都可以方便地通過選擇合適的原材料來滿足要求。復合材料良好的可設計性還可以最大限度地克服其彈性模量、層間剪切強度低等缺點。94(3)電性能好

復合材料具有優(yōu)良的電性能，通過選擇不同的樹脂基體、增強材料和輔助材料，可以將其制成絕緣材料或?qū)щ姴牧?。例如，玻璃纖維增強的樹脂基復合材料具有優(yōu)良的電絕緣性能，并且在高頻下仍能保持良好的介電性能，因此可作為高性能電機、電器的絕緣材料。95玻璃纖維增強的樹脂基復合材料還具有良好的透波性能，被廣泛地用于制造機載、艦載和地面雷達罩。通過原材料的選擇和適當?shù)某尚凸に嚳梢灾频脤щ姀秃喜牧稀＿@是一種功能復合材料，在冶金、化工和電池制造等工業(yè)領域具有廣泛的應用前景。96(4)耐腐蝕性能好

聚合物基復合材料具有優(yōu)異的耐酸性能、耐海水性能、也能耐堿、鹽和有機溶劑。因此．它是一種優(yōu)良的耐腐蝕材料，用其制造的化工管道、貯罐、塔器等具有較長的使用壽命、極低的維修費用。97(5)熱性能良好玻璃纖維增強的聚合物基復合材料具有較低的導熱系數(shù)，是一種優(yōu)良的絕熱材料。選擇適當?shù)幕w材料和增強材料可以制成耐燒蝕材料和熱防護材料，能有效地保護火箭、導彈和宇宙飛行器在2000℃以上承受用溫、高速氣流的沖刷作用。98(6)工藝性能優(yōu)良

纖維增強的聚合物基復合材料具有優(yōu)良的工藝性能，能滿足各種類型制品的制造需要，特別適合于大型制品、形狀復雜、數(shù)量少制品的制造，99(7)彈性模量

金屬基和陶瓷基復合材料能夠在較高的溫度下長期使用，但是聚合物基復合材料的彈性模量很低。因此，制成的制品容易變形。用碳纖維等高模量纖維作為增強材料可以提高復合材料的彈性模量。另外，通過結構設計也可以克服其彈性模量差的缺點。100

比模量系指在溫度為23±2℃和相對濕度為50±5％的條件下測量的楊氏模量(單位:N.m-2)除以密度(單位:N.m-3)。

楊氏模量就是指表達物體在變形時所受的應力與應變關系的比例常數(shù)。101在彈性范圍內(nèi)大多數(shù)材料服從虎克定律，即變形與受力成正比?？v向應力與縱向應變的比例常數(shù)就是材料的彈性模量E，也叫楊氏模量。橫向應變與縱向應變之比值稱為泊松比μ，也叫橫向變性系數(shù)，它是反映材料橫向變形的彈性常數(shù)。102復合材料的突出優(yōu)點是比強度和比模量（即強度、模量與密度之比）高。比強度和比模量是度量材料承載能力的一個指標，比強度愈高，同一零件的密度愈??；比模量愈高，零件的剛性愈大。103(8)長期耐熱性

金屬基和陶瓷基復合材料能在較高的溫度下長期使用，但是聚合物基復合材料不能在高溫下長期使用，即使耐高溫的聚酰亞胺基復合材料，其長期工作溫度也只能在300℃左右。104(9)老化現(xiàn)象在自然條件下，由于紫外光、濕熱、機械應力、化學侵蝕的作用，會導致復合材料的性能變差，即發(fā)生所謂的老化現(xiàn)象。復合材料在使用過程中發(fā)生老化現(xiàn)象的程度與其組成、結構和所處的環(huán)境有關。105(10)抗疲勞性能好缺陷少的纖維的疲勞抗力很高；基體的塑性好，能消除或減小應力集中區(qū)的大小和數(shù)量。(11)減振能力強復合材料的比模量高，所以它的自振頻率很高，不容易發(fā)生共振而快速脆斷；另外，復合材料是一種非均質(zhì)多相體系，在復合材料中振動衰減都很快。1061.6復合材料發(fā)展概況復合材料發(fā)展簡史：學術界開始使用“復合材料”（compositematerials）一詞大約是在20世紀40年代，當時出現(xiàn)了玻璃纖維增強不飽和聚酯，開辟了現(xiàn)代復合材料的新紀元。107從20世紀60年代開始，開發(fā)出多種高性能纖維。20世紀80年代以后，由于人們豐富了設計、制造和測試等方面的知識和經(jīng)驗