第一章-復(fù)合材料概述課件

復(fù)合材料學(xué)復(fù)合材料學(xué)1前言40學(xué)時參考教材：1《復(fù)合材料概論》王榮國等編著哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社前言40學(xué)時2課外讀物1.《復(fù)合材料》主編：吳人潔,天津大學(xué)出版社2.其它復(fù)合材料教科書3.相關(guān)文獻(xiàn)資料查閱課外讀物1.《復(fù)合材料》3目錄復(fù)合材料的發(fā)展概況；復(fù)合材料的定義和分類；復(fù)合材料的性能特點

第一章緒論目錄復(fù)合材料的發(fā)展概況；第一章緒論4目錄金屬材料；聚合物材料；陶瓷材料；無機(jī)膠凝材料。第二章復(fù)合材料的基體材料

目錄金屬材料；第二章復(fù)合材料的基體材料5目錄玻璃纖維及其制品；碳纖維；芳綸纖維（有機(jī)纖維）；其它纖維。第三章復(fù)合材料的增強(qiáng)材料目錄第三章復(fù)合材料的增強(qiáng)材料6目錄第四章復(fù)合材料的界面概述復(fù)合材料的界面增強(qiáng)材料的表面處理目錄第四章復(fù)合材料的界面7目錄聚合物基復(fù)合材料的種類和性能；聚合物基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計；聚合物基復(fù)合材料成型加工技術(shù)；聚合物基復(fù)合材料的應(yīng)用。第五章聚合物基復(fù)合材料目錄聚合物基復(fù)合材料的種類和性能；第五章聚合物基8目錄金屬基復(fù)合材料的種類和基本性能；鋁基復(fù)合材料；鎳基復(fù)合材料；鈦基復(fù)合材料；石墨纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料。第六章金屬基復(fù)合材料

目錄金屬基復(fù)合材料的種類和基本性能；第六章金屬基9目錄陶瓷基復(fù)合材料的種類和基本性能；陶瓷基復(fù)合材料的成型加工技術(shù)；陶瓷基復(fù)合材料的應(yīng)用。第七章陶瓷基復(fù)合材料

目錄陶瓷基復(fù)合材料的種類和基本性能；第七章陶瓷基10目錄碳/碳復(fù)合材料；混雜纖維復(fù)合材料第八章先進(jìn)復(fù)合材料簡介目錄碳/碳復(fù)合材料；第八章先進(jìn)復(fù)合材料簡介11一種材料在某一方面的性能可能是優(yōu)異的。很多材料的性能已經(jīng)得到了充分的發(fā)展，繼續(xù)提高只能是通過復(fù)合。單一材料追求高性能價格很高，復(fù)合可以降低成本。復(fù)合技術(shù)是獲得高性能低成本材料的必由之路，發(fā)揮各自組元的性能優(yōu)勢獲得良好的綜合性能1.1復(fù)合材料的發(fā)展概況緒論一種材料在某一方面的性能可能是優(yōu)異的。復(fù)合技術(shù)是12塑料：低密度、易成型和連接；熱穩(wěn)定性差、力學(xué)性能一般陶瓷：低密度、熱穩(wěn)定性好、耐腐蝕、磨蝕、磨損性能好；脆；成型、加工難金屬：良好熱穩(wěn)定性、高力學(xué)性能和韌性、好成型和連接性；高溫持久性差；高密度；低模量。緒論塑料：低密度、易成型和連接；熱穩(wěn)定性差、力學(xué)性能一般緒13緒論竹子、木材、龜殼和鮑魚殼等自然界生成的天然復(fù)合材料天然復(fù)合材料混凝土、土墻：原始復(fù)合材料漆器：復(fù)合材料(膠為粘結(jié)劑，麻為增強(qiáng)體)不同尺度材料的復(fù)合緒論不同尺度材料的復(fù)合14木材：天然復(fù)合材料（纖維素纖維+聚多糖木質(zhì)素）自然復(fù)合：廣義地講，天然材料均處于復(fù)合狀態(tài)原始復(fù)合：性能不能充分發(fā)揮（第一階段）提純合成：挖掘材料潛能（第二階段）人為復(fù)合：發(fā)揮聯(lián)合優(yōu)勢（第三階段）緒論木材：天然復(fù)合材料（纖維素纖維+聚多糖木質(zhì)素）緒論15復(fù)合材料的定義：復(fù)合材料是指兩種或兩種以上物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)組合而成的一種多相固體材料。

復(fù)合材料各個組分相之間不是簡單的加和，而是在總體性能和結(jié)構(gòu)上有著重要的改進(jìn)。復(fù)合材料既可以保持原材料的某些特點，有能發(fā)揮組合后的新特性。復(fù)合材料的定義：復(fù)合材料是指兩種或兩種以上物理和化學(xué)性16復(fù)合材料應(yīng)滿足下面三個條件：（1）組元含量大于5%；（2）復(fù)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。復(fù)合材料應(yīng)滿足下面三個條件：17基體成形和防護(hù)增強(qiáng)體承載界面?zhèn)髁?fù)合材料三大要素及其作用基體成形和防護(hù)復(fù)合材料三大要素及其作用18增強(qiáng)體承載這就是現(xiàn)代復(fù)合材料的最大特點增強(qiáng)體承受90%以上的載荷增強(qiáng)體承載這就是現(xiàn)代復(fù)合材料的最大特點19基體材料成形和防護(hù)作用兩個方面：傳遞載荷到增強(qiáng)體上保護(hù)增強(qiáng)體不受環(huán)境的有害影響基體材料成形和防護(hù)作用兩個方面：20界面?zhèn)髁?/p>

載荷只能施加在基體上，只有通過界面才能傳遞到增強(qiáng)體上。所以界面是傳遞載荷的橋梁。界面性質(zhì)與界面結(jié)合強(qiáng)度對復(fù)合材料性能影響很大。增強(qiáng)體與基體必然發(fā)生某種作用關(guān)系，以結(jié)合強(qiáng)度表現(xiàn)出來，所以復(fù)合原理重點是界面設(shè)計。界面?zhèn)髁?1界面結(jié)合力界面結(jié)合強(qiáng)度化學(xué)結(jié)合機(jī)械結(jié)合物理結(jié)合摩擦力，與摩擦系數(shù)及熱膨脹失配引起的纖維徑向壓應(yīng)力有關(guān)分子間力，與組成界面兩相分子的體積及晶格間距差等有關(guān)反應(yīng)結(jié)合力，與化學(xué)反應(yīng)程度及所生成界面相的特性有關(guān)界面結(jié)合力界面結(jié)合強(qiáng)度化學(xué)機(jī)械物理摩擦力，與摩擦系數(shù)及熱膨脹22根據(jù)基體的種類分為：聚合物基復(fù)合材料(PMCPolymerMatrixComposite)金屬基復(fù)合材料(MMCMetalMatrixComposite)陶瓷基復(fù)合材料(CMCCeramicMatrixComposite),碳碳復(fù)合材料(Carbon/Carbon)金屬間化合物基復(fù)合材料(IMMCIntermetallicMatrixComposite)1.2復(fù)合材料分類根據(jù)基體的種類分為：1.2復(fù)合材料分類23根據(jù)增強(qiáng)體的形貌分類分為：顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料晶須增強(qiáng)復(fù)合材料短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料混雜纖維增強(qiáng)復(fù)合材料三向編織復(fù)合材料根據(jù)增強(qiáng)體的形貌分類分為：24根據(jù)界面可以分為：彈性界面彈性界面彈性界面塑性界面根據(jù)復(fù)合材料的性能用途分為：結(jié)構(gòu)復(fù)合材料綜合力學(xué)性能功能復(fù)合材料多種功能耦合結(jié)構(gòu)功能復(fù)合材料結(jié)構(gòu)功能一體根據(jù)界面可以分為：251.3復(fù)合材料的基本性能1）綜合各組成材料的優(yōu)點2）可按需要進(jìn)行設(shè)計和制造3）可制成所需形狀產(chǎn)品，減少后加工1.3復(fù)合材料的基本性能261.3.1復(fù)合材料的性能特點1聚合物基復(fù)合材料的特點2金屬基復(fù)合材料的性能特點3陶瓷基復(fù)合材料的性能特點1.3.1復(fù)合材料的性能特點1聚合物基復(fù)合材料的特點271.4復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)復(fù)合材料是非均質(zhì)材料復(fù)合材料不僅是材料，更確切地說是結(jié)構(gòu)復(fù)合材料力學(xué)性能的研究其實是結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究研究分微觀力學(xué)和宏觀力學(xué)兩部分

微觀力學(xué)主要研究纖維、基體組分性能與單層板性能之間的關(guān)系。宏觀力學(xué)主要研究層合板的剛度與強(qiáng)度分析、溫濕環(huán)境的影響等。1.4復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)復(fù)合材料是非均質(zhì)材料28三個結(jié)構(gòu)層次一次結(jié)構(gòu)：有基體和增強(qiáng)體復(fù)合而成的單層材料

其性能主要取決于組分材料的力學(xué)性能、相幾何（各相材料的形狀、分布、含量）和界面區(qū)的性能。二次結(jié)構(gòu)：有單層材料層合而成的層合體。

其力學(xué)性能取決于單層材料的力學(xué)性能和鋪層幾何（各單層的厚度、鋪設(shè)方向、鋪層序列）三次結(jié)構(gòu)：工程結(jié)構(gòu)或產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

其力學(xué)性能取決于層合體的力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)幾何三個結(jié)構(gòu)層次一次結(jié)構(gòu)：有基體和增強(qiáng)體復(fù)合而成的單層材料29這三個層次的設(shè)計互相影響，互