上海交通大学：《材料与文明》课程教学资源（课件讲义）7. Composite

上游文通大学 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1896 1935 1987 2006 材料与文明 -复合材料 赵冰冰 2015

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 1896 1935 1987 2006 材料与文明 --复合材料 赵冰冰 2015

图 材料种类 特性 金属材料 强度大，易腐蚀 复合材料 无机非金属材料 硬度大，脆性大 Composite material 高分子材料 质量轻，易老化 材料科学与工程学院 2 School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 材料种类 特性 金属材料 强度大，易腐蚀 无机非金属材料 硬度大，脆性大 高分子材料 质量轻，易老化 复合材料 Composite material 2

图 燕子窝：泥土-草复合材料 材料科学与工程学院 3 School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 燕子窝：泥土-草复合材料 3

国 我们住在复合材料里 水泥 硅酸盐 结晶 非晶体 沙子 混凝土 钢筋 钢筋混凝土 材料科学与工程学院 4 School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 我们住在复合材料里 4

复合材料的定义 复合材料的特点 √多相：至少两相； √独立性：相是独立的，组成和性能独立； √复合效益：具备不同于组成相的独特的性能或是效益； √固相：复合产物为固相； 可设计性：组成和性能具有可设计性。 悬浮液、气溶胶、雾等含有气相或是液相的多相体系不能 称之为复合材料。 材料科学与工程学院 5 School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 复合材料的特点 悬浮液、气溶胶、雾等含有气相或是液相的多相体系不能 称之为复合材料。 多相: 至少两相； 独立性 ：相是独立的，组成和性能独立； 复合效益：具备不同于组成相的独特的性能或是效益； 固相 ： 复合产物为固相； 可设计性：组成和性能具有可设计性。 复合材料的定义 5

几个实例 复合材料=增强材料+基体 骨=胶原质+磷灰石 Nacre layer organic layer on a pearl (conchiolin) 贝壳=碳酸钙+基质胶原 CaCO3 Collagen molecule cology 306 (aragonite crystals) Cancellous bone Collagen Collagen Lamella fibril fiber Cortical bone Bone Osteon Haversian Crystals canal 0.5um H I nm 10-500μm 37μm Microstructure Nanostructure Macrostructure Sub-microstructure Sub-nanostructure

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 复合材料 = 增强材料 + 基体 骨＝胶原质 + 磷灰石 贝壳＝碳酸钙+基质胶原 几个实例 6

系 在民用工业如机械工业、交通运输、建筑工业以及生物医 学、体育等领域，由于复合材料的优异性能都已得到和正 在得到广泛的应用。 幕关温7跟奖 玻璃钢（纤维强化塑料）建筑材料用于上海东方明珠电视塔大堂装潢（左） 复合材料（玻璃钢）制作的渔船（右） 材料科学与工程学院 7 School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 在民用工业如机械工业、交通运输、建筑工业以及生物医 学、体育等领域，由于复合材料的优异性能都已得到和正 在得到广泛的应用。 玻璃钢(纤维强化塑料)建筑材料用于上海东方明珠电视塔大堂装潢(左) 复合材料(玻璃钢)制作的渔船 （右） 7

安装在某边防部队的两台10KW风力发电机并联机组 风力发电机叶片 用复合材料 材料科学与工程学院 8 School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 风力发电机叶片 用复合材料 8

© 金属基复合材料在直升飞机中的应用 〔用作旋翼支架) (美国DWA公司提供) 材料科学与工程学院 9 School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 9

图 美国F-22猛禽战机 机身材料重量比：42%钛合 金，23%复合材料，15%铝 合金，20%其它 材料科学与工程学院 10 School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 美国F-22猛禽战机 机身材料重量比：42%钛合 金，23%复合材料，15%铝 合金，20%其它 10