北京工业大学：《材料科学与工程导论》课程教学资源（PPT课件讲稿）第六章 复合材料

第六章:复合材料

第六章：复合材料

本章主要内容 ■复合材料概述 ■复合材料的基本理论 ■金属基复合材料 陶瓷基复合材料

复合材料的基本理论 金属基复合材料 陶瓷基复合材料 本章主要内容 复合材料概述

什么是复合材料? 复合材料是由两种或两种以上物理、化学、 力学性能不同的物质,经人工组合而成的多 相固体材料

什么是复合材料？ 复合材料是由两种或两种以上物理、化学、 力学性能不同的物质，经人工组合而成的多 相固体材料

复合材料的种类 金属基复合材料 结构复合材料 陶瓷基复合材料 树脂基复合材料 复合材料 水泥基复合材料 导电导磁复合材料 功能复合材料 阻尼吸声复合材料 屏蔽功能复合材料 摩擦磨损复合材料

复合材料的种类 复合材料 结构复合材料 功能复合材料 金属基复合材料 陶瓷基复合材料 树脂基复合材料 水泥基复合材料 导电导磁复合材料 阻尼吸声复合材料 屏蔽功能复合材料 摩擦磨损复合材料

复合材料的性能特点 比强度和比弹性模量高 抗疲劳与断裂安全性能好 大量的增强纤维对裂纹的扩展起到阻碍作用 良好的减震性能 纤维增强复合材料具有较高的自震频率。不易产 生共振现象,具有一定的藏震作用 良好的高温性能 增强纤维的熔点都很高,并且在高温下仍具有较 高的强度

复合材料的性能特点 比强度和比弹性模量高 抗疲劳与断裂安全性能好 良好的减震性能 良好的高温性能 大量的增强纤维对裂纹的扩展起到阻碍作用 纤维增强复合材料具有较高的自震频率，不易产 生共振现象，具有一定的减震作用 增强纤维的熔点都很高，并且在高温下仍具有较 高的强度

纤维增强复合材料的纤维种类 纤维增强复合材料中主要的新型纤维与晶须有 碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、氧化铝 纤维以及碳化硅晶须、氧化铝晶须等。 这些纤维与晶须的主要特点是 密度低、强度高、弹性模量高、线膨胀系数小等 特点

纤维增强复合材料的纤维种类 纤维增强复合材料中主要的新型纤维与晶须有： 碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、氧化铝 纤维以及碳化硅晶须、氧化铝晶须等。 这些纤维与晶须的主要特点是： 密度低、强度高、弹性模量高、线膨胀系数小等 特点

复合材料的发展趋势 1。由宏观复合向微观复合发展 微纤增强复合材料、纳米复合材料、分子复合材料 2。向多元混杂复合和超混杂复合发展 例如两种纤维的复合应用,两种基体的复合应用等 3。由结构复合为主向结构复合与功能 复合并重的方向发展 功能复合材料的开发与应用等

复合材料的发展趋势 1。由宏观复合向微观复合发展 微纤增强复合材料、纳米复合材料、分子复合材料 2。向多元混杂复合和超混杂复合发展 例如两种纤维的复合应用，两种基体的复合应用等 3。由结构复合为主向结构复合与功能 复合并重的方向发展 功能复合材料的开发与应用等

复合材料的发展趋势 4。由被动复合向主动复合材料发展 所谓被动就是指在外界作用下材料只能被动承受某种 作用或作出某种反应。主动材料就是指具备能自诊断、 自适应和自修补作用材料。 5。由常规设计向仿生设计方向发展 仿生设计就是利用某种生物体的特征,设计材料。 仿生设计可以参照生物体的功能机制设计出新的 功能材料

复合材料的发展趋势 4。由被动复合向主动复合材料发展 所谓被动就是指在外界作用下材料只能被动承受某种 作用或作出某种反应。主动材料就是指具备能自诊断、 自适应和自修补作用材料。 5。由常规设计向仿生设计方向发展 仿生设计就是利用某种生物体的特征，设计材料。 仿生设计可以参照生物体的功能机制设计出新的 功能材料

复合材料的基本理论 复合原理 1。纤维增强复合材料的复合原理 外载荷与纤维方向一致 FC=OCAC= OAf +omA =o+omVm。→E=EV+ EvMs 条件是复合材料中基体是连续的、均匀的,纤维的性质和 直径都是均匀的,且平行连续排列,同时纤维与基体间的 结合为理想结合,在界面上不产生滑移

复合材料的基本理论 复合原理 1。纤维增强复合材料的复合原理 Fc=σcAc = σfAf ＋σmAm。 条件是复合材料中基体是连续的、均匀的，纤维的性质和 直径都是均匀的，且平行连续排列，同时纤维与基体间的 结合为理想结合，在界面上不产生滑移。 σc = σfVf＋σmVm。 Ec = EfVf＋EmVm。 外载荷与纤维方向一致

复合材料的基本理论 复合原理 1。纤维增强复合材料的复合原理 外载荷与纤维方向垂直 oc=Of=Om ECEEVf+Emme 1/ECE V/E+Vm/Emo

复合材料的基本理论 复合原理 1。纤维增强复合材料的复合原理 σc = σf = σm。 εc = εfVf＋εmVm。 1/Ec = Vf/Ef＋Vm/Em。 外载荷与纤维方向垂直