济南大学：《复合材料》第七章 复合材料的复合原则及界面

第七章 复合材料的复合原则及界面

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第一节复合原则 要想制备一种好的复合材料,首先应 根据所要求的性能进行设计,这样才能成 功地制备出性能理想的复合材料。 复合材料的设计应遵循的原则如下:

2 要想制备一种 ，首先应 根据所要求的性能进行设计，这样才能成 功地制备出性能理想的复合材料。 复合材料的设计应 如下：

材料组元的选择 挑选最合适的材料组元尤为重要。 在选择材料组元时,首先应明确各组 元在使用中所应承担的功能,也就是说, 必须明确对材料性能的要求

3 挑选最合适的 尤为重要。 在选择材料组元时，首先应明确 ，也就是说， 必须明确对材料性能的要求

对材料组元进行复合,即要求复合后 材料达到如下性能,如高强度、高刚度、 高耐蚀、耐磨、耐热或其它的导电、传热 等性能或者某些综合性能如既高强又耐蚀、 耐热

4 对 ，即要求复合后 材料达到如下性能，如高强度、高刚度、 高耐蚀、耐磨、耐热或其它的导电、传热 等性能或者某些综合性能如既高强又耐蚀、 耐热

因此,必须根据复合材料所需的性能来 选择组成复合材料的基体材料和增强材料。 例如,若所设计的复合材料是用作结构 件,则复合的目的就是要使复合后材料具有 最佳的强度、刚度和韧性等

5 因此，必须根据 来 选择组成复合材料的 和 。 例如，若所设计的复合材料是 ，则复合的目的就是要使复合后材料具有 最佳的强度、刚度和韧性等

因此,设计结构件复合材料时,首先必 须明确其中一种组元主要起承受载荷的作用, 它必须具有高强度和高模量。这种组元就是 所要选择的增强材料; 而其它组元应起传递载荷及协同的作用, 而且要把增强材料粘结在一起,这类组元就 是要选的基体材料

6 因此，设计 时，首先必 须明确其中 ， 它必须具有高强度和高模量。这种组元就是 所要选择的 ； 而其它组元应起 ， 而且要把增强材料粘结在一起，这类组元就 是要选的

其次,除考虑性能要求外,还应考虑组 成复合材料的各组元之间的相容性,这包括 物理、化学、力学等性能的相容,使材料各 组元彼此和谐地共同发挥作用 在任何使用环境中,复合材料的各组元 之间的伸长、弯曲、应变等都应相互或彼此 协调一致

7 其次，除考虑 外，还应考虑组 成复合材料的 ，这包括 物理、化学、力学等性能的相容，使材料各 组元彼此和谐地共同发挥作用。 在任何使用环境中，复合材料的各组元 之间的 、 、 等都应相互或彼此 协调一致

第三,要考虑复合材料各组元之间的浸润 性,使增强材料与基体之间达到比较理想的具 有一定结合强度的界面。 适当的界面结合强度不仅有利于提高材料 的整体强度,更重要的是便于将基体所承受的 载荷通过界面传递给增强材料,以充分发挥其 增强作用

8 第三，要考虑复合材料 ，使增强材料与基体之间达到比较理想的具 有一定结合强度的界面。 适当的 不仅有利于提高材料 的整体强度，更重要的是便于将基体所承受的 载荷通过界面传递给增强材料，以充分发挥其 增强作用

若结合强度太低,界面很难传递载荷, 不能起潜在材料的作用,影响复合材料的整 体强度; 但结合强度太高也不利,它遏制复合材 料断裂对能量的吸收,易发生脆性断裂。 除此之外,还应联系到整个复合材料的 结构来考虑

9 若 ，界面很难传递载荷， 不能起潜在材料的作用，影响复合材料的整 体强度； 但 也不利，它遏制复合材 料断裂对能量的吸收，易发生 。 除此之外，还应联系到整个复合材料的 结构来考虑

具体到颗粒和纤维增强复合材料来 说,增强效果与颗粒或纤维的体积含量 直径、分布间距及分布状态有关。 颗粒和纤维增强复合材料的设计原则 如下:

10 具体到 和 增强复合材料来 说， 与颗粒或纤维的 、 、 及 有关。 颗粒和纤维增强复合材料的设计原则 如下：