《复合材料工艺与设备》课程教学课件（讲稿）第一章 绪论

第一章绪论武汉理工大学精品课程6

第一章 绪论

1.1复合材料的定义、组成及特点简而言之，复合材料是指将两种或两种以上不同性能的材料，用适当的方法复合而成的一种新材料，其性能比单一材料性能优越。材料界资深专家、两院院十师昌绪在《材料大词典》中给出比较全面完整的定义：复合材料是由有机高分子、无机非金属或金属等几类不同的材料通过复合工艺组合而成的新型材料，它既能保留原组分材料的主要特色，又通过复合效应获得原组分所不具备的特殊性能。可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联。从而获得新的优越性能，与一般材料简单混合有本质的区别。例：玻璃钢、砂浆、混凝土、禽笛等都是复合材料武汉理工大学精品课程

1.1 复合材料的定义、组成及特点 简而言之，复合材料是指将两种或两种以上不同 性能的材料，用适当的方法复合而成的一种新材料， 其性能比单一材料性能优越。 材料界资深专家、两院院士师昌绪在《材料大 词典》中给出比较全面完整的定义：复合材料是由有 机高分子、无机非金属或金属等几类不同的材料通过 复合工艺组合而成的新型材料，它既能保留原组分材 料的主要特色，又通过复合效应获得原组分所不具备 的特殊性能。可以通过材料设计使各组分的性能互相 补充并彼此关联。从而获得新的优越性能，与一般材 料简单混合有本质的区别。 例：玻璃钢、砂浆、混凝土、篱笆等都是复合 材料

复合材料的分类1、按基体材料类型分为聚合物基复合材料（PMC）、金属基复合材料（MMC无机非金属基复合材料，包括陶瓷基复合材料和水泥基复合材料（CMC）等2、按增强材料类型分为玻璃纤维增强复合材料：碳纤维增强复合材料、芳纶（Kevlar）纤维增强复合材料、UHMW-PE纤维增强复合材料等3、按用途分为结构复合材料、功能复合材料、结构功能一体化复合材料武汉理工大乐精品课程

复合材料的分类 1、按基体材料类型分为 聚合物基复合材料（PMC）、金属基复合材料（MMC） 无机非金属基复合材料，包括陶瓷基复合材料和水泥基 复合材料（CMC）等 2、按增强材料类型分为 玻璃纤维增强复合材料；碳纤维增强复合材料、芳纶（K evlar）纤维增强复合材料、UHMW-PE纤维增强复合材 料等 3、按用途分为 结构复合材料、功能复合材料、结构功能一体化复合材 料

复合材料的组成与特点复合材料是一种多相材料。包含三种基本的物理相：基体相：连续相材料增强相：分散相材料界面相：增强相与基体相之间的交界面特点：非均质材料，各向异性：可设计性强。武汉理工大学精品课程S

复合材料的组成与特点 复合材料是一种多相材料。 包含三种基本的物理相： 基体相：连续相材料 增强相：分散相材料 界面相：增强相与基体相之间的交界面 特 点：非均质材料，各向异性； 可设计性强

复合材料的组成与特点PMC（材料与制品）组成关系基体材料产品及结构设计制品增强材料加工工艺辅助材料武汉理工大学精品课程

PMC（材料与制品）组 成关系 复合材料的组成与特点 基体材料 增强材料 辅助材料 制品 产品及结构设计 加工工艺

与传统材料相比，复合材料既是一种材料，也是一种结构，而且材料、结构、功能具有一致性。这种材料和结构特性，只能通过具体的制品才能得以体现大此无论是从事复合材料理论研究，还是工程技术研究的目标都是研制出更能发挥材料特性与效率的制品及制备方法。材料制品结构测试工艺复合材料制品与各要素关系图武漢理工大梁精品课程6

与传统材料相比，复合材料既是一种材料，也是一 种结构，而且材料、结构、功能具有一致性。这种材 料和结构特性，只能通过具体的制品才能得以体现， 因此无论是从事复合材料理论研究，还是工程技术研 究的目标都是研制出更能发挥材料特性与效率的制品 及制备方法。 材 料 结 构 工 艺 测 试 制品 复合材料制品与各要素关系图

基体材料在复合材料中的作用1、粘结作用基体材料作为连续相，把单根纤维粘成一个整体使纤维共同承载。2、均衡载荷、传递载荷在复合材料受力时，力通过基体传给纤维。3、保护纤维在复合材料的生产与应用中，基体可以防止纤维受到磨损、遭受浸蚀武汉理工大梁精品课程6

基体材料在复合材料中的作用 1、粘结作用 基体材料作为连续相，把单根纤维粘成一个整体， 使纤维共同承载。 2、均衡载荷、传递载荷 在复合材料受力时，力通过基体传给纤维。 3、保护纤维 在复合材料的生产与应用中，基体可以防止纤维受 到磨损、遭受浸蚀

基体材料系统的选配原则基体材料从使用性能、工艺性能以及经济性三方面统筹考虑，择优选用。（1）使用性能（性能）（2）工艺性能（工艺）（3）经济性（成本）重要性次序：使用性能工艺性能>经济性武漢理工大梁精品课程

基体材料系统的选配原则 基体材料从使用性能、工艺性能以及经济性三方面统 筹考虑，择优选用。 （1）使用性能（性能） （2）工艺性能（工艺） （3）经济性（成本） 重要性次序：使用性能＞工艺性能＞经济性

1.2基体材料的基本组分及其作用1、聚合物是基体的主要组分，对复合材料的工艺性能和成型方法起决定作用。如：UP、EP、PP、PVC等2、助剂改进工艺性能、或降低成本。如：固化剂（引发剂/促进剂）、稀释剂、增韧剂（增塑剂）、触变剂、填料和颜料等。武漢理工大梁精品课程6

1.2 基体材料的基本组分及其作用 1、聚合物 是基体的主要组分，对复合材料的工艺性能 和成型方法起决定作用。 如：UP、EP、PP、PVC等。 2、助剂 改进工艺性能、或降低成本。 如：固化剂（引发剂/促进剂）、稀释剂、增 韧剂 （增塑剂）、触变剂、填料和颜料等

1）固化剂（引发剂/促进剂）：固化成形，使聚合物由线型结构变成体型结构。，2）稀释剂：降低树脂粘度。有活性与非活性之分3）增韧剂：降低脆性，提高韧性。有活性与非活性之分。”4）触变剂：提高树脂在静态下的粘度。用于立面成型，5）填料：改善性能，降低成本。·6）颜料：着色。武溪理工大乐精品课程

• 1）固化剂（引发剂/促进剂）：固化成形，使聚合物 由线型结构变成体型结构。 • 2）稀释剂：降低树脂粘度。有活性与非活性之分。 • 3）增韧剂：降低脆性，提高韧性。有活性与非活性之 分。 • 4）触变剂：提高树脂在静态下的粘度。用于立面成型。 • 5）填料：改善性能，降低成本。 • 6）颜料：着色