复合材料力学性能复合材料.pdf

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1、个人资料整理仅限学习使用1/11 复合材料力学性能复合材料百科名片b5E2RGbCAP 橡塑复合材料复合材料(Composite materials，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。p1EanqFDPw 目录历史分类

2、性能成型方法应用江苏新型复合材料产业园展开编辑本段历史复合材料使用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。20 世纪 40 年代，因航空工业的需要，发展了玻璃纤维增强塑料俗称玻璃钢），从此出现了复合材料这一名称。50 年代以后，陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。70 年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，构成各具特色的复合材料。DXDiTa9E3d 个人资料整理仅限学习使用2/11 编辑本段分类复合材料是一种混合物。在很多领域都

3、发挥了很大的作用，代替了很多传统的材料。复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。按其结构特点又分为：纤维复合材料。将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成。如纤维增强塑料、纤维增强金属等。夹层复合材料。由性质不同的表面材料和芯材组合而成。通常面材强度高、薄；芯材质轻、强度低，但具有一定刚度和厚度。分为实心夹层和蜂窝夹层两种。细粒复合材料。将硬质细粒均匀分布于基体中，如弥散强化合金、金属陶瓷等。混杂复合材料。由两种或两种以上增强相材料混杂于一种基体相材料中构成。与普通单增强相复合材料比，其冲击强度、疲劳强度和断裂韧性显著提高，并具有特殊的热膨胀性能。分

4、为层内混杂、层间混杂、夹芯混杂、层内层间混杂和超混杂复合材料。RTCrpUDGiT 60 年代，为满足航空航天等尖端技术所用材料的需要，先后研制和生产了以高性能纤维如碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维等）为增强材料的复合材料，其比强度大于 4106 厘 M、机敏复合材料具有感觉、处理和执行功能，能适应环境变化的功能复合材料）、仿生复合材料、隐身复合材料等。xHAQX74J0X 编辑本段性能复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。其特点是比重小、比强度和比模量大。例如碳纤维与环氧树脂复合的材料，其比强度和比模量均比钢和铝合金大数倍，还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐

5、蠕变、消声、电绝缘文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R

6、8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编

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11、9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6个人资料整理仅限学习使用3/11 等性能。石墨纤维与树脂复合可得到膨胀系数几乎等于零的材料。纤维增强材料的另一个特点是各向异性，因此可按制件不同部位的

12、强度要求设计纤维的排列。以碳纤维和碳化硅纤维增强的铝基复合材料，在500 时仍能保持足够的强度和模量。碳化硅纤维与钛复合，不但钛的耐热性提高，且耐磨损，可用作发动机风扇叶片。碳化硅纤维与陶瓷复合，LDAYtRyKfE Zzz6ZB2Ltk 再生树脂复合材料使用温度可达1500，比超合金涡轮叶片的使用温度1100）高得多。碳纤维增强碳、石墨纤维增强碳或石墨纤维增强石墨，构成耐烧蚀材料，已用于航天器、火箭导弹和原子能反应堆中。非金属基复合材料由于密度小，用于汽车和飞机可减轻重量、提高速度、节约能源。用碳纤维和玻璃纤维混合制成的复合材料片弹簧，其刚度和承载能力与重量大5 倍多的钢片弹簧相当。dvzf

13、vkwMI1 编辑本段成型方法复合材料的成型方法按基体材料不同各异。树脂基复合材料的成型方法较多，有手糊成型、喷射成型、纤维缠绕成型、模压成型、拉挤成型、RTM 成型、热压罐成型、隔膜成型、迁移成rqyn14ZNXI EmxvxOtOco 复合材料电缆支架型、反应注射成型、软膜膨胀成型、冲压成型等。金属基复合材料成型方法分为固相成型法和液相成型法。前者是在低于基体熔点温度下，通过施加压力实现成型，包括扩散焊接、粉末冶金、热轧、热拔、热等静压和爆炸焊接等。后者是将基体熔化后，充填到增强体材料中，包括传统铸造、真空吸铸、真空反压铸造、挤压铸造及喷铸等、陶瓷基复合材料的成型方法主要有固相烧结、化学气

14、相浸渗成型、化学气相沉积成型等。SixE2yXPq5 文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4

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21、好，比强度、比刚度高，可用于制造飞机机翼和前机身、卫星天线及其支撑结构、太阳能电池翼和外壳、大型运载火箭的6ewMyirQFL kavU42VRUs verton复合材料壳体、发动机壳体、航天飞机结构件等。汽车工业。由于复合材料具有特殊的振动阻尼特性，可减振和降低噪声、抗疲劳性能好，损伤后易修理，便于整体成形，故可用于制造汽车车身、受力构件、传动轴、发动机架及其内部构件。化工、纺织和机械制造领域。有良好耐蚀性的碳纤维与树脂基体复合而成的材料，可用于制造化工设备、纺织机、造纸机、复印机、高速机床、精密仪器等。医学领域。碳纤维复合材料具有优异的力学性能和不吸收X 射线特性，可用于制造医用X 光机和

22、矫形支架等。碳纤维复合材料还具有生物组织相容性和血液相容性，生物环境下稳定性好，也用作生物医学材料。此外，复合材料还用于制造体育运动器件和用作建筑材料等。y6v3ALoS89 复合材料的发展和应用M2ub6vSTnP 复合材料电缆支架复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U

23、9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK

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25、8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编

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30、以和金属匹敌。因此，碳纤维、硼纤维等增强复合材料相继问世，使高分子复合材料家族更加完备，已经成为众多产业的必备材料。目前全世界复合材料的年产量已达550 多万吨，年产值达1300 亿美元以上，若将欧、美的军事航空航天的高价值产品计入，其产值将更为惊人。从全球范围看，世界复合材料的生产主要集中在欧美和东亚地区。近几年欧美复合材料产需均持续增长，而亚洲的日本则因经济不景气，发展较为缓慢，但中国尤其是中国内地的市场发展迅速。据世界主要复合材料生产商PPG 公司统计，2000 年欧洲的复合材料全球占有率约为32%，年产量约200 万吨。与此同时，美国复合材料在20 世纪 90 年代年均增长率约为美国G

31、DP 增长率的2 倍，达到4%6%。2000 年，美国复合材料的年产量达170 万吨左右。特别是汽车用复合材料的迅速增加使得美国汽车在全球市场上重新崛起。亚洲近几年复合材料的发展情况与政治经济的整体变化密切相关，各国的占有率变化很大。总体而言，亚洲的复合材料仍将继续增长，2000 年的总产量约为145 万吨，预计2005 年总产量将达180 万吨。eUts8ZQVRd 从应用上看，复合材料在美国和欧洲主要用于航空航天、汽车等行业。2000 年美国汽车零件的复合材料用量达14.8 万吨，欧洲汽车复合材料用量到2003 年估计可达10.5 万吨。而在日本，复合材料主要用于住宅建设，如卫浴设备等，此

32、类产品在2000年的用量达7.5 万吨，汽车等领域的用量仅为2.4 万吨。不过从全球范围看，汽车工业是复合材料最大的用户，今后发展潜力仍十分巨大，目前还有许多新技术正在开发中。例如，为降低发动机噪声，增加轿车的舒适性，正着力开发两层冷轧板间粘附热塑性树脂的减振钢板；为满足发动机向高速、增压、高负荷方向发展的要求，发动机活塞、连杆、轴瓦已开始应用金属基复合材料。为满足汽车轻量化要求，必将会有越来越多的新型复合材料将被应用到汽车制造业中。与此同时，随着近年来人们对环保问题的日益重视，高分子复合材料取代木材方面的应用也得到了进一步推广。例如，用植物纤维与废塑料加工而成的复合材料，在北美已被大量用作托

33、盘和包装箱，用以替代木制产品；而可降解复合材料也成为国内外开发研究的重点。sQsAEJkW5T 另外，纳M 技术逐渐引起人们的关注，纳M 复合材料的研究开发也成为新的热点。以纳 M 改性塑料，可使塑料的聚集态及结晶形态发生改变，从而使之具有新的性能，在克服传统材料刚性与韧性难以相容的矛盾的同时，大大提高了材料的综合性能。GMsIasNXkA 树脂基复合材料的增强材料树脂基复合材料采用的增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等。玻璃纤维文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U

34、9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK

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40、R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6个人资料整理仅限学习使用6/11 目前用于高性能复合材料的玻璃纤维主要有高强度玻璃纤维、石英玻璃纤维和高硅氧玻璃纤维等。由于高强度玻璃纤维性价比较高，因此增长率也比较快，年增长率达到10%以上。高强度玻璃纤维复合材料不仅应用在军用方面，近年来民用产品也有广泛应用，如防弹头盔、防弹服、直升飞机机翼、预警机雷

41、达罩、各种高压压力容器、民用飞机直板、体育用品、各类耐高温制品以及近期报道的性能优异的轮胎帘子线等。石英玻璃纤维及高硅氧玻璃纤维属于耐高温的玻璃纤维，是比较理想的耐热防火材料，用其增强酚醛树脂可制成各种结构的耐高温、耐烧蚀的复合材料部件，大量应用于火箭、导弹的防热材料。迄今为止，我国已经实用化的高性能树脂基复合材料用的碳纤维、芳纶纤维、高强度玻璃纤维三大增强纤维中，只有高强度玻璃纤维已达到国际先进水平，且拥有自主知识产权，形成了小规模的产业，现阶段年产可达500 吨。TIrRGchYzg 碳纤维碳纤维具有强度高、模量高、耐高温、导电等一系列性能，首先在航空航天领域得到广泛应用，近年来在运动器具

42、和体育用品方面也广泛采用。据预测，土木建筑、交通运输、汽车、能源等领域将会大规模采用工业级碳纤维。19972000年间，宇航用碳纤维的年增长率估计为31%，而工业用碳纤维的年增长率估计会达到130%。我国的碳纤维总体水平还比较低，相当于国外七十年代中、末期水平，与国外差距达20 年左右。国产碳纤维的主要问题是性能不太稳定且离散系数大、无高性能碳纤维、品种单一、规格不全、连续长度不够、未经表面处理、价格偏高等。7EqZcWLZNX 芳纶纤维20 世纪 80 年代以来，荷兰、日本、前苏联也先后开展了芳纶纤维的研制开发工作。日本及俄罗斯的芳纶纤维已投入市场，年增长速度也达到20%左右。芳纶纤维比强度

43、、比模量较高，因此被广泛应用于航空航天领域的高性能复合材料零部件如火箭发动机壳体、飞机发动机舱、整流罩、方向舵等）、舰船如航空母舰、核潜艇、游艇、救生艇等）、汽车如轮胎帘子线、高压软管、摩擦材料、高压气瓶等）以及耐热运输带、体育运动器材等。lzq7IGf02E 超高分子量聚乙烯纤维超高分子量聚乙烯纤维的比强度在各种纤维中位居第一，尤其是它的抗化学试剂侵蚀性能和抗老化性能优良。它还具有优良的高频声纳透过性和耐海水腐蚀性，许多国家已用它来制造舰艇的高频声纳导流罩，大大提高了舰艇的探雷、扫雷能力。除在军事领域，在汽车制造、船舶制造、医疗器械、体育运动器材等领域超高分子量聚乙烯纤维也有广阔的应用前景。

44、该纤维一经问世就引起了世界发达国家的极大兴趣和重视。zvpgeqJ1hk 热固性树脂基复合材料热固性树脂基复合材料是指以热固性树脂如不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基酯树脂等为基体，以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等为文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z8N5G1R1 HO4R10Z5U9M5 ZK6J9M1R8R6文档编码:CB10Z

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