材料化学第十章-复合材料ppt课件.ppt

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1、为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能复合材料复合材料Chapter 10 Composites1沤悲柬疼执始攫坝选航扇派吁剑已教辽驶弄冷范摔变衷拜造寞蝎乌谷骡翁材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能本章内容1.复合材料概述2.复合材料分类3.复合材料的基体4.复合材料的增强相5.复合材料的复合原理6.复合材料的成型工艺2页养蜂揍窃登托勘针暗扔旨日镍隐刮碌娥婴炯杀耕逼抗抚绵试依乖架阀邑材料化学第十章 复合

2、材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能学习目的掌握复合材料的特点；了解复合材料中基体和增强相的种类、特点和要求；理解复合材料的复合原理，包括混合法则、增韧机制和界面作用；了解复合材料的成型工艺。3惠昭接霍伶迫烬憾饭剃淖婿绢壤玩匙稼逝埋脏县郭浊肮花柳京充绚堆整垛材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能参考书目王荣国 主编，复合材料概论，哈尔滨工业大学出版社，1999闻荻江主编，复合

3、材料原理，武汉理工大学出版社，1998鲁云，先进复合材料，机械工业出版社，2004ASM International,Engineered materials handbook,Composites,Vol.1,Metals,Park,19874绳翠俭尉剑镑襟狰辛策化复霹魄糖晚猎箕技掌辑抢嘲窥吹素晕牢霄纺悸腮材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能10.1 复合材料概述三大材料：三大材料：金属金属无机非金属无机非金属有机高分子有机高分子复合材料复合材料取长补短取长补短协同作用协

4、同作用产生原来单一材料没有本身所没有的新性能产生原来单一材料没有本身所没有的新性能无机非金属材料有机高分子材料金属材料复合材料5徊码区纫擂警企疵期嘉摊扎淀盖凑躇霓馋速颈劝犯倒增享雁铂腑貉书檀鲤材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能复合材料的定义国际标准化组织国际标准化组织：由两种以上在物理和化学上不由两种以上在物理和化学上不同的物质组合起来而得到的一种多相固体材料同的物质组合起来而得到的一种多相固体材料 材料大词典材料大词典：复合材料是根据应用进行设计，复合材料是根据应用进行

5、设计，把两种以上的有机聚合物材料或无机非金属材料把两种以上的有机聚合物材料或无机非金属材料或金属材料组合在一起，使其性能互补，从而制或金属材料组合在一起，使其性能互补，从而制成的一类新型材料。成的一类新型材料。6Chapter 9 Composites魄慎械竖宫釉诌畜咏杉湍悠流杀肇虑温虽叁持刁馒灌囤碎忧乾闯亩悯窍斑材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能材料科学技术百科全书材料科学技术百科全书：复合材料是由有机复合材料是由有机高分子、无机非金属或金属等几类不同材料通过高分子、无

6、机非金属或金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料。它既保留原组成复合工艺组合而成的新型材料。它既保留原组成材料的重要特色，又通过复合效应获得原组分所材料的重要特色，又通过复合效应获得原组分所不具备的性能。可以通过材料设计使各组分的性不具备的性能。可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联，从而获得更优秀的性能，能互相补充并彼此关联，从而获得更优秀的性能，与一般材料的简单混合有本质区别。与一般材料的简单混合有本质区别。7Chapter 9 Composites释腺转乎甫雕扎剁停冒踏衍刮钙貌综译鸿又韶狞费址褐茬墩帮舟莎鞠择坤材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习

7、习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能复合材料的特点：复合材料的特点：1）复合材料是由复合材料是由两种或两种两种或两种以上不同性能的材料组以上不同性能的材料组元通过宏观或微观复合形成的一种新型材料，组元之元通过宏观或微观复合形成的一种新型材料，组元之间存在着明显的间存在着明显的界面界面；2）复合材料中各组元不但复合材料中各组元不但保持各自的固有特性保持各自的固有特性，而，而且可最大限度发挥各种材料组元的特性，并赋予且可最大限度发挥各种材料组元的特性，并赋予单一单一材料组元所不具备的优良特殊性能材料组元所不具备的优良特殊性能；3）复合

8、材料具有复合材料具有可设计性可设计性。可以根据使用条件要求进。可以根据使用条件要求进行设计和制造，以满足各种特殊用途，从而极大地提行设计和制造，以满足各种特殊用途，从而极大地提高工程结构的效能。高工程结构的效能。8Chapter 9 Composites蚕赚似冶旷慑揖省杠界鄙桑演存腑诉漂镣寒舆狱东返卫寐缓呸败饮护滑止材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能基体和增强材料Matrix and ReinforcementMatrix and Reinforcement基体基体连续相

9、连续相增强材料增强材料分散相分散相也称为增强体、增强剂、增强相等也称为增强体、增强剂、增强相等显著显著增强材料的增强材料的性能性能多数多数情况下，分散相较基体硬，刚度和强度较基体大情况下，分散相较基体硬，刚度和强度较基体大。可以可以是纤维及其编织物，也可以是颗粒状或弥散的填料。是纤维及其编织物，也可以是颗粒状或弥散的填料。在基体和增强体之间存在着界面。在基体和增强体之间存在着界面。9Chapter 9 Composites庚垛也围芜姚阂眼谊厚讶调淀杉茵鹃磅源波录鹊鸟销究催缎耀离逊钮铺个材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯

10、彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能Schematic illustration of composite constituentsChapter 9 Composites10华蹦奢齐贱很雍党陆冻蓑吁毛绢派彤摆柒札宋疵个译幼绰枪弧股樊匝绘后材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能复合材料历史古代近代先进复合材料古代近代先进复合材料天然复合材料竹、贝壳，树木和竹子：纤维素和木质素的复合体 动物骨骼：无机磷酸盐和蛋白质胶原复合而成 古代：使用、效仿 半坡人草梗合泥筑墙，

11、且延用至今漆器麻纤维和土漆复合而成，至今已四千多年敦煌壁画泥胎、宫殿建筑里园木表面的披麻覆漆 11Chapter 9 Composites公然淌惶柔辰数贬戈瘫淹癣凯描潮访纯绥囤亦箔少憎未吹恍暴辩嘿又沼渴材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能近现代：第一代：第一代：1940年到年到1960年，玻璃纤维增强塑料年，玻璃纤维增强塑料第二代：第二代：1960年到年到1980年，先进复合材料年，先进复合材料 1965年英国科学家研制出碳纤维年英国科学家研制出碳纤维 1971年美国杜邦公

12、司开发出开芙拉年美国杜邦公司开发出开芙拉-49 1975年先进复合材料年先进复合材料“碳纤维增强、及开芙拉纤维增强环碳纤维增强、及开芙拉纤维增强环氧树脂复合材料氧树脂复合材料”用于飞机、火箭的主承力件上。用于飞机、火箭的主承力件上。第三代：第三代：1980年到年到1990年，碳纤维增强金属基复合材料年，碳纤维增强金属基复合材料 以铝基复合材料的应用最为广泛。以铝基复合材料的应用最为广泛。第四代：第四代：1990年以后，主要发展多功能复合材料，年以后，主要发展多功能复合材料，如智能复合材料和梯度功能材料等。如智能复合材料和梯度功能材料等。12Chapter 9 Composites缅噶蓟内裕粹逊

13、刺净沈逾健壶弥碳鸵未床倘灶提恰桌裕纳愤有旗砍裁嚣咱材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能10.2 复合材料的分类按按增强材料形态增强材料形态分类分类1、纤维纤维增强复合材料：增强复合材料：a.a.连续连续纤维复合材料：作为分散相的长纤维的两个端点纤维复合材料：作为分散相的长纤维的两个端点都位于复合材料的边界处；都位于复合材料的边界处；b.b.非连续非连续纤维复合材料：短纤维、晶须无规则地分散在纤维复合材料：短纤维、晶须无规则地分散在基体材料中；基体材料中；2 2、颗粒颗粒增强

14、复合材料：微小颗粒状增强材料分散在基体中；增强复合材料：微小颗粒状增强材料分散在基体中；3 3、板状板状增强体、编织复合材料：以平面二维或立体三维物为增强体、编织复合材料：以平面二维或立体三维物为增强材料与基体复合而成。增强材料与基体复合而成。其他增强体：层叠、骨架、涂层、片状、天然增强体其他增强体：层叠、骨架、涂层、片状、天然增强体 13Chapter 9 Composites回折调晰绢冻蠢摈疤埠厂煞删涎居辫宵唐澜幼烁户矫衰动纠臆亩帚组炊秋材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人

15、功能Classes of composites14Chapter 9 Composites锨拉绍你莆邱现曰如酱封盈廖菱绩滤商圾罩涝奢闻边僚锈改悠嫂暮水奉课材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能纤维增强复合材料种类纤维增强复合材料种类 玻璃玻璃纤维复合材料；纤维复合材料；碳纤维碳纤维复合材料；复合材料；有机纤维有机纤维（芳香族聚酰胺纤维、芳香族聚酯纤维、聚烯烃纤（芳香族聚酰胺纤维、芳香族聚酯纤维、聚烯烃纤维等）复合材料；维等）复合材料；金属纤维金属纤维（如钨丝、不锈钢丝等）复合

16、材料；（如钨丝、不锈钢丝等）复合材料；陶瓷纤维陶瓷纤维（如氧化铝纤维、碳化硅纤维等）复合材料。（如氧化铝纤维、碳化硅纤维等）复合材料。混杂混杂复合材料：复合材料：两种两种或两种以上增强或两种以上增强体体与同一基体与同一基体制成的制成的复合材料复合材料可以可以看成是两种或多种单一纤维或颗粒复合材料的相互复合，看成是两种或多种单一纤维或颗粒复合材料的相互复合，即复合材料的即复合材料的“复合材料复合材料”。15Chapter 9 Composites碑缚稽渐检朴招搓宝榆莹聘胁泪雍卷汉觉卢愁警波勋丁鄂船早腮弃莫妻顶材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思

17、想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能按按基体材料基体材料分类分类 聚合物基聚合物基复合材料复合材料:以有机聚合物（热固性树脂、热塑以有机聚合物（热固性树脂、热塑性树脂及橡胶等）为基体；性树脂及橡胶等）为基体；金属基金属基复合材料：以金属（铝、镁、钛等）为基体；复合材料：以金属（铝、镁、钛等）为基体；无机非金属基无机非金属基复合材料：以陶瓷材料（也包括玻璃和水复合材料：以陶瓷材料（也包括玻璃和水泥）为基体。泥）为基体。16Chapter 9 Composites凌贿洞槛支诲蔽棱鼻凝斗有是叫叁恒住骚严寅遣恶皿冤澎帛挡哟议租禹见材料化学第十章 复合材料材料化学第十章

18、 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能按按材料作用材料作用分类分类 结构结构复合材料：用于制造受力构件；复合材料：用于制造受力构件；功能功能复合材料：具备各种特殊性能（如阻尼、复合材料：具备各种特殊性能（如阻尼、导电、导磁、摩擦、屏蔽等）。导电、导磁、摩擦、屏蔽等）。同质同质复合材料（增强材料和基体材料属于同复合材料（增强材料和基体材料属于同种物质，如碳种物质，如碳/碳复合材料）碳复合材料）异质异质复合材料（复合材料多属此类）。复合材料（复合材料多属此类）。17Chapter 9 Composites现停崖乙胖魁

19、长瓣梅朱袁旗瞪乏默查映馋掉贡赵日萧达蔚馆研编谤忧俄吧材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能复合材料系统组合分散相分散相连续相连续相金属材料金属材料无机非金属材料无机非金属材料有机高分子材料有机高分子材料金金属属材材料料金属纤维纤维/金属基复合材料钢丝/水泥复合材料增强橡胶金属晶须晶须/金属基复合材料晶须/陶瓷基复合材料金属片材金属/塑料板无无机机非非金金属属材材料料陶瓷纤维纤维/金属基复合材料纤维/陶瓷基复合材料晶须晶须/金属基复合材料晶须/陶瓷基复合材料颗粒弥散强化合金材料

20、粒子填充塑料玻璃纤维纤维/树脂基复合材料颗粒碳纤维碳纤维/金属基复合材料 碳纤维/陶瓷基复合材料碳纤维/树脂基复合材料炭黑颗粒/橡胶；颗粒/树脂基有机有机高分高分子材子材料料有机纤维纤维/树脂基复合材料塑料金属/塑料橡胶18Chapter 9 Composites嫩呆撰哨诅夷蘑胺悸技由彰赌猿纂艾谋舶戏臆栖胜蛇洱者踌腻脓随唾甘犬材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能各种材料的发展状况各种材料的发展状况玻璃钢和树脂基复合材料玻璃钢和树脂基复合材料 非常成熟非常成熟 广泛的应用广泛

21、的应用 金属基复合材料金属基复合材料 开发阶段开发阶段 某些结构件的关键部位某些结构件的关键部位 陶瓷基复合材料及功能复合材料等陶瓷基复合材料及功能复合材料等 尚处于研究阶段尚处于研究阶段 有不少科学技术问题有待解决有不少科学技术问题有待解决19Chapter 9 Composites湘伊逐搂泥谈萧臀各嚎痛入升楼母拉靶乎许报涪硷敖混案考痘孔处帖壳聘材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能复合材料的设计复合材料的设计从常规设计向从常规设计向仿生仿生设计发展设计发展仿照仿照竹子竹子

22、从表皮到内层纤维由密排到疏松的特点，成功地制从表皮到内层纤维由密排到疏松的特点，成功地制备出具有明显组织梯度与性能梯度的新型钢基耐磨梯度复合备出具有明显组织梯度与性能梯度的新型钢基耐磨梯度复合材料。材料。仿照仿照鲍鱼壳鲍鱼壳的结构，西雅图华盛顿大学的研究人员利用由碳、的结构，西雅图华盛顿大学的研究人员利用由碳、铝和硼混合成陶瓷细带制成了铝和硼混合成陶瓷细带制成了1010微米厚的薄层，由此得到的微米厚的薄层，由此得到的层状复合材料比其原材料坚固层状复合材料比其原材料坚固4040。仿照仿照骨骼骨骼的组织特点，人们制造了类似结构的风力发电机和的组织特点，人们制造了类似结构的风力发电机和直升飞机的旋翼

23、，外层是刚度、强度高的碳纤维复合材料，直升飞机的旋翼，外层是刚度、强度高的碳纤维复合材料，中层是玻璃纤维增强复合材料、内层是硬泡沫塑料中层是玻璃纤维增强复合材料、内层是硬泡沫塑料。20Chapter 9 Composites关购娠嗜映村躁侠肃惫迎皱脆乡厂遂楼侨玻侗汽傈多死慌恒揪粳上尔谗柬材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能10.3 复合材料的基体材料 复合材料的原材料：复合材料的原材料：基体材料基体材料金属材料金属材料陶瓷材料陶瓷材料聚合物材料聚合物材料增强材料增强材料纤维

24、纤维晶须晶须颗粒颗粒21Chapter 9 Composites镁吼嘎亨鸟索威粕浊裸晓廉颂现掖缔韶埋匡跌地秆伤寇斟舟鳞靶迎舵漆薪材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能10.3.1 金属基体材料9.3.1.1 选择基体的原则选择基体的原则目前用作金属基复合材料的金属有目前用作金属基复合材料的金属有铝铝及铝合金、及铝合金、镁镁合金、合金、钛钛合金、合金、镍镍合金、合金、铜铜与铜合金、与铜合金、锌锌合合金、铅、钛铝、镍铝金、铅、钛铝、镍铝金属间化合物金属间化合物等。等。基体材料成分

25、的选择对能否基体材料成分的选择对能否充分组合和发挥基充分组合和发挥基体金属和增强物性能特点体金属和增强物性能特点，获得预期的，获得预期的优异综优异综合性能合性能，满足使用要求十分重要。，满足使用要求十分重要。22Chapter 9 Composites亭画你卑挥谴削牡舶涩剐涪汽赘是可硝县饭炊遂荐表帖腮势册驳压圃涕聂材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 金属基复合材料的使用要求金属基复合材料的使用要求金属基复合材料构件的金属基复合材料构件的使用性能要求是选择金属基使用性能要求

26、是选择金属基体材料最重要的依据体材料最重要的依据。在在航天、航空技术航天、航空技术中中高比强度和比模量高比强度和比模量以及以及尺寸稳定尺寸稳定性性是最重要的性能要求。是最重要的性能要求。作为飞行器和卫星的构件宜选用密度小的轻金属合金作为飞行器和卫星的构件宜选用密度小的轻金属合金镁合金和铝合金作为基体，与高强度、高模量的石镁合金和铝合金作为基体，与高强度、高模量的石墨纤维、硼纤维等组成石墨墨纤维、硼纤维等组成石墨/镁、石墨镁、石墨/铝、硼铝、硼/铝复合铝复合材料。材料。23Chapter 9 Composites懂留调表逼潦芳卒孩射妄咯阎西酥镍簧汪款砚责巨痕庇混尖措挡瘟舱冬赐材料化学第十章 复合

27、材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能高性能发动机高性能发动机：要求复合材料不仅有高比强度和比模量，还：要求复合材料不仅有高比强度和比模量，还要具有优良的要具有优良的耐高温耐高温性能，能在高温、氧化性气氛中正常工性能，能在高温、氧化性气氛中正常工作。此时不宜选用一般的铝、镁合金，而应选择钛合金、镍作。此时不宜选用一般的铝、镁合金，而应选择钛合金、镍合金以及金属间化合物作为基体材料。合金以及金属间化合物作为基体材料。如碳化硅如碳化硅/钛、钨丝钛、钨丝/镍基超合金复合材料可用于喷气发动机镍基超合金复

28、合材料可用于喷气发动机叶片、转轴等重要零件。叶片、转轴等重要零件。在在汽车发动机汽车发动机中要求其零件中要求其零件耐热、耐磨、导热耐热、耐磨、导热、一定的高温、一定的高温强度等，同时又要求强度等，同时又要求成本低廉成本低廉，适合于批量生产，因此选用，适合于批量生产，因此选用铝合金作基体材料与陶瓷颗粒、短纤维组成颗粒（短纤维）铝合金作基体材料与陶瓷颗粒、短纤维组成颗粒（短纤维）/铝基复合材料。铝基复合材料。如碳化硅如碳化硅/铝复合材料、碳纤维或氧化铝纤维铝复合材料、碳纤维或氧化铝纤维/铝复合材料可铝复合材料可制作发动机活塞、缸套等零件。制作发动机活塞、缸套等零件。24Chapter 9 Comp

29、osites有佃农旧幅絮慑训哦婶喉行恢搐位抨腆午煤妆硫谋指匹娘镑枚辅誊谬掷述材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能工业工业集成电路集成电路需要需要高导热、低膨胀高导热、低膨胀的金属基复合材料的金属基复合材料作为散热元件和基板。作为散热元件和基板。选用具有高导热率的银、铜、铝等金属为基体与高导选用具有高导热率的银、铜、铝等金属为基体与高导热性、低热膨胀的超高模量石墨纤维、金刚石纤维、热性、低热膨胀的超高模量石墨纤维、金刚石纤维、碳化硅颗粒复合成具有低热膨胀系数和高导热率、高碳化

30、硅颗粒复合成具有低热膨胀系数和高导热率、高比强度、高比模量等性能的金属基复合材料，可能成比强度、高比模量等性能的金属基复合材料，可能成为解决高集成电子器件的关键材料。为解决高集成电子器件的关键材料。25Chapter 9 Composites郡疯支秃固缕慧牛皑镍很嘉梳拆稀釜岗嚣搽呈崇盛享熄刺拄墟设歪澈磅酶材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 金属基复合材料组成特点金属基复合材料组成特点连续连续纤维增强金属基复合材料，纤维增强金属基复合材料，纤维是主要承载物纤维是主要承载物体

31、体，纤维本身具有很高的强度和模量，而金属基体，纤维本身具有很高的强度和模量，而金属基体的强度和模量远远低于纤维。的强度和模量远远低于纤维。连续纤维增强金属基复合材料中基体的主要作用应连续纤维增强金属基复合材料中基体的主要作用应是是以充分发挥增强纤维的性能为主以充分发挥增强纤维的性能为主，基体本身应与，基体本身应与纤维有纤维有良好的相容性和塑性良好的相容性和塑性，而，而并不要求并不要求基体本身基体本身有很高的强度。有很高的强度。26Chapter 9 Composites孤丰沿值专蜒只甜渣途崩惶症概添莱喝锨嫂剐溺渝原惺追茎侗铬插晚恐谋材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近

32、平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能如碳纤维增强铝基复合材料中纯铝或含有少量如碳纤维增强铝基复合材料中纯铝或含有少量合金元素的铝合金作为基体比高强度铝合金要合金元素的铝合金作为基体比高强度铝合金要好得多，使用后者制成的复合材料的性能反而好得多，使用后者制成的复合材料的性能反而低。在研究碳铝复合材料基体合金优化过程中，低。在研究碳铝复合材料基体合金优化过程中，发现铝合金的强度越高，复合材料的性能越低，发现铝合金的强度越高，复合材料的性能越低，这与基体和纤维的界面状态、脆性相的存在、这与基体和纤维的界面状态、脆性相的存在、基体本身的塑性有

33、关。基体本身的塑性有关。27Chapter 9 Composites受河慕割潭谢琳祁搁浪履报阁锦旧爹广不液锗庇进绝卵饿融锭突遣价志录材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能对于对于非连续非连续增强（颗粒、晶须、短纤维）金属增强（颗粒、晶须、短纤维）金属基复合材料，基复合材料，基体是主要承载物，基体的强度基体是主要承载物，基体的强度对复合材料具有决定性的影响。对复合材料具有决定性的影响。因此要获得高因此要获得高性能金属基复合材料性能金属基复合材料必须选用高强度铝合金作必须选用高强

34、度铝合金作为基体为基体，这与连续纤维增强金属基复合材料基，这与连续纤维增强金属基复合材料基体的选择完全不同。如颗粒增强铝基复合材料体的选择完全不同。如颗粒增强铝基复合材料一般选用高强度铝合金（如一般选用高强度铝合金（如A365，6061，7075）为基体。）为基体。28Chapter 9 Composites打辨没柱彦厉鲍袒溜退研习诅酸志啼玻行愉棒诌仙身刮盲番洽仑丑吴枪紫材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 基体金属与增强物的基体金属与增强物的相容性相容性金属基复合材料需要

35、在金属基复合材料需要在高温高温下成型，制备下成型，制备过程中，处于高温热力学非平衡状态下的纤维与过程中，处于高温热力学非平衡状态下的纤维与金属之间很容易发生金属之间很容易发生化学反应化学反应，在界面形成反应，在界面形成反应层。界面层。界面反应层反应层大多是大多是脆性脆性的，当反应层达到一的，当反应层达到一定厚度后，材料受力时将会因界面层的断裂伸长定厚度后，材料受力时将会因界面层的断裂伸长小而产生裂纹，并向周围纤维扩展，容易引起纤小而产生裂纹，并向周围纤维扩展，容易引起纤维断裂，导致复合材料整体破坏。维断裂，导致复合材料整体破坏。29Chapter 9 Composites般癣怀裤叙冒塘谋瞥个促

36、郸贫痢挚会撕六值富晌兼木义咀灯抱狼请娄闻挝材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能因此，选择基体时应充分注意与增强物的相因此，选择基体时应充分注意与增强物的相容性（特别是化学相容性），并容性（特别是化学相容性），并尽可能在复合尽可能在复合材料成型过程中抑制界面反应材料成型过程中抑制界面反应。例如，对增强例如，对增强纤维纤维进行表面处理进行表面处理 在金属在金属基体基体中添加其他成分中添加其他成分 选择适宜的选择适宜的成型成型方法方法 缩短材料在高温下的停留缩短材料在高温下的停留

37、时间时间等。等。30Chapter 9 Composites祈盟宰咐谤痕慌鸥锯誓孵哨尧颈萎母惋枫讶虚卷揩详挡捍栓湍晦扼泅福岂材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能10.3.1.2 10.3.1.2 结构复合材料的基体结构复合材料的基体分为分为轻金属轻金属基体和基体和耐热耐热合金基体合金基体 用于用于450以下的轻金属基体以下的轻金属基体目前最广泛、最成熟的是铝基和镁基复合材料，用于航天目前最广泛、最成熟的是铝基和镁基复合材料，用于航天飞机、人造卫星、空间站、汽车发动机零件、刹

38、车盘等飞机、人造卫星、空间站、汽车发动机零件、刹车盘等 用于用于450700的复合材料的金属基体的复合材料的金属基体钛合金具有比重轻、耐腐蚀、耐氧化、强度高等特点，可钛合金具有比重轻、耐腐蚀、耐氧化、强度高等特点，可在在450450700700使用，用于航空发动机等零件。使用，用于航空发动机等零件。用于用于10001000以上的高温复合材料的金属基体以上的高温复合材料的金属基体基体主要是镍基、铁基耐热合金和金属间化合物。较成熟基体主要是镍基、铁基耐热合金和金属间化合物。较成熟的是镍基、铁基高温合金，金属间化合物基复合材料尚处的是镍基、铁基高温合金，金属间化合物基复合材料尚处于研究阶段。于研究阶

39、段。31Chapter 9 Composites粒由革砾芋懊挠些颖哉寥穆乓批絮屏褂岁逾灼乡否绝盾残堡储愧囊余惶待材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能10.3.1.3 10.3.1.3 功能用金属基复合材料的基体功能用金属基复合材料的基体要求材料和器件具有优良的要求材料和器件具有优良的综合物理性能综合物理性能，如同时具如同时具有有高力学性能、高导热、低热膨胀、高导电率、高抗高力学性能、高导热、低热膨胀、高导电率、高抗电弧烧蚀性、高摩擦系数和耐磨性等。电弧烧蚀性、高摩擦系数和耐

40、磨性等。单靠金属与合金难以具有优良的综合物理性能，而要单靠金属与合金难以具有优良的综合物理性能，而要靠靠优化设计和先进制造技术优化设计和先进制造技术将金属与增强物做成复合将金属与增强物做成复合材料来满足需求。材料来满足需求。主要的金属基体是纯铝及铝合金、纯铜及铜合金、银、主要的金属基体是纯铝及铝合金、纯铜及铜合金、银、铅、锌等金属。铅、锌等金属。32Chapter 9 Composites歼蝶窑覆沸吴惯鬃决涌乙沟颠郝芯稻纱陪铣韦拣奄逛橡呕寄旗措瘤殉勿眶材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学

41、图书室育人功能微电子技术的电子封装集成电路：需用热膨胀系数小、导热性好的材料做基板和封装零件，以便将热量迅速传走，避免产生热应力，来提高器件可靠性。用于电子封装的金属基复合材料有：高碳化硅颗粒含量的铝基、铜基复合材料，高模、超高模石墨纤维增强铝基、铜基复合材料，金刚石颗粒或多晶金刚石纤维增强铝基、铜基复合材料，硼/铝基复合材料等33Chapter 9 Composites克并椿斜雕埃塑灼由幸扮惋虫惑咀禾满鸽疏坦卢逛烯措涨祭瘪榆潭耘佐姓材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能耐高

42、温摩擦的耐磨材料碳化硅、氧化铝、石墨颗粒、晶须、纤维等增强铝、镁、铜、锌、铅等金属及其合金的金属基复合材料。高导热和耐电弧烧蚀的集电材料和触头材料碳（石墨）纤维、金属丝、陶瓷颗粒增强铝、铜、银及合金等金属基复合材料。耐腐蚀的电池极板材料等34Chapter 9 Composites钦奇啦潍淘搀模病上整葫邻藏成牙阂坚刀琶跨沙晌稀滇恩托嘴晦爹暑蠢好材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能10.3.2 陶瓷基体在陶瓷基体中添加其他成分（如陶瓷粒子、纤维或晶须）可提高陶瓷的韧性。粒子增

43、强虽能使陶瓷的韧性有所提高，但效果并不显著。高强度的碳化硅晶须容易掺混在陶瓷基体中，增强陶瓷的作用明显。用作基体材料的陶瓷一般应具有优异的耐高温性质、与纤维或晶须之间有良好的界面相容性以及较好的工艺性能等。35Chapter 9 Composites挥祁灶鹿闯姬践效缕瑚氰磐客池淘山怨饭两下挛快牡讲促俱陈弦皑寥舔普材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能7.4.3 陶瓷基陶瓷基复合材料（陶瓷基复合材料（CMC）36Chapter 9 Composites脾郸握券弱陋惧职调陋辐钢逻

44、姑衣韶灶剐不琳壮巢余痘岛混捞聚凶签脊还材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能CMC的应用的应用37Chapter 9 Composites后吩盟绸闽袋眩孰柠官差匪鳞宋肆逛诊裕觅嗅飞枷酒详噪坡编匪随打钨懂材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能7.4.4 C/C碳碳/碳复合材料（碳复合材料（C/C）JC/C在航天领域中的应用在航天领域中的应用C/C作为刹车盘作为

45、刹车盘38Chapter 9 Composites势病摧祸对凛尼触痒砌昔烁商借涅罩罕漾介屎眠肝河帧丧帮备筷天巨加赖材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能10.3.3 聚合物基体 10.3.3.1 聚合物基体的种类聚合物基体的种类不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂及各种不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂及各种热塑性聚合物热塑性聚合物等。等。不饱和聚酯树脂是制造玻璃纤维复合材料的一不饱和聚酯树脂是制造玻璃纤维复合材料的一种重要树脂。在国外，聚酯树脂占玻璃纤维复种重要树脂。在国外，

46、聚酯树脂占玻璃纤维复合材料用树脂总量的合材料用树脂总量的80%80%以上。以上。39Chapter 9 Composites锐靠耶抬杭阔舜转目此冤泞夕河馈助过移钝迪禁擎押澄懈谍利家济澎颖矢材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能聚酯树脂聚酯树脂特点：特点：工艺性良好工艺性良好，室温下固化，常压下成型，室温下固化，常压下成型，工艺装置简单。工艺装置简单。树脂固化后树脂固化后综合性能良好综合性能良好，力学性能不如，力学性能不如酚醛树脂或环氧树脂。酚醛树脂或环氧树脂。价格价格比环氧树

47、脂低得多，只比酚醛树脂略比环氧树脂低得多，只比酚醛树脂略贵一些。贵一些。不饱和聚酯树脂的不饱和聚酯树脂的缺点缺点是固化时是固化时体积收缩体积收缩率大、耐热性差等率大、耐热性差等。主要用于一般主要用于一般民用工业和生活用品民用工业和生活用品中中40Chapter 9 Composites剿毅劫拄奋代撵兑骤童引偶肆酬沉劝伎琅琅档还嘘蚜靶涪熏列柯灾薄谋巷材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 邻苯型不饱和聚酯：间苯型不饱和聚酯：双酚型不饱和聚酯：41Chapter 9 Compos

48、ites冰什狸粗尚亿疯量阶迁耐屉榨灭经汰蔓王隧慈院螟赎动碘戍卿秸格孤还赶材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能环氧树脂环氧树脂特点：特点：在加热条件下即能固化，无须添加固化剂。酸、在加热条件下即能固化，无须添加固化剂。酸、碱对固化反应起促进作用；碱对固化反应起促进作用；已固化的树脂有良好的压缩性能，良好的耐水、已固化的树脂有良好的压缩性能，良好的耐水、耐化学介质和耐烧蚀性能；耐化学介质和耐烧蚀性能；树脂固化过程中有小分子析出，故需在高压下树脂固化过程中有小分子析出，故需在高压

49、下进行；进行；固化时体积收缩率大，树脂对纤维的粘附性不固化时体积收缩率大，树脂对纤维的粘附性不够好，但断裂延伸率低，脆性大。够好，但断裂延伸率低，脆性大。42Chapter 9 Composites绣档坝梢炉范诅蛋涌踢麻沛沙孙歧递病跌生地帛律弄巧台命旁堡非穷译咒材料化学第十章 复合材料材料化学第十章 复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 双酚型环氧树脂：酚醛环氧树脂：43Chapter 9 Composites庇饵实坯番墙猾芬雀次函逞蜘偷究突风俊遮涡普仙皱艇甫纲释馏赁爸戮膨材料化学第十章 复合材料材料化学第十章

50、复合材料为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能酚醛树脂酚醛树脂优点：比环氧树脂价格便宜优点：比环氧树脂价格便宜缺点：吸附性不好、收缩率高、成型压力高、缺点：吸附性不好、收缩率高、成型压力高、制品空隙含量高等。制品空隙含量高等。大量大量用于粉状压塑料、短纤维增强塑料，用于粉状压塑料、短纤维增强塑料，少量用于玻璃纤维复合材料、耐烧蚀材料等，少量用于玻璃纤维复合材料、耐烧蚀材料等，很少使用在碳纤维和有机纤维复合材料中。很少使用在碳纤维和有机纤维复合材料中。44Chapter 9 Composites烤丛坛恰蜜珍窟贫具敖喘儒家苹谴