復(fù)合材料應(yīng)用課件

復(fù)合材料應(yīng)用

復(fù)合材料應(yīng)用1什么是復(fù)合材料？

復(fù)合材料，是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學(xué)的方法，在宏觀（微觀）上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。復(fù)合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細(xì)粒等。什么是復(fù)合材料？復(fù)合材料，是由兩種或兩種以上不2復(fù)合材料分類復(fù)合材料基體材料增強(qiáng)材料金屬基復(fù)合材料聚合物基復(fù)合材料無機(jī)非金屬基復(fù)合材料種類外形碳纖維復(fù)合材料玻璃纖維復(fù)合材料芳綸纖維復(fù)合材料連續(xù)纖維（短纖維）復(fù)合材料片狀（粒狀）材料增強(qiáng)復(fù)合材料復(fù)合材料分類復(fù)合材料基體材料增強(qiáng)材料金屬基復(fù)合材料種類碳纖維3·金屬基復(fù)合材料的應(yīng)用

金屬基復(fù)合材料一方面具有一系列與金屬性能相似的優(yōu)點(diǎn),另一方面增強(qiáng)相的加入又賦予材料一些特殊性能,這樣不同金屬與合金基體及不同增強(qiáng)體的優(yōu)化組合,就使金屬基復(fù)合材料具有各種特殊性能和優(yōu)異的綜合性能?！そ饘倩鶑?fù)合材料的應(yīng)用金屬基復(fù)合材料一方面具4

來自加州理工學(xué)院的科學(xué)家創(chuàng)造出了一系列鈦基結(jié)構(gòu)金屬玻璃復(fù)合材料。與先前該小組研發(fā)的任何成果相比，它的重量更輕并且價(jià)格更為低廉，但是卻保持了良好的韌性和延展性，切不易折斷。來自加州理工學(xué)院的科學(xué)家創(chuàng)造出了一系列鈦基5在兵器工業(yè)領(lǐng)域，金屬基復(fù)合材料可用于大口徑尾翼穩(wěn)定脫殼穿甲彈彈托，反直升機(jī)/反坦克多用途導(dǎo)彈固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體等零部件，以此來減輕戰(zhàn)斗部重量，提高作戰(zhàn)能力。在兵器工業(yè)領(lǐng)域，金屬基復(fù)合材料可用于大口徑尾翼6石墨烯/銅復(fù)合材料石墨烯/銀復(fù)合材料

石墨烯是目前發(fā)現(xiàn)的唯一存在的一種由碳原子致密堆積而成的二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的環(huán)保型碳質(zhì)新材料,具有超大比表面積(2630m2/g),是目前已知強(qiáng)度最高的材料(達(dá)130gpa)。石墨烯/銅復(fù)合材料石墨烯/銀復(fù)合材料石墨烯是目前7

美國科學(xué)家研發(fā)了一種全新的金屬材料，能夠漂浮在水面上。在設(shè)計(jì)上，這種鎂合金基復(fù)合材料利用中空碳化硅顆粒進(jìn)行加固，密度只有每立方厘米0.92克，相比之下，水的密度為每立方厘米1克。無論是制造船只甲板、汽車零部件、浮力模塊還是車輛裝甲，這種新材料都擁有廣闊的應(yīng)用前景美國科學(xué)家研發(fā)了一種全新的金屬材料，能夠漂浮在8

金屬基復(fù)合材料主要是指以Al、Mg等輕金屬為基體的復(fù)合材料。在航空和宇航方面主要用它來代替輕但有毒的鈹。這類材料具有優(yōu)良的橫向性能、低消耗和優(yōu)良的可加工性,已成為在許多應(yīng)用領(lǐng)域最具商業(yè)吸引力的材料,并且在國外已實(shí)現(xiàn)商品化。主要應(yīng)用位置：適合用作發(fā)動(dòng)機(jī)的中溫段部件。金屬基復(fù)合材料主要是指以Al、Mg等輕金屬9·聚合物基復(fù)合材料

聚合物基復(fù)合材料（PMC）是以有機(jī)聚合物為基體，連續(xù)纖維為增強(qiáng)材料組合而成的。聚合物基體材料雖然強(qiáng)度低，但由于其粘接性能好，能把纖維牢固地粘接起來，同時(shí)還能使載荷均勻分布，并傳遞到纖維上去，并允許纖維承受壓縮和剪切載荷。而纖維的高強(qiáng)度、高模量的特性使它成為理想的承載體。纖維和基體之間的良好的結(jié)合充分展示各自的優(yōu)點(diǎn)，并能實(shí)現(xiàn)最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、具有許多優(yōu)良特性?！ぞ酆衔锘鶑?fù)合材料聚合物基復(fù)合材料（PMC）10·樹脂基復(fù)合材料

纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料常用的樹脂為環(huán)氧樹脂和不飽和聚酯樹脂。目前常用的有：熱固性樹脂、熱塑性樹脂，以及各種各樣改性或共混基體。熱塑性樹脂可以溶解在溶劑中，也可以在加熱時(shí)軟化和熔融變成粘性液體，冷卻后又變硬。熱固性樹脂只能一次加熱和成型，在加工過程中發(fā)生固化，形成不熔和不溶解的網(wǎng)狀交聯(lián)型高分子化合物，因此不能再生。復(fù)合材料的樹脂基體，以熱固性樹脂為主。早在40年代，在戰(zhàn)斗機(jī)、轟炸機(jī)上就開始采用玻璃纖維增強(qiáng)塑料作雷達(dá)罩。60年代美國在F—4、F—111等軍用飛機(jī)上采用了硼纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂作方向舵、水平安定面、機(jī)翼后緣、舵門等。在導(dǎo)彈制造方面，50年代后期美國中程潛地導(dǎo)彈“北極星A—2”第二級(jí)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體上就采用了玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂的纏繞制件，較鋼質(zhì)殼體輕27%；后來采用高性能的玻璃纖維代替普通玻璃纖維造“北極星A—3”，使殼體重量較鋼制殼體輕50%，從而使“北極星A—3”導(dǎo)彈的射程由2700千米增加到4500千米。70年代后采用芳香聚酰胺纖維代替玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂，強(qiáng)度又大幅度提高，而重量減輕。碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料在飛機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星等結(jié)構(gòu)上得到越來越廣泛的應(yīng)用?！渲鶑?fù)合材料纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料常用的11復(fù)合材料應(yīng)用課件12

樹脂基復(fù)合材料由于重量輕、技術(shù)較成熟等特點(diǎn)被最大程度地應(yīng)用于一直以減重為需要的航空領(lǐng)域。樹脂基復(fù)合材料在大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)上的帽罩前錐、風(fēng)扇轉(zhuǎn)子葉片、風(fēng)扇機(jī)匣及包容環(huán)、風(fēng)扇出口導(dǎo)流葉片、風(fēng)扇靜子葉片、發(fā)動(dòng)機(jī)短艙及反推裝置、消音結(jié)構(gòu)等部件上得到廣泛應(yīng)用樹脂基復(fù)合材料由于重量輕、技術(shù)較成熟等特點(diǎn)被最13

先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料在航空發(fā)動(dòng)機(jī)冷端上的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)減重增效的重要技術(shù)手段之一。先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料在航空發(fā)動(dòng)機(jī)冷端上的應(yīng)用是實(shí)14

先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料是以高性能纖維為增強(qiáng)體、高性能樹脂為基體的復(fù)合材料。與傳統(tǒng)的鋼、鋁合金結(jié)構(gòu)材料相比,它的密度約為鋼的1/5,鋁合金的1/2,且比強(qiáng)度與比模量遠(yuǎn)高于后二者。

主要應(yīng)用位置：航空發(fā)動(dòng)機(jī)冷端部件(風(fēng)扇機(jī)匣、壓氣機(jī)葉片、進(jìn)氣機(jī)匣等)和發(fā)動(dòng)機(jī)短艙、反推力裝置等部件上得到廣泛應(yīng)用。先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料是以高性能纖維為增強(qiáng)體、高性15樹脂基復(fù)合材料在國外先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)冷端上的主要應(yīng)用部位樹脂基復(fù)合材料在國外先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)冷端上的主要應(yīng)用部位16樹脂基復(fù)合材料在短艙的主要應(yīng)用部位樹脂基復(fù)合材料在短艙的主要應(yīng)用部位17

樹脂基復(fù)合材料由于其優(yōu)異的比強(qiáng)度和比剛度，最初應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，目前正在快速商業(yè)化到其他行業(yè),如汽車和體育用品行業(yè)。樹脂基復(fù)合材料通過成分設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)特殊應(yīng)用，這種功能定制設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)許多其他功能，如電、熱、光和/或磁性性能。MGI列出了樹脂基復(fù)合材料的9個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向。樹脂基復(fù)合材料由于其優(yōu)異的比強(qiáng)度和比剛度，最初18

特斯拉Roadster跑車采用創(chuàng)新的輕體碳纖維環(huán)氧復(fù)合材料作為車身面板。

2015年歐洲JEC復(fù)合材料展，展出了一款創(chuàng)新型的前懸掛。這種懸掛式有玻璃纖維和樹脂聚合物通過RTM工藝制成。特斯拉Roadster跑車采用創(chuàng)新的輕體碳纖維環(huán)19

自修復(fù)聚合物基復(fù)合材料作為一種新穎的智能結(jié)構(gòu)功能材料，通過實(shí)現(xiàn)微裂紋的自愈合，為預(yù)防潛在的危害提供了一種新方法，在一些重要工程和尖端技術(shù)領(lǐng)域孕育著巨大的發(fā)展前景和應(yīng)用價(jià)值。通過研究自修復(fù)體系的結(jié)構(gòu)與修復(fù)性能的關(guān)系，修復(fù)劑的修復(fù)機(jī)理，以及修復(fù)過程的動(dòng)力學(xué)，從而研制出在使用環(huán)境下可長(zhǎng)期儲(chǔ)存，對(duì)裂紋能進(jìn)行快速高效自修復(fù)的材料，無論在理論上還是實(shí)踐上都具有重要意義。自修復(fù)聚合物基復(fù)合材料作為一種新穎的智能結(jié)構(gòu)功20

INA金屬聚合物復(fù)合材料軸承：支撐軸向載荷的推力墊圈?？稍谧钚】臻g內(nèi)完成擺動(dòng)﹑旋轉(zhuǎn)﹑直線運(yùn)動(dòng)的滑動(dòng)襯套由多種材質(zhì)構(gòu)成的滑動(dòng)條，如直線滑動(dòng)引導(dǎo)系統(tǒng)。INA金屬聚合物復(fù)合材料軸承：支撐軸向載荷的推21無機(jī)非金屬基復(fù)合材料

以無機(jī)非金屬類物質(zhì)為基礎(chǔ)組成(簡(jiǎn)稱基體)，包括單質(zhì)(如形成共價(jià)鍵巨大分子的單質(zhì)C、Si等)、氧化物及復(fù)合氧化物(如Al2O3、ZrO2、BeO、Cr2O3、BaTiO3等)、非氧化物(如SiC、Si3N4、B4C、ZrB2、MoSi2等)、無機(jī)鹽類(如硅酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、鉍酸鹽等)，也包括上述各基體的復(fù)合物(如C—SiC、ZrB2—Si—C等)，還包括由上述基體復(fù)合而成的材料(如陶瓷、玻璃、耐火材料、水泥、搪瓷等)。這些基體可以與不同化學(xué)性質(zhì)、不同組織相、不同功能的單一無機(jī)物或金屬或有機(jī)物相復(fù)合，還可以與無機(jī)物、有機(jī)物及金屬混雜復(fù)合。無機(jī)非金屬基復(fù)合材料以無機(jī)非金屬類物質(zhì)為基礎(chǔ)組22·陶瓷基復(fù)合材料

陶瓷基復(fù)合材料是以陶瓷為基體與各種纖維復(fù)合的一類復(fù)合材料。陶瓷基體可為氮化硅、碳化硅等高溫結(jié)構(gòu)陶瓷。這些先進(jìn)陶瓷具有耐高溫、高強(qiáng)度和剛度、相對(duì)重量較輕、抗腐蝕等優(yōu)異性能，而其致命的弱點(diǎn)是具有脆性，處于應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生裂紋，甚至斷裂導(dǎo)致材料失效。而采用高強(qiáng)度、高彈性的纖維與基體復(fù)合，則是提高陶瓷韌性和可靠性的一個(gè)有效的方法。纖維能阻止裂紋的擴(kuò)展，從而得到有優(yōu)良韌性的纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料。陶瓷基復(fù)合材料具有優(yōu)異的耐高溫性能，主要用作高溫及耐磨制品。其最高使用溫度主要取決于基體特征。陶瓷基復(fù)合材料已實(shí)用化或即將實(shí)用化的領(lǐng)域有刀具、滑動(dòng)構(gòu)件、發(fā)動(dòng)機(jī)制件、能源構(gòu)件等。法國已將長(zhǎng)纖維增強(qiáng)碳化硅復(fù)合材料應(yīng)用于制造高速列車的制動(dòng)件，顯示出優(yōu)異的摩擦磨損特性，取得滿意的使用效果?！ぬ沾苫鶑?fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料是以陶瓷為基體23陶瓷基復(fù)合材料（CMC）在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用日趨廣泛陶瓷基復(fù)合材料（CMC）在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用日趨廣泛24

GE航空公司通過F414渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)的旋轉(zhuǎn)低壓渦輪葉片成功試驗(yàn)了世界上首個(gè)非靜子組件的輕質(zhì)陶瓷基復(fù)合材料（CMC）部件。該驗(yàn)證機(jī)設(shè)計(jì)用于進(jìn)一步驗(yàn)證GE公司當(dāng)前與美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）合作開展的下一代自適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)驗(yàn)證機(jī)（AETD）項(xiàng)目在高應(yīng)力工況下的耐高溫材料。

GE航空公司通過F414渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)的旋轉(zhuǎn)低壓25

陶瓷基復(fù)合材料（CMC）由于其本身耐溫高、密度低的優(yōu)勢(shì)，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用呈現(xiàn)出從低溫向高溫、從冷端向熱端部件、從靜子向轉(zhuǎn)子的發(fā)展趨勢(shì)。CMC材料具有耐溫高、密度低、類似金屬的斷裂行為、對(duì)裂紋不敏感、不發(fā)生災(zāi)難性損毀等優(yōu)異性能，有望取代高溫合金滿足熱端部件在更高溫度環(huán)境下的使用，不僅有利于大幅減重，而且還可以節(jié)約甚至無須冷氣，從而提高總壓比，實(shí)現(xiàn)在高溫合金耐溫基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升工作溫度400～500℃，結(jié)構(gòu)減重50%～70%，成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)升級(jí)換代的關(guān)鍵熱結(jié)構(gòu)用材。

主要應(yīng)用位置：短期目標(biāo)為尾噴管、火焰穩(wěn)定器、渦輪罩環(huán)等；中期目標(biāo)是應(yīng)用在低壓渦輪葉片、燃燒室、內(nèi)錐體等；遠(yuǎn)期目標(biāo)鎖定在高壓渦輪葉片、高壓壓氣機(jī)和導(dǎo)向葉片等應(yīng)用。陶瓷基復(fù)合材料（CMC）由于其本身耐溫高、密度26用陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)裝備的坦克

坦克的紅外輻射是其被紅外探測(cè)器發(fā)現(xiàn)、并被紅外制導(dǎo)武器摧毀的根源，因此降低坦克紅外輻射也是隱形技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方面。步兵戰(zhàn)車用效率高、熱損耗較小的絕熱陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)可降低坦克的紅外輻射，使其不易被紅外探測(cè)器發(fā)現(xiàn)并被紅外制導(dǎo)武器所摧毀，起到良好的隱身效果，提高了生存率。用陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)裝備的坦克坦克的紅外輻射是其被紅外27·碳/碳復(fù)合材料

碳/碳復(fù)合材料（c-ccompositeorcarbon-carboncompositematerial）是碳纖維及其織物增強(qiáng)的碳基體復(fù)合材料。具有低密度(<2.0g/cm3)、高強(qiáng)度、高比模量、高導(dǎo)熱性、低膨脹系數(shù)、摩擦性能好，以及抗熱沖擊性能好、尺寸穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，是如今在1650℃以上應(yīng)用的少數(shù)備選材料，最高理論溫度更高達(dá)2600℃，因此被認(rèn)為是最有發(fā)展前途的高溫材料之一?！ぬ?碳復(fù)合材料碳/碳復(fù)合材料（c-cco28

C/C基復(fù)合材料，即碳纖維增強(qiáng)碳基本復(fù)合材料，它把碳的難熔性與碳纖維的高強(qiáng)度及高剛性結(jié)合于一體，使其呈現(xiàn)出非脆性破壞。由于它具有重量輕、高強(qiáng)度，優(yōu)越的熱穩(wěn)定性和極好的熱傳導(dǎo)性，是當(dāng)今最理想的耐高溫材料，特別是在1000-1300℃的高溫環(huán)境下，它的強(qiáng)度不僅沒有下降，反而有所提高。是近年來最受重視的一種更耐高溫的新材料。最顯著的優(yōu)點(diǎn)是耐高溫（大約2200℃）和低密度，可使發(fā)動(dòng)機(jī)大幅度減重，以提高推重比。主要應(yīng)用位置：碳碳復(fù)合材料如果能夠解決表面以及界面在中溫時(shí)的氧化問題，并能在制備時(shí)提高致密化速度，并降低成本，則有望在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中得到大量的實(shí)際應(yīng)用。C/C基復(fù)合材料，即碳纖維增強(qiáng)碳基本復(fù)合材料，29·智能復(fù)合材料

智能復(fù)合材料是一類基于仿生學(xué)概念發(fā)展起來的高新技術(shù)材料，集成了傳感器、信息處理器和功能驅(qū)動(dòng)器等裝置，可以實(shí)現(xiàn)自檢測(cè)、自診斷、自調(diào)節(jié)、自恢復(fù)、自我保護(hù)等多種特殊功能，是實(shí)現(xiàn)飛行器結(jié)構(gòu)與氣動(dòng)外形耦合，大幅度提高飛行器適應(yīng)各種飛行狀態(tài)能力的重要保障。目前有多種智能復(fù)合材料已應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，例如纖維增強(qiáng)形狀記憶復(fù)合材料、壓電陶瓷智能復(fù)合材料、整體增韌纖維抗氧化復(fù)合防熱結(jié)構(gòu)等。通過智能控制可以實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)基本承載功能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的隔熱、降噪、減振、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控、智能檢測(cè)等多功能，從而實(shí)現(xiàn)未來飛行器的多功能結(jié)構(gòu)，達(dá)到結(jié)構(gòu)使用高效和飛行高效?！ぶ悄軓?fù)合材料智能復(fù)合材料是一類基于仿生學(xué)概念發(fā)30

31謝謝謝謝32復(fù)合材料應(yīng)用

復(fù)合材料應(yīng)用33什么是復(fù)合材料？

復(fù)合材料，是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學(xué)的方法，在宏觀（微觀）上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。復(fù)合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細(xì)粒等。什么是復(fù)合材料？復(fù)合材料，是由兩種或兩種以上不34復(fù)合材料分類復(fù)合材料基體材料增強(qiáng)材料金屬基復(fù)合材料聚合物基復(fù)合材料無機(jī)非金屬基復(fù)合材料種類外形碳纖維復(fù)合材料玻璃纖維復(fù)合材料芳綸纖維復(fù)合材料連續(xù)纖維（短纖維）復(fù)合材料片狀（粒狀）材料增強(qiáng)復(fù)合材料復(fù)合材料分類復(fù)合材料基體材料增強(qiáng)材料金屬基復(fù)合材料種類碳纖維35·金屬基復(fù)合材料的應(yīng)用

金屬基復(fù)合材料一方面具有一系列與金屬性能相似的優(yōu)點(diǎn),另一方面增強(qiáng)相的加入又賦予材料一些特殊性能,這樣不同金屬與合金基體及不同增強(qiáng)體的優(yōu)化組合,就使金屬基復(fù)合材料具有各種特殊性能和優(yōu)異的綜合性能?！そ饘倩鶑?fù)合材料的應(yīng)用金屬基復(fù)合材料一方面具36

來自加州理工學(xué)院的科學(xué)家創(chuàng)造出了一系列鈦基結(jié)構(gòu)金屬玻璃復(fù)合材料。與先前該小組研發(fā)的任何成果相比，它的重量更輕并且價(jià)格更為低廉，但是卻保持了良好的韌性和延展性，切不易折斷。來自加州理工學(xué)院的科學(xué)家創(chuàng)造出了一系列鈦基37在兵器工業(yè)領(lǐng)域，金屬基復(fù)合材料可用于大口徑尾翼穩(wěn)定脫殼穿甲彈彈托，反直升機(jī)/反坦克多用途導(dǎo)彈固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體等零部件，以此來減輕戰(zhàn)斗部重量，提高作戰(zhàn)能力。在兵器工業(yè)領(lǐng)域，金屬基復(fù)合材料可用于大口徑尾翼38石墨烯/銅復(fù)合材料石墨烯/銀復(fù)合材料

石墨烯是目前發(fā)現(xiàn)的唯一存在的一種由碳原子致密堆積而成的二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的環(huán)保型碳質(zhì)新材料,具有超大比表面積(2630m2/g),是目前已知強(qiáng)度最高的材料(達(dá)130gpa)。石墨烯/銅復(fù)合材料石墨烯/銀復(fù)合材料石墨烯是目前39

美國科學(xué)家研發(fā)了一種全新的金屬材料，能夠漂浮在水面上。在設(shè)計(jì)上，這種鎂合金基復(fù)合材料利用中空碳化硅顆粒進(jìn)行加固，密度只有每立方厘米0.92克，相比之下，水的密度為每立方厘米1克。無論是制造船只甲板、汽車零部件、浮力模塊還是車輛裝甲，這種新材料都擁有廣闊的應(yīng)用前景美國科學(xué)家研發(fā)了一種全新的金屬材料，能夠漂浮在40

金屬基復(fù)合材料主要是指以Al、Mg等輕金屬為基體的復(fù)合材料。在航空和宇航方面主要用它來代替輕但有毒的鈹。這類材料具有優(yōu)良的橫向性能、低消耗和優(yōu)良的可加工性,已成為在許多應(yīng)用領(lǐng)域最具商業(yè)吸引力的材料,并且在國外已實(shí)現(xiàn)商品化。主要應(yīng)用位置：適合用作發(fā)動(dòng)機(jī)的中溫段部件。金屬基復(fù)合材料主要是指以Al、Mg等輕金屬41·聚合物基復(fù)合材料

聚合物基復(fù)合材料（PMC）是以有機(jī)聚合物為基體，連續(xù)纖維為增強(qiáng)材料組合而成的。聚合物基體材料雖然強(qiáng)度低，但由于其粘接性能好，能把纖維牢固地粘接起來，同時(shí)還能使載荷均勻分布，并傳遞到纖維上去，并允許纖維承受壓縮和剪切載荷。而纖維的高強(qiáng)度、高模量的特性使它成為理想的承載體。纖維和基體之間的良好的結(jié)合充分展示各自的優(yōu)點(diǎn)，并能實(shí)現(xiàn)最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、具有許多優(yōu)良特性?！ぞ酆衔锘鶑?fù)合材料聚合物基復(fù)合材料（PMC）42·樹脂基復(fù)合材料

纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料常用的樹脂為環(huán)氧樹脂和不飽和聚酯樹脂。目前常用的有：熱固性樹脂、熱塑性樹脂，以及各種各樣改性或共混基體。熱塑性樹脂可以溶解在溶劑中，也可以在加熱時(shí)軟化和熔融變成粘性液體，冷卻后又變硬。熱固性樹脂只能一次加熱和成型，在加工過程中發(fā)生固化，形成不熔和不溶解的網(wǎng)狀交聯(lián)型高分子化合物，因此不能再生。復(fù)合材料的樹脂基體，以熱固性樹脂為主。早在40年代，在戰(zhàn)斗機(jī)、轟炸機(jī)上就開始采用玻璃纖維增強(qiáng)塑料作雷達(dá)罩。60年代美國在F—4、F—111等軍用飛機(jī)上采用了硼纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂作方向舵、水平安定面、機(jī)翼后緣、舵門等。在導(dǎo)彈制造方面，50年代后期美國中程潛地導(dǎo)彈“北極星A—2”第二級(jí)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體上就采用了玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂的纏繞制件，較鋼質(zhì)殼體輕27%；后來采用高性能的玻璃纖維代替普通玻璃纖維造“北極星A—3”，使殼體重量較鋼制殼體輕50%，從而使“北極星A—3”導(dǎo)彈的射程由2700千米增加到4500千米。70年代后采用芳香聚酰胺纖維代替玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂，強(qiáng)度又大幅度提高，而重量減輕。碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料在飛機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星等結(jié)構(gòu)上得到越來越廣泛的應(yīng)用?！渲鶑?fù)合材料纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料常用的43復(fù)合材料應(yīng)用課件44

樹脂基復(fù)合材料由于重量輕、技術(shù)較成熟等特點(diǎn)被最大程度地應(yīng)用于一直以減重為需要的航空領(lǐng)域。樹脂基復(fù)合材料在大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)上的帽罩前錐、風(fēng)扇轉(zhuǎn)子葉片、風(fēng)扇機(jī)匣及包容環(huán)、風(fēng)扇出口導(dǎo)流葉片、風(fēng)扇靜子葉片、發(fā)動(dòng)機(jī)短艙及反推裝置、消音結(jié)構(gòu)等部件上得到廣泛應(yīng)用樹脂基復(fù)合材料由于重量輕、技術(shù)較成熟等特點(diǎn)被最45

先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料在航空發(fā)動(dòng)機(jī)冷端上的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)減重增效的重要技術(shù)手段之一。先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料在航空發(fā)動(dòng)機(jī)冷端上的應(yīng)用是實(shí)46

先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料是以高性能纖維為增強(qiáng)體、高性能樹脂為基體的復(fù)合材料。與傳統(tǒng)的鋼、鋁合金結(jié)構(gòu)材料相比,它的密度約為鋼的1/5,鋁合金的1/2,且比強(qiáng)度與比模量遠(yuǎn)高于后二者。

主要應(yīng)用位置：航空發(fā)動(dòng)機(jī)冷端部件(風(fēng)扇機(jī)匣、壓氣機(jī)葉片、進(jìn)氣機(jī)匣等)和發(fā)動(dòng)機(jī)短艙、反推力裝置等部件上得到廣泛應(yīng)用。先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料是以高性能纖維為增強(qiáng)體、高性47樹脂基復(fù)合材料在國外先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)冷端上的主要應(yīng)用部位樹脂基復(fù)合材料在國外先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)冷端上的主要應(yīng)用部位48樹脂基復(fù)合材料在短艙的主要應(yīng)用部位樹脂基復(fù)合材料在短艙的主要應(yīng)用部位49

樹脂基復(fù)合材料由于其優(yōu)異的比強(qiáng)度和比剛度，最初應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，目前正在快速商業(yè)化到其他行業(yè),如汽車和體育用品行業(yè)。樹脂基復(fù)合材料通過成分設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)特殊應(yīng)用，這種功能定制設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)許多其他功能，如電、熱、光和/或磁性性能。MGI列出了樹脂基復(fù)合材料的9個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向。樹脂基復(fù)合材料由于其優(yōu)異的比強(qiáng)度和比剛度，最初50

特斯拉Roadster跑車采用創(chuàng)新的輕體碳纖維環(huán)氧復(fù)合材料作為車身面板。

2015年歐洲JEC復(fù)合材料展，展出了一款創(chuàng)新型的前懸掛。這種懸掛式有玻璃纖維和樹脂聚合物通過RTM工藝制成。特斯拉Roadster跑車采用創(chuàng)新的輕體碳纖維環(huán)51

自修復(fù)聚合物基復(fù)合材料作為一種新穎的智能結(jié)構(gòu)功能材料，通過實(shí)現(xiàn)微裂紋的自愈合，為預(yù)防潛在的危害提供了一種新方法，在一些重要工程和尖端技術(shù)領(lǐng)域孕育著巨大的發(fā)展前景和應(yīng)用價(jià)值。通過研究自修復(fù)體系的結(jié)構(gòu)與修復(fù)性能的關(guān)系，修復(fù)劑的修復(fù)機(jī)理，以及修復(fù)過程的動(dòng)力學(xué)，從而研制出在使用環(huán)境下可長(zhǎng)期儲(chǔ)存，對(duì)裂紋能進(jìn)行快速高效自修復(fù)的材料，無論在理論上還是實(shí)踐上都具有重要意義。自修復(fù)聚合物基復(fù)合材料作為一種新穎的智能結(jié)構(gòu)功52

INA金屬聚合物復(fù)合材料軸承：支撐軸向載荷的推力墊圈?？稍谧钚】臻g內(nèi)完成擺動(dòng)﹑旋轉(zhuǎn)﹑直線運(yùn)動(dòng)的滑動(dòng)襯套由多種材質(zhì)構(gòu)成的滑動(dòng)條，如直線滑動(dòng)引導(dǎo)系統(tǒng)。INA金屬聚合物復(fù)合材料軸承：支撐軸向載荷的推53無機(jī)非金屬基復(fù)合材料

以無機(jī)非金屬類物質(zhì)為基礎(chǔ)組成(簡(jiǎn)稱基體)，包括單質(zhì)(如形成共價(jià)鍵巨大分子的單質(zhì)C、Si等)、氧化物及復(fù)合氧化物(如Al2O3、ZrO2、BeO、Cr2O3、BaTiO3等)、非氧化物(如SiC、Si3N4、B4C、ZrB2、MoSi2等)、無機(jī)鹽類(如硅酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、鉍酸鹽等)，也包括上述各基體的復(fù)合物(如C—SiC、ZrB2—Si—C等)，還包括由上述基體復(fù)合而成的材料(如陶瓷、玻璃、耐火材料、水泥、搪瓷等)。這些基體可以與不同化學(xué)性質(zhì)、不同組織相、不同功能的單一無機(jī)物或金屬或有機(jī)物相復(fù)合，還可以與無機(jī)物、有機(jī)物及金屬混雜復(fù)合。無機(jī)非金屬基復(fù)合材料以無機(jī)非金屬類物質(zhì)為基礎(chǔ)組54·陶瓷基復(fù)合材料

陶瓷基復(fù)合材料是以陶瓷為基體與各種纖維復(fù)合的一類復(fù)合材料。陶瓷基體可為氮化硅、碳化硅等高溫結(jié)構(gòu)陶瓷。這些先進(jìn)陶瓷具有耐高溫、高強(qiáng)度和剛度、相對(duì)重量較輕、抗腐蝕等優(yōu)異性能，而其致命的弱點(diǎn)是具有脆性，處于應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生裂紋，甚至斷裂導(dǎo)致材料失效。而采用高強(qiáng)度、高彈性的纖維與基體復(fù)合，則是提高陶瓷韌性和可靠性的一個(gè)有效的方法。纖維能阻止裂紋的擴(kuò)展，從而得到有優(yōu)良韌性的纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料。陶瓷基復(fù)合材料具有優(yōu)異的耐高溫性能，主要用作高溫及耐磨制品。其最高使用溫度主要取決于基體特征。陶瓷基復(fù)合材料已實(shí)用化或即將實(shí)用化的領(lǐng)域有刀具、滑動(dòng)構(gòu)件、發(fā)動(dòng)機(jī)制件、能源構(gòu)件等。法國已將長(zhǎng)纖維增強(qiáng)碳化硅復(fù)合材料應(yīng)用于制造高速列車的制動(dòng)件，顯示出優(yōu)異的摩擦磨損特性，取得滿意的使用效果?！ぬ沾苫鶑?fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料是以陶瓷為基體55陶瓷基復(fù)合材料（CMC）在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用日趨廣泛陶瓷基復(fù)合材料（CMC）在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用日趨廣泛56

GE航空公司通過F414渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)的旋轉(zhuǎn)低壓渦輪葉片成功試驗(yàn)了世界上首個(gè)非靜子組件的輕質(zhì)陶瓷基復(fù)合材料（CMC）部件。該驗(yàn)證機(jī)設(shè)計(jì)用于進(jìn)一步驗(yàn)證GE公司當(dāng)前與美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）合作開展的下一代自適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)驗(yàn)證機(jī)（AETD）項(xiàng)目在高應(yīng)力工況下的耐高溫材料。

GE航空公司通過F414渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)的旋轉(zhuǎn)低壓57

陶瓷基復(fù)合材料（CMC）由于其本身耐溫高、密度低的優(yōu)勢(shì)，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用呈現(xiàn)出從低溫向高溫、從冷端向熱端部件、從靜子向轉(zhuǎn)子的發(fā)展趨勢(shì)。CMC材料具有耐溫高、密度低、類似金屬的斷裂行為、對(duì)裂紋不敏感、不發(fā)生災(zāi)難性損毀等優(yōu)異性能，有望取代高溫合金滿足熱端部件在更高溫度環(huán)境下的使用，不僅有利于大幅減重，而且還可以節(jié)約甚至無須冷氣，從而提高總壓比，實(shí)現(xiàn)在高溫合金耐溫基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升工作溫度400～500℃，結(jié)構(gòu)減重50%～70%，成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)升級(jí)換代的關(guān)鍵熱結(jié)構(gòu)用材。

主要應(yīng)用位置：短期目標(biāo)為尾噴管、火焰穩(wěn)定器、渦輪罩環(huán)等；中期目標(biāo)是應(yīng)用在低壓渦輪葉片、燃燒室、內(nèi)錐體等；遠(yuǎn)期目標(biāo)鎖定在高壓渦輪葉片、高壓壓氣機(jī)和導(dǎo)