復(fù)合材料導(dǎo)論

1復(fù)合材料導(dǎo)論授課時(shí)間：2014年9月12日2二、復(fù)合材料的基體和增強(qiáng)體32.1常用的基體材料2.2常用的增強(qiáng)體材料2.3選用原則主要內(nèi)容：42.1常用的基體材料復(fù)合材料的基體基體相具有支撐和保護(hù)增強(qiáng)相的作用，在復(fù)合材料承受外加載荷時(shí)，基體相主要以剪切變形的方式起向增強(qiáng)相分配和傳遞載荷的作用。聚合物基體熱塑性基體－－線型或支鏈高分子，可溶可熔如聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚醚砜、聚醚醚酮等熱固性基體－－由分子量較小的液態(tài)或固態(tài)預(yù)聚體加熱或固化形成的三維網(wǎng)狀高分子，不溶不熔如環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、雙馬樹(shù)脂、不飽和聚酯等聚合物基體按樹(shù)脂特性及用途分為：

一般用途樹(shù)脂、耐熱性樹(shù)脂、耐候性樹(shù)脂、阻燃樹(shù)脂等。按成型工藝分為：

手糊用樹(shù)脂、噴射用樹(shù)脂、膠衣用樹(shù)脂、纏繞用樹(shù)脂、拉擠用樹(shù)脂等。金屬基體金屬基復(fù)合材料中，基體主要是各種金屬或金屬合金。

金屬與合金的品種繁多，目前用作金屬基體材料的主要有鋁及鋁合金、鎂及鎂合金、鈦及鈦合金、銅及銅合金、鎳及鎳合金、不銹鋼及金屬間化合物等。

鋁、鎂復(fù)合材料一般只能用在450℃左右、鈦合金基體復(fù)合材料可用到650℃、而金屬間化合物和鎳、鐵基耐熱合金復(fù)合材料可在1200℃使用。

金屬間化合物基復(fù)合材料尚處于研究階段。用于金屬基復(fù)合材料的金屬間化合物通常是一些高溫合金，如鋁化鎳，鋁化鐵、鋁化鈦等，使用溫度可達(dá)1600℃。

陶瓷基體

陶瓷是金屬和非金屬元素的固體化合物，其鍵合為共價(jià)鍵或離子鍵，與金屬不同，它們不含有大量電子。一般而言，陶瓷具有比金屬更高的熔點(diǎn)和硬度，化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，耐熱性、抗老化性皆好。通常的陶瓷是絕緣體，在高溫下也可以導(dǎo)電，但比金屬導(dǎo)電性差得多。雖然陶瓷的許多性能優(yōu)于金屬，但它也存在致命的弱點(diǎn)，即韌性差，很容易因存在裂紋、空隙、雜質(zhì)等細(xì)微缺陷而破碎，引起不可預(yù)測(cè)的災(zāi)難性后果，因而大大限制了陶瓷作為承載結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用。

陶瓷基體材料主要以結(jié)晶和非結(jié)晶兩種形態(tài)的化合物存在，它們一般應(yīng)具有優(yōu)異的耐高溫性能，與纖維或晶須之間有良好的界面相容性以及較好的工藝性能等。常用的陶瓷基體主要包括：玻璃（非晶）

玻璃陶瓷（微晶玻璃）

氧化物陶瓷（A1203，MgO，SiO2，ZrO2，莫來(lái)石(即富鋁紅柱石，化學(xué)式為3A12O3·２SiO2)等）

非氧化物陶瓷(氮化物、碳化物、硼化物和硅化物)13院士談先進(jìn)復(fù)合材料/v/b/1897411-1275526951.html142.2常用的增強(qiáng)體材料復(fù)合材料的增強(qiáng)體在復(fù)合材料中，粘結(jié)在基體內(nèi)以改進(jìn)其機(jī)械性能的高強(qiáng)度材料稱為增強(qiáng)材料。

增強(qiáng)材料有時(shí)也稱作增強(qiáng)體、增強(qiáng)劑等。增強(qiáng)材料共分為三類：①纖維類增強(qiáng)體；②晶須；③顆粒增強(qiáng)體(相)纖維顆粒金屬基體增強(qiáng)纖維有機(jī)物基體增強(qiáng)纖維陶瓷基體增強(qiáng)纖維碳化物氮化物硼化物氧化物碳纖維，硼纖維，碳化硅纖維，氧化鋁纖維，金屬絲玻璃纖維，碳纖維,Kevlar纖維碳纖維，碳化硅纖維，氧化鋁及其它陶瓷纖維SiC,HfC,WC,MoC,TiC,ThC2,ErC,CrCBN,Si3N4,AlN,ErN,TiN,TaNTiB2,MoB,WB,CrB2,TaB,HfBZrO2,ThO2,Al2O3.,HfO2,CrO2復(fù)合材料的增強(qiáng)體纖維類增強(qiáng)體（合成纖維）

纖維在復(fù)合材料中起增強(qiáng)作用，是主要承力組分。

纖維不僅能使材料顯示出較高的抗張強(qiáng)度和剛度，而且能減少收縮，提高熱變形溫度和低溫沖擊強(qiáng)度等。18纖維類增強(qiáng)體的特點(diǎn)：與同質(zhì)地的塊狀材料相比，它的強(qiáng)度要高得多，可提高10－60倍。纖維直徑越小，強(qiáng)度越高；纖維狀材料具有較高的柔曲性。纖維直徑越小，柔曲性越好；具有較大的長(zhǎng)徑比，使其在復(fù)合材料中比其他幾何形狀的增強(qiáng)體更容易發(fā)揮固有強(qiáng)度；

復(fù)合材料的性能在很大程度上取決于纖維的性能、含量及使用狀態(tài)。如聚苯乙烯塑料，加入玻璃纖維后，拉伸強(qiáng)度可從600MPa提高到1000MPa，彈性模量可從3000MPa提高到8000MPa，其熱變形溫度可從85℃提高到105℃，-40℃以下的沖擊強(qiáng)度可提高10倍。（一）有機(jī)纖維芳綸纖維聚乙烯纖維尼龍纖維（二）無(wú)機(jī)纖維1、玻璃纖維2、特種玻璃纖維3、碳纖維4、硼纖維5、氧化鋁纖維6、碳化硅纖維7、氮化硼纖維8、其他纖維纖維增強(qiáng)復(fù)合材料纖維增強(qiáng)復(fù)合材料分為以下五種：①玻璃纖維復(fù)合材料；②碳纖維復(fù)合材料；③有機(jī)纖維（芳香族聚酰胺纖維、芳香族聚酯纖維、聚烯烴纖維等）復(fù)合材料；④金屬纖維（如鎢絲、不銹鋼絲等）復(fù)合材料；⑤陶瓷纖維（如氧化鋁纖維、碳化硅纖維、硼纖維等）復(fù)合材料。①玻璃纖維

用玻璃纖維增強(qiáng)工程塑料的復(fù)合材料，即玻璃鋼

熱塑性玻璃鋼熱塑性玻璃鋼是以玻璃纖維為增強(qiáng)劑和以熱塑性樹(shù)脂為粘結(jié)劑制成的復(fù)合材料。

熱固性玻璃鋼熱固性玻璃鋼是以玻璃纖維為增強(qiáng)劑和以熱固性樹(shù)脂為粘結(jié)劑制成的復(fù)合材料。玻璃纖維（GlassFiber,GF）23

玻璃纖維是一大類系列產(chǎn)品的通稱。它有各種不同化學(xué)成分的商品，一般是以氧化硅為主體(約含50%-60%)，同時(shí)含有許多其他的氧化物(例如鈣、硼、鈉、鋁和鐵的氧化物)；(a)氧化硅玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；(b)注入氧化鈉，鈉離子與氧離子以離子鍵結(jié)合，但鈉離子與網(wǎng)絡(luò)不直接相連24

E-玻璃纖維是堿金屬氧化物含量在1%以下的鈣鋁硼硅酸鹽玻璃纖維的總稱，產(chǎn)量占目前世界連續(xù)玻璃纖維總產(chǎn)量的90%以上。具有良好的電絕緣性能，還具有較高的強(qiáng)度和較好的耐環(huán)境老化性能。缺點(diǎn)是易被稀無(wú)機(jī)酸侵蝕；

中堿C玻璃纖維中堿金屬氧化物含量在2%-6%，耐酸性好，但電絕緣性差，強(qiáng)度和模量低。原料豐富，成本低，可用于耐酸且對(duì)電性能要求不高的復(fù)合材料；25

C-玻璃纖維是一種鈉硼硅酸鹽玻璃纖維，具有較好的耐酸性、耐水性和耐水解性；

S-玻璃纖維屬鎂鋁硅酸鹽玻璃纖維，又稱高強(qiáng)玻璃纖維。其拉伸強(qiáng)度比無(wú)堿E玻璃纖維高約35%，楊氏模量高10%-20%，高溫下仍能保持良好的強(qiáng)度和疲勞性能；

M-玻璃纖維是一種氧化鈹含量高的高彈性模量玻璃纖維，由它制成的玻璃鋼制品有較高的強(qiáng)度和較高的模量，適用于宇航、航空等領(lǐng)域。26

高硅氧玻璃纖維中氧化硅含量在96%以上，耐熱性好(約1100℃)，但強(qiáng)度較低(250-300MPa)，熱膨脹系數(shù)低，化學(xué)穩(wěn)定性好。它是將高鈣硼硅酸鹽玻璃纖維在酸中溶去金屬氧化物，得到氧化硅骨架，再經(jīng)清洗和熱處理制成。

超細(xì)玻璃纖維：直徑在3.8-4.6微米，柔曲性、耐折性和耐磨性好，用于制作防火衣、宇宙服、帳篷、地毯和飛船內(nèi)的紡織用品；

中粗纖維：直徑在5.3-7.4微米，主要用作絕緣材料、過(guò)濾布、層壓復(fù)合材料用布；

粗纖維：直徑在9.2-21.6微米，用于制作無(wú)捻粗紗、短切薄氈及片狀模壓料等預(yù)成型料，以及制造玻璃鋼管道和容器。27玻璃纖維的模量偏低，使用溫度不高，不屬于高級(jí)復(fù)合材料增強(qiáng)體；玻璃纖維占復(fù)合材料工業(yè)中所使用的增強(qiáng)體的90%以上；玻璃纖維的生產(chǎn)工藝具有典型性，并為若干高級(jí)纖維的生產(chǎn)所借鑒或襲用；玻璃纖維可與其他高級(jí)纖維混合作用；玻璃纖維的某些品種也可用于高級(jí)復(fù)合材料，如高硅氧纖維增強(qiáng)酚醛樹(shù)脂制作導(dǎo)彈大面積防熱材料。28

玻璃鋼價(jià)格十分便宜，而且有多種形式和不同性能的產(chǎn)品。至80年代后期，世界玻璃鋼年總產(chǎn)量已達(dá)250萬(wàn)噸左右，產(chǎn)品種類超過(guò)4萬(wàn)種。應(yīng)用范圍遍及陸上運(yùn)輸、建筑和土木工程、化工防腐、電氣/電子、船艇及水上交通、家用和商務(wù)設(shè)備、文體休閑用品、航天、航空及軍用裝備等領(lǐng)域。碳纖維是由有機(jī)纖維經(jīng)固相反應(yīng)轉(zhuǎn)變而成的纖維狀聚合物碳，是一種非金屬材料。碳纖維具有重量輕、比強(qiáng)度大、模量高、耐熱性高、化學(xué)穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。②碳纖維

碳纖維（CarbonFiber）以碳纖維為增強(qiáng)劑的復(fù)合材料具有比鋼強(qiáng)、比鋁輕的特性，是一種目前最受重視的高性能材料之一。它在航空航天、軍事、工業(yè)、體育器材等許多方面有著廣泛的用途。30②碳纖維

碳纖維（CarbonFiber）

在石墨結(jié)構(gòu)中，層面內(nèi)的碳原子以共價(jià)鍵連接，層與層之間以范德華力連接；使石墨的六角形層平面沿著碳纖維的纖維軸方向擇優(yōu)取向，就會(huì)獲得高模量的碳纖維。碳纖維復(fù)合材料：作基體的樹(shù)脂，目前應(yīng)用最多的是環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂和聚四氟乙烯。碳纖維碳復(fù)合材料：用有機(jī)基體浸漬纖維坯塊，固化后再進(jìn)行熱解，或纖維坯型經(jīng)化學(xué)氣相沉積，直接填入碳。碳纖維金屬?gòu)?fù)合材料：主要用熔點(diǎn)較低的金屬或合金，如在碳纖維表面鍍金屬，制成了碳纖維金屬?gòu)?fù)合材料。碳纖維陶瓷復(fù)合材料：如我國(guó)研制的一種碳纖維石英玻璃復(fù)合材料。③硼纖維硼纖維（BoronFiber）硼纖維是一種將硼元素通過(guò)高溫化學(xué)氣相法沉積在鎢絲表面制成的高性能增強(qiáng)纖維。硼纖維具有良好的力學(xué)性能、強(qiáng)度高、模量高。硼纖維具有耐高溫和耐中子輻射性能。硼纖維的缺點(diǎn)：工藝復(fù)雜，不易大量生產(chǎn)，價(jià)格昂貴；由于鎢絲的密度大，硼纖維的密度也大。硼纖維主要用于聚合物基和金屬基復(fù)合材料。③硼纖維Ａ、硼纖維樹(shù)脂復(fù)合材料：基體主要為環(huán)氧樹(shù)脂、聚苯并咪唑和聚酰亞胺樹(shù)脂等。Ｂ、硼纖維金屬?gòu)?fù)合材料：常用的基體為鋁、鎂及其合金，還有鈦及其合金等。④金屬纖維作增強(qiáng)纖維的金屬主要是強(qiáng)度較高的高熔點(diǎn)金屬，如鎢、鉬、鋼、不銹鋼、鈦、鈹?shù)龋鼈兡鼙换w金屬潤(rùn)濕，也能增強(qiáng)陶瓷。Ａ、金屬纖維金屬?gòu)?fù)合材料：研究較多的增強(qiáng)劑為鎢鉬絲，基體為鎳合金和鈦合金。Ｂ、金屬纖維陶瓷復(fù)合材料：利用金屬纖維的韌性和抗拉能力改善陶瓷的脆性。⑤氧化鋁纖維以氧化鋁為主要纖維組分的陶瓷纖維統(tǒng)稱為氧化鋁纖維(AluminaFiber,AF或(Al2O3)f)。氧化鋁纖維的特點(diǎn)：耐熱性好；不被熔融金屬侵蝕，可與金屬很好地復(fù)合；表面活性好，不需要進(jìn)行表面處理，即能與樹(shù)脂和金屬?gòu)?fù)合；具有極佳的耐化學(xué)腐蝕和抗氧化性；用氧化鋁增強(qiáng)的復(fù)合材料具有優(yōu)良的抗壓性能；電氣絕緣性、電波透過(guò)性好。氧化鋁纖維適合于制造既需要輕質(zhì)高強(qiáng)又需要耐熱的結(jié)構(gòu)件。用它制作雷達(dá)天線罩，其剛性比玻璃鋼高，透電波性能好，耐高溫。⑥碳化硅纖維碳化硅纖維（SiliconCarbideFiber）是以碳和硅為主要組分的一種陶瓷纖維。SiC纖維是高強(qiáng)度、高模量纖維，有良好的耐化學(xué)腐蝕性、耐高溫和耐輻射性能。用碳化硅纖維編織成雙向和三向織物，巳用于高溫的傳送帶、過(guò)濾材料，如汽車的廢氣過(guò)濾器等。

碳化硅復(fù)合材料已應(yīng)用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片、飛機(jī)螺旋槳等受力部件。在軍事上，碳化硅纖維用于大口徑軍用步槍金屬基復(fù)合槍筒套管，M--1作戰(zhàn)坦克履帶、火箭推進(jìn)劑傳送系統(tǒng)，先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)的垂直安定面，導(dǎo)彈尾部，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)外殼，魚(yú)雷殼體等。⑦氮化硼纖維

氮化硼纖維具有優(yōu)良的機(jī)械性能、耐熱性能、抗氧化性能、耐腐蝕性能以及獨(dú)特的電性能等，可用作金屬基、陶瓷基、聚合物基復(fù)合材料的增強(qiáng)材料.

氮化硼纖維具有優(yōu)異的電性能，直到2000℃纖維還具有極好的電絕緣性能；氮化硼纖維還具有很低的介電損耗和介電常數(shù)，是耐燒蝕天線窗的理想材料。芳綸纖維是指聚芳酰胺纖維。國(guó)外商品牌號(hào)叫凱芙拉(Kevlar)纖維，我國(guó)暫命名為芳綸纖維，有時(shí)也稱有機(jī)纖維。⑧芳綸纖維

三種牌號(hào)：

芳綸主要用于橡膠增強(qiáng)，制造輪胎、三角皮帶、同步帶等；

芳綸--29主要用于繩索、電纜、涂漆織物、帶和帶狀物，以及防彈背心等。

芳綸--49用于航空、宇航、造船工業(yè)的復(fù)合材料制件。芳綸纖維是對(duì)苯二甲酰與對(duì)苯二胺的聚合體，經(jīng)溶解轉(zhuǎn)為液晶紡絲而成。它的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：沿分子鏈方向(纖維的軸向)原子通過(guò)強(qiáng)共價(jià)鍵結(jié)合，分子間以氫鍵相連。結(jié)構(gòu)規(guī)整，結(jié)晶度高。纖維呈現(xiàn)各向異性。42

芳綸的密度為1.44g/cm3，比強(qiáng)度高于碳纖維和硼纖維，韌性好、抗沖擊性好、加工性好。壓縮強(qiáng)度不高，剪切強(qiáng)度不高。

芳綸的優(yōu)異特性：熱穩(wěn)定、耐火、真空中長(zhǎng)期使用溫度為160℃，溫度低至-60℃也不變脆，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為250-400℃，熱膨脹系數(shù)低，良好的耐化學(xué)介質(zhì)性(但不耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿)，耐疲勞、耐磨、電絕緣、透電磁波。芳綸的不足：耐光性差，暴露于可見(jiàn)光和紫外線時(shí)發(fā)生光致降解，力學(xué)性能下降，顏色發(fā)生變化；溶解性差；抗壓強(qiáng)度低；吸濕性強(qiáng)，吸濕后纖維性能變化大。由于芳綸纖維具有規(guī)整的晶體結(jié)構(gòu)，因此，它具有化學(xué)穩(wěn)定性、高溫尺寸穩(wěn)定性、不發(fā)生高溫分解以及在很高溫度下不致熱塑化等特點(diǎn)。以樹(shù)脂作為基體，芳綸纖維作為增強(qiáng)相所形成的增強(qiáng)塑料，簡(jiǎn)稱KFRP，它在航空航天方面的應(yīng)用，僅次于碳纖維，成為必不可少的材料。44KEVLAR?具有卓越的抗彈性能，而且被廣泛用在那些需要高強(qiáng)度而低重量的地方。如直徑更小、強(qiáng)度更高的美國(guó)海軍艦船停泊時(shí)使用的繩索和纜繩，KEVLAR?繩索甚至作為太空探險(xiǎn)者著陸系統(tǒng)中安全氣囊的控制繩索而登上了火星。高度耐切割的防護(hù)手套使鋒利的金屬和玻璃碎片沒(méi)有絲毫危險(xiǎn)。還有在那些挑戰(zhàn)自然并贏得勝利的運(yùn)動(dòng)中所使用的高強(qiáng)度低重量的運(yùn)動(dòng)器材，如滑雪板、劃艇和皮艇等。45

KEVLAR?將潛在的致命打擊轉(zhuǎn)化為擴(kuò)散的能量吸收。

由高強(qiáng)度低重量的KEVLAR?制成的柔軟的人體裝甲，具有多層織物結(jié)構(gòu)。其具體原理為受力的KEVLAR?纖維將子彈沖擊的能量吸收并分散轉(zhuǎn)移到編織物的其它纖維中。這種轉(zhuǎn)移發(fā)生在子彈與織物的“交叉點(diǎn)”。織物的其余部分吸收多余的能量，從而減少能量的轉(zhuǎn)移，避免引起“鈍傷”。與傳統(tǒng)的硬質(zhì)“盾牌”相比，這些軟式裝甲其穿著變得更為舒適，活動(dòng)也更方便。46

波音767飛機(jī)每架使用了3噸Kevlar49纖維與石墨纖維混雜的復(fù)合材料，使機(jī)身減重1噸。與波音727相比，燃料節(jié)省30%。787在其主要結(jié)構(gòu)上使用大量的復(fù)合材料。（圖片版權(quán)所有：波音公司）

47位于西雅圖波音DevelopmentalCenter的第一個(gè)

B787復(fù)合材料機(jī)身。（圖片版權(quán)所有：KenDeJarlais）

48利用Nomex、Kevlar結(jié)合英特萊高性能耐火纖維復(fù)合加工作為各種安全防護(hù)產(chǎn)品的基本材料。49振膜采用防彈纖維Kevlar與天然纖維復(fù)合制成，具有剛度好、阻尼佳的特點(diǎn)，不僅有效抑制了音盆的分割振動(dòng)失真，還保有和諧和自然的音色。50

1976年蒙特利爾奧林匹克主體育館的支撐結(jié)構(gòu)材料和頂棚材料采用了Kevlar49涂層織物和Kevlar49繩。

Kevlar49還用作阿波羅登月飛船軟著陸降落傘繩帶、直升飛機(jī)吊繩、拋錨繩、潛水裝置、海底電視電纜。51

Kevlar49纖維具有低密度、高強(qiáng)度、高模量和低蠕變性的特點(diǎn)，在靜負(fù)荷及高溫條件下仍有優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性，特別適合于用作復(fù)合材料的增強(qiáng)纖維。由Kevlar纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料廣泛用于航空航天工業(yè)，如雷達(dá)天線罩、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)外殼、導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)及飛機(jī)機(jī)翼等。俄羅斯米格－29飛機(jī)

52

Kevlar29纖維的伸長(zhǎng)率高，耐沖擊優(yōu)于Kevlar49，可做各種繩索，用于輪胎簾子線，降落傘繩帶等，以及用于裝甲防護(hù)、防彈背心和軍用頭盔等。在質(zhì)量輕一半條件下，其防彈能力是鋼的5倍。芳綸復(fù)合盔

未被擊穿的PASGT，彈杭周圍的凱夫拉纖維53⑨超高分子量聚乙烯纖維(UHMW-PE)超高分子量聚乙烯纖維是指平均分子量在106以上的聚乙烯紡出的纖維。UHMW-PE纖維具有獨(dú)特的綜合性能，相對(duì)密度低、比強(qiáng)度、比模量高；斷裂伸長(zhǎng)率雖較低，但因強(qiáng)度高而使其斷裂功高；還具有耐海水、耐化學(xué)試劑、耐磨損、耐紫外線輻射、耐腐蝕、吸濕性低、抗彎曲、耐沖擊、自潤(rùn)滑、耐低溫、電絕緣等。54

與芳綸相比，UHMW-PE纖維具有良好的柔曲性，即使彎曲打結(jié)也不會(huì)斷裂，彎曲后的拉伸強(qiáng)度和模量幾乎不變。不足之處：熔點(diǎn)較低（約150℃），高溫(80℃,500MPa)容易蠕變，只能在100℃以下使用。可用于制作武器裝甲、防彈背心、航天航空部件等。顆粒類增強(qiáng)體顆粒增強(qiáng)體主要是一些具有高強(qiáng)度、高模量、耐熱、耐磨的陶瓷等無(wú)機(jī)非金屬顆粒，主要的有碳化硅、氧化鋁、氮化硅、碳化鈦、碳化硼、石墨、細(xì)金剛石、高嶺土、滑石、碳酸鈣等。還有一些金屬和聚合物顆粒增強(qiáng)體。如聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、氟樹(shù)脂等。

顆粒增強(qiáng)體以很細(xì)的粉狀（＜50微米）加到基體中，起提高強(qiáng)度、模量、增韌、耐磨、耐熱等作用。顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的性能是各向同性的。顆粒增強(qiáng)體的成本低，在汽車工業(yè)中的應(yīng)用發(fā)展迅速。晶須類增強(qiáng)體

晶須是在人工條件下制造出的細(xì)小單晶，一般呈棒狀，直徑0.2－1微米，長(zhǎng)度約為幾十微米。因其組織結(jié)構(gòu)細(xì)小、缺陷少，具有很高的強(qiáng)度和模量。常用的有碳化硅、氧化鋁、氮化硅等陶瓷晶須。晶須制造過(guò)程較復(fù)雜，成本比顆粒高很多。

晶須具有比纖維增強(qiáng)體更優(yōu)異的高溫性能和抗蠕變性能，多數(shù)用于增強(qiáng)金屬和陶瓷。晶須增強(qiáng)復(fù)合材料的性能基本上是各向同性的。金屬絲主要有鈹絲、不銹鋼絲和鎢絲等，一般用于金屬基復(fù)合材料的增強(qiáng)。片狀物增強(qiáng)體主要是陶瓷薄片。具有層狀結(jié)構(gòu)的SiC/C、ZrO2、Si3N4、Si3N4/BN陶瓷復(fù)合材料比常規(guī)的陶瓷材料的韌性提高數(shù)倍到數(shù)十倍。582.3選用原則復(fù)合材料的復(fù)合原則要想制備一種好的復(fù)合材料，首先應(yīng)根據(jù)所要求的性能進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣才能成功地制備出性能理想的復(fù)合材料。復(fù)合材料的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則：1優(yōu)勢(shì)（優(yōu)良特性）互補(bǔ)原則2求異相容原則3性能（用途）先定原則4制備可能性、成本可行性原則在選擇材料組元時(shí)，首先應(yīng)明確各組元在使用中所應(yīng)承擔(dān)的功能，即必須明確對(duì)材料性能的要求。一、材料組元的選擇例如，若所設(shè)計(jì)的復(fù)合材料是用作結(jié)構(gòu)件，則復(fù)合的目的就是要使復(fù)合后材料具有最佳的強(qiáng)度、剛度和韌性等.

增強(qiáng)材料主要起承受載荷的作用，它必須具有高強(qiáng)度和高模量

；

基體材料應(yīng)起傳遞載荷及協(xié)同的作用，而且要把增強(qiáng)材料粘結(jié)在一起。其次，還應(yīng)考慮組成復(fù)合材料的各組元之間的相容性，包括物理、化學(xué)、力學(xué)等性能的相容，使材料各組元彼此和諧地共同發(fā)揮作用。在任何使用環(huán)境中，復(fù)合材料的各組元之間的伸長(zhǎng)、彎曲、應(yīng)變等都應(yīng)協(xié)調(diào)一致。第三，要考慮復(fù)合材料各組元之間的浸潤(rùn)性，使增強(qiáng)材料與基體之間達(dá)到比較理想的具有一定結(jié)合強(qiáng)度的界面。適當(dāng)?shù)慕缑娼Y(jié)合強(qiáng)度不僅有利于提高材料的整體強(qiáng)度，更重要的是便于將基體所承受的載荷通過(guò)界面?zhèn)鬟f給增強(qiáng)材料，以充分發(fā)揮其增強(qiáng)作用。若結(jié)合強(qiáng)度太低，界面很難傳遞載荷，影響復(fù)合材料的整體強(qiáng)度；但結(jié)合強(qiáng)度太高也不利，它