復(fù)合材料概論

復(fù)合材料概論第1頁(yè)/共72頁(yè)課程介紹

課程的性質(zhì)與作用《復(fù)合材料學(xué)》是材料與工程專業(yè)的一門學(xué)科選修課程。本課程系統(tǒng)地介紹了復(fù)合材料的各種增強(qiáng)材料、基體材料以及聚合物基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料等材料的性能、制備、應(yīng)用和發(fā)展動(dòng)態(tài)。系統(tǒng)地了解各種復(fù)合材料的性能、制備方法與應(yīng)用，從而豐富和拓寬在材料及材料學(xué)方面的知識(shí)。2第2頁(yè)/共72頁(yè)課程介紹

主要內(nèi)容：第一章復(fù)合材料概述第二章復(fù)合材料的界面第三章復(fù)合材料的增強(qiáng)材料第四章聚合物基復(fù)合材料第五章金屬基復(fù)合材料第六章陶瓷基復(fù)合材料第七章納米復(fù)合材料3第3頁(yè)/共72頁(yè)課程介紹教材或參考資料：馮小明，張崇才主編，復(fù)合材料，重慶大學(xué)出版社,2011周曦亞，復(fù)合材料，

化學(xué)工業(yè)出版社，2005王榮國(guó)，復(fù)合材料概論，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004吳人潔，復(fù)合材料，天津大學(xué)出版社，2000周祖福，復(fù)合材料學(xué)，武漢理工大學(xué)出版社，1995王汝敏，聚合物基復(fù)合材料（第二版），科學(xué)出版社，2011復(fù)合材料學(xué)報(bào)—/CN/volumn/

home.shtml玻璃鋼/復(fù)合材料—通過(guò)中國(guó)知網(wǎng)、維普數(shù)據(jù)庫(kù)等查詢4第4頁(yè)/共72頁(yè)課程介紹課堂要求與考核方式：要求認(rèn)真隨堂聽(tīng)課，廣泛查閱有關(guān)復(fù)合材料方面的最新資料。課程總成績(jī)平時(shí)占30%，考試占70%。5第5頁(yè)/共72頁(yè)例子：稻草泥磚，鋼筋混凝土鳥(niǎo)窩:燕子木材(天然纖維與木質(zhì)素);竹子(天然纖維與天然樹(shù)脂)動(dòng)物骨骼(膠原纖維與羥基磷灰石)6第6頁(yè)/共72頁(yè)花神自然復(fù)合材料7第7頁(yè)/共72頁(yè)動(dòng)物群鳥(niǎo)巢8第8頁(yè)/共72頁(yè)9第9頁(yè)/共72頁(yè)西藏10第10頁(yè)/共72頁(yè)11第11頁(yè)/共72頁(yè)★西北工業(yè)大學(xué)張立同院士等，以“耐高溫長(zhǎng)壽命抗氧化陶瓷基復(fù)合材料應(yīng)用技術(shù)研究”榮獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。★中南工業(yè)大學(xué)黃伯云院士等，以“高性能炭/炭航空制動(dòng)材料的制備技術(shù)”榮獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。2005年國(guó)家科技部頒發(fā)了兩項(xiàng)國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)，這個(gè)代表著我國(guó)原創(chuàng)性發(fā)明最高水準(zhǔn)的獎(jiǎng)項(xiàng)，在連續(xù)6年的國(guó)家科技獎(jiǎng)勵(lì)中一直空缺。國(guó)人翹首以盼，科技界望眼欲穿！2005年3月，6年的沉寂終于被打破！這兩項(xiàng)均是有關(guān)復(fù)合材料的項(xiàng)目，而且均是無(wú)機(jī)復(fù)合材料。12第12頁(yè)/共72頁(yè)耐高溫長(zhǎng)壽命抗氧化陶瓷基復(fù)合材料應(yīng)用技術(shù)胡錦濤總書(shū)記接見(jiàn)張立同院士張立同院士工作照13第13頁(yè)/共72頁(yè)研制的連續(xù)纖維增韌碳化硅陶瓷基復(fù)合材料，在國(guó)際上被公認(rèn)為是反映一個(gè)國(guó)家先進(jìn)航空航天器制造能力的戰(zhàn)略性新型熱結(jié)構(gòu)材料。它比鋁還輕、比鋼還強(qiáng)、比碳化硅陶瓷更耐高溫、抗氧化燒蝕，而且克服了陶瓷的脆性，不會(huì)發(fā)生突發(fā)災(zāi)難性破壞，替代金屬材料可解決航空航天器燃料20%~30%浪費(fèi)的問(wèn)題，以滿足其向高速度、高精度、高搭載和長(zhǎng)壽命發(fā)展的需求。提出的“具有類似金屬斷裂行為的連續(xù)纖維增韌高溫陶瓷基復(fù)合材料”的思想具有很重要的學(xué)術(shù)意義。耐高溫長(zhǎng)壽命抗氧化陶瓷基復(fù)合材料應(yīng)用技術(shù)14第14頁(yè)/共72頁(yè)張立同課題組研制的新材料制品C/SiC復(fù)合材料航天飛機(jī)頭錐C/SiC復(fù)合材料機(jī)翼前緣15第15頁(yè)/共72頁(yè)第16頁(yè)/共72頁(yè)該項(xiàng)目涉及飛機(jī)用高性能炭/炭剎車材料。它具有密度低、性能好、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，代表了當(dāng)今航空制動(dòng)材料的發(fā)展方向。以前，炭/炭復(fù)合材料航空剎車副只有美、英、法三國(guó)能生產(chǎn)，壟斷了國(guó)際市場(chǎng)，并實(shí)行嚴(yán)密的技術(shù)封鎖。我國(guó)每年需進(jìn)口數(shù)億元炭/炭剎車副。高性能炭/炭航空制動(dòng)材料的制備技術(shù)17第17頁(yè)/共72頁(yè)第一章復(fù)合材料概述目錄1-1復(fù)合材料的發(fā)展概況1-2復(fù)合材料的定義、命名與分類1-3復(fù)合材料的特性1-4復(fù)合材料的應(yīng)用18第18頁(yè)/共72頁(yè)第一節(jié)復(fù)合材料的發(fā)展概況古代復(fù)合材料復(fù)合材料發(fā)展史：一、復(fù)合材料的發(fā)展歷史漆器－豬形盒（戰(zhàn)國(guó)時(shí)期）

7000年前的西安半坡村遺址中曾發(fā)現(xiàn)草拌泥制成的墻壁和磚坯，其性能優(yōu)于草和泥；4000年以前的漆器是典型的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，它是用絲、麻及其織物為增強(qiáng)相，以生漆做粘結(jié)劑一層一層鋪敷在底胎（模具）上，待漆干后挖去底胎成型。西安半坡遺址博物館19第19頁(yè)/共72頁(yè)近代復(fù)合材料復(fù)合材料發(fā)展史：

纖維增強(qiáng)橡膠：輪胎是以簾子線增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料；

玻璃鋼：1942年，因航空工業(yè)的需要，發(fā)展了玻璃纖維增強(qiáng)塑料（GFRP,俗稱玻璃鋼）。第一節(jié)復(fù)合材料的發(fā)展概況美國(guó)：火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼，燃料容器及軍用飛機(jī)雷達(dá)罩，其后萊特空軍發(fā)展中心設(shè)計(jì)制造了玻璃鋼為機(jī)身和機(jī)翼的飛機(jī)。隨后迅速擴(kuò)展到民用材料。20第20頁(yè)/共72頁(yè)復(fù)合材料發(fā)展史：第一節(jié)復(fù)合材料的發(fā)展概況玻璃鋼用于上海東方明珠電視塔內(nèi)的裝潢目前最大的復(fù)合材料獵掃雷艦為美國(guó)的復(fù)仇者（avenger）級(jí)獵掃雷艦，全船船體為木層-玻璃鋼混合結(jié)構(gòu)。其骨架為夾層木板所制，其船體外板為4層厚木板，外層包玻璃鋼。21第21頁(yè)/共72頁(yè)現(xiàn)代復(fù)合材料復(fù)合材料發(fā)展史：1970~1980年，先進(jìn)復(fù)合材料發(fā)展時(shí)代。1975年先進(jìn)復(fù)合材料“碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料及開(kāi)芙拉纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料”已用于飛機(jī)、火箭的主承力件上。

第一節(jié)復(fù)合材料的發(fā)展概況70年代：凱夫拉纖維增強(qiáng)塑料（KFRP）碳化硅纖維增強(qiáng)塑料（SFRP）氧化鋁纖維增強(qiáng)塑料（AFRP）

碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）碳化硅纖維增強(qiáng)金屬（SFRM）氧化鋁纖維增強(qiáng)金屬（AFRM）22第22頁(yè)/共72頁(yè)現(xiàn)代復(fù)合材料復(fù)合材料發(fā)展史：1980~1990年，纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料得到廣泛研究和發(fā)展，用于航天飛行器。發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片（SiC/Ti）氧化鋁纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料第一節(jié)復(fù)合材料的發(fā)展概況23第23頁(yè)/共72頁(yè)現(xiàn)代復(fù)合材料復(fù)合材料發(fā)展史：1990~至今，主要發(fā)展多功能復(fù)合材料，如機(jī)敏復(fù)合材料、梯度功能材料。變形機(jī)翼第一節(jié)復(fù)合材料的發(fā)展概況“滑動(dòng)蒙皮”可以改變機(jī)翼形狀，從高速飛行攻擊布局（左）到低速遠(yuǎn)程巡航布局（右）24第24頁(yè)/共72頁(yè)三大材料：

-金屬材料

-無(wú)機(jī)非金屬材料

-有機(jī)高分子材料金屬材料無(wú)機(jī)非金屬材料有機(jī)高分子材料復(fù)合材料復(fù)合材料：

-取長(zhǎng)補(bǔ)短

-協(xié)同優(yōu)化

-產(chǎn)生原來(lái)單一材料所沒(méi)有的新性能二、復(fù)合材料的提出第一節(jié)復(fù)合材料的發(fā)展概況25實(shí)例

優(yōu)點(diǎn)

缺點(diǎn)鋼鐵陶瓷塑料強(qiáng)度高易加工易被腐蝕抗腐蝕耐高溫脆性大易破碎耐腐蝕易老化不耐高溫第25頁(yè)/共72頁(yè)例如：火箭殼體材料對(duì)射程的影響 第一節(jié)復(fù)合材料的發(fā)展概況玻璃鋼金屬碳/碳復(fù)合材料芳綸射程（公里）26第26頁(yè)/共72頁(yè)第一節(jié)復(fù)合材料的發(fā)展概況航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料發(fā)展預(yù)測(cè)27第27頁(yè)/共72頁(yè)第一節(jié)復(fù)合材料的發(fā)展概況地球溫室效應(yīng)、臭氧層破壞、沙漠化、野生動(dòng)物滅絕清潔淡水、食物、可耕地石油、天然氣、煤、礦產(chǎn)等環(huán)境污染人口膨脹能源枯竭進(jìn)入高度信息化的社會(huì)，對(duì)生活質(zhì)量和健康水平的追求會(huì)更高。地球存在著非常嚴(yán)重的問(wèn)題。三、復(fù)合材料在21世紀(jì)中的作用

28第28頁(yè)/共72頁(yè)1.對(duì)提高人類生活質(zhì)量做出貢獻(xiàn)復(fù)合材料衣紡織機(jī)械食蔬菜大棚住建筑材料行交通工具改善舒適性輕質(zhì)高強(qiáng)、隔音隔熱墻體、門窗；飛機(jī)、車輛、船艦、高速列車的車體結(jié)構(gòu)提高安全性抗沖擊性能優(yōu)異的汽車保險(xiǎn)杠、車體、車門、轎車底板高層建筑抗地震災(zāi)害提高健康水平修復(fù)植入人造器官成分設(shè)計(jì)、調(diào)整應(yīng)力生物相容性人工關(guān)節(jié)、夾骨板第一節(jié)復(fù)合材料的發(fā)展概況29第29頁(yè)/共72頁(yè)第一節(jié)復(fù)合材料的發(fā)展概況2.對(duì)信息技術(shù)的服務(wù)復(fù)合材料信息獲得敏感器件換能材料信息存儲(chǔ)磁記錄光記錄信息處理芯片封裝電路板信息傳輸光導(dǎo)纖維導(dǎo)波管信息執(zhí)行機(jī)械動(dòng)作高強(qiáng)高剛30第30頁(yè)/共72頁(yè)3.在解決資源短缺與能源危機(jī)方面的貢獻(xiàn)第一節(jié)復(fù)合材料的發(fā)展概況復(fù)合材料開(kāi)發(fā)新能源與節(jié)約能源開(kāi)發(fā)海洋與空間延長(zhǎng)基礎(chǔ)設(shè)施壽命提高太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換率（光電池、框架）風(fēng)力發(fā)電裝置（大型化的葉片、支柱）核燃料（鈾分離轉(zhuǎn)子）高性能纖維增強(qiáng)混凝土，取代鋼筋耐高壓、耐海水腐蝕的深?？碧窖b置（碳纖維/樹(shù)脂裝置已潛入海下1千米）海上石油平臺(tái)、空間站、航天器等31第31頁(yè)/共72頁(yè)4.在治理環(huán)境中可起的作用復(fù)合材料降低污染整體近凈成形降低原材料用量節(jié)約加工能耗延長(zhǎng)設(shè)施壽命功能膜支撐網(wǎng)格碳纖維纏繞氣瓶廢水治理廠管道利用廢棄物材料互補(bǔ)礦渣木屑廢塑料麥桿稻草野生植物“綠色”材料自然降解提高性能利用天然纖維透明農(nóng)膜一此性餐具第一節(jié)復(fù)合材料的發(fā)展概況32第32頁(yè)/共72頁(yè)第二節(jié)復(fù)合材料的定義、命名與分類一、什么復(fù)合材料（Compositematerial）廣義的定義（Janitz）理論上任何非純粹的，含有多于一種組分的物體都可以歸入復(fù)合材料之列。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）

兩種或兩種以上物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)組合而成的一種多相固體材料。33第33頁(yè)/共72頁(yè)其他定義：F.L.Matthews和R.D.Rawlings

認(rèn)為復(fù)合材料是兩個(gè)或兩個(gè)以上組元或相組成的混合物，并應(yīng)滿足下面三個(gè)條件：（1）組元含量大于5%；（2）復(fù)合材料的性能顯著不同于各組元的性能；（3）通過(guò)各種方法混合而成?！恫牧洗笤~典》：由高分子、無(wú)機(jī)非金屬或金屬等幾類材料通過(guò)復(fù)合工藝組而成的新型材料。它既能保留原組成材料的主要特色，并通過(guò)復(fù)合效應(yīng)獲得原組分所不具備的性能。通過(guò)材料設(shè)計(jì)使各組分的性能相互補(bǔ)充并彼此關(guān)聯(lián)，從而獲得新的優(yōu)越性能。34第二節(jié)復(fù)合材料的定義、命名與分類第34頁(yè)/共72頁(yè)二、復(fù)合材料的組成復(fù)合材料

基體增強(qiáng)體一種連續(xù)相，它把改善性能的增強(qiáng)體材料固結(jié)成一體，并賦予復(fù)合材料一定的形狀，傳遞外界應(yīng)力，保護(hù)增強(qiáng)體免受外界環(huán)境侵蝕的作用。一種分散相，起承受應(yīng)力（結(jié)構(gòu)復(fù)合材料）和顯示功能（功能復(fù)合材料）的作用，改善復(fù)合材料的性能。

35第二節(jié)復(fù)合材料的定義、命名與分類第35頁(yè)/共72頁(yè)泥磚泥禾秸鋼筋混凝土沙子、石子、水泥鋼筋36第二節(jié)復(fù)合材料的定義、命名與分類第36頁(yè)/共72頁(yè)復(fù)合材料系統(tǒng)組合分散相連續(xù)相金屬材料無(wú)機(jī)非金屬材料有機(jī)高分子材料金屬材料金屬纖維纖維/金屬基復(fù)合材料鋼絲/水泥復(fù)合材料增強(qiáng)橡膠金屬晶須晶須/金屬基復(fù)合材料晶須/陶瓷基復(fù)合材料金屬片材金屬/塑料板無(wú)機(jī)非金屬材料陶瓷纖維纖維/金屬基復(fù)合材料纖維/陶瓷基復(fù)合材料晶須晶須/金屬基復(fù)合材料晶須/陶瓷基復(fù)合材料顆粒彌散強(qiáng)化合金材料粒子填充塑料玻璃纖維纖維/樹(shù)脂基復(fù)合材料顆粒碳纖維碳纖維/金屬基復(fù)合材料碳纖維/陶瓷基復(fù)合材料碳纖維/樹(shù)脂基復(fù)合材料炭黑顆粒/橡膠；顆粒/樹(shù)脂基有機(jī)高分子材料有機(jī)纖維纖維/樹(shù)脂基復(fù)合材料塑料金屬/塑料橡膠37第37頁(yè)/共72頁(yè)強(qiáng)調(diào)基體時(shí)以基體材料的名稱為主。如樹(shù)脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料等。強(qiáng)調(diào)增強(qiáng)體時(shí)以增強(qiáng)體材料的名稱為主。如玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、陶瓷顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料等。

同時(shí)強(qiáng)調(diào)兩者時(shí)基體與增強(qiáng)體材料并用。常用來(lái)表示某一種具體的復(fù)合材料，習(xí)慣上把增強(qiáng)體材料的名稱放在前面，基體材料的名稱放在后面。

三、復(fù)合材料的命名38第二節(jié)復(fù)合材料的定義、命名與分類第38頁(yè)/共72頁(yè)1.“玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料”：簡(jiǎn)稱“玻璃纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料”或“玻璃纖維/環(huán)氧”。我國(guó)把這類復(fù)合材料通稱為“玻璃鋼”；

2.“碳纖維增強(qiáng)金屬?gòu)?fù)合材料”：也可寫為“碳／金屬?gòu)?fù)合材料”，“金屬基復(fù)合材料”，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料；

3.碳纖維和碳構(gòu)成的復(fù)合材料叫“碳／碳復(fù)合材料”。

國(guó)外還常用英文字母來(lái)表示，如MMC（MetalMatrixComposite）表示金屬基復(fù)合材料；FRP（FiberReinforcedPlastics）表示纖維增強(qiáng)塑料；玻璃纖維/環(huán)氧則表示為GF/Epoxy,或G/Ep(G-Ep)。39第二節(jié)復(fù)合材料的定義、命名與分類第39頁(yè)/共72頁(yè)四、復(fù)合材料的分類1.按基體類型分類復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料：無(wú)機(jī)非金屬基復(fù)合材料：聚合物基復(fù)合材料：以金屬（鋁、鎂、鈦等）為基體制成的復(fù)合材料。以有機(jī)聚合物（熱固性樹(shù)脂、熱塑性樹(shù)脂及橡膠等）為基體制成的復(fù)合材料。以陶瓷材料（也包括玻璃和水泥）為基體制成的復(fù)合材料。40第二節(jié)復(fù)合材料的定義、命名與分類第40頁(yè)/共72頁(yè)2.按增強(qiáng)材料形態(tài)分類三維：骨架狀復(fù)合材料、立體編織復(fù)合材料。玻璃纖維、碳纖維、硼、芳綸、金屬纖維、陶瓷纖維增強(qiáng)復(fù)合材料零維：顆粒增強(qiáng)

復(fù)合材料復(fù)合材料彌散強(qiáng)化復(fù)合材料（0.01~0.1m）顆粒強(qiáng)化復(fù)合材料（1~50m）一維：纖維增強(qiáng)

復(fù)合材料按纖維長(zhǎng)短按纖維種類連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料晶須增強(qiáng)復(fù)合材料二維：板狀、平面編織、片狀材料增強(qiáng)復(fù)合材料。41第二節(jié)復(fù)合材料的定義、命名與分類第41頁(yè)/共72頁(yè)顆粒增強(qiáng)型非連續(xù)纖維增強(qiáng)型板狀增強(qiáng)型連續(xù)纖維增強(qiáng)型42第二節(jié)復(fù)合材料的定義、命名與分類第42頁(yè)/共72頁(yè)3.按復(fù)合材料的用途分類結(jié)構(gòu)復(fù)合材料：以承受載荷為主要目的。主要使用力學(xué)性能，以滿足高強(qiáng)度、高模量、耐沖擊、耐磨損的要求。功能復(fù)合材料：主要使用功能特性，利用其在電、磁、聲、光、熱、阻尼、燒蝕等方面的特殊性能。如壓電功能復(fù)合材料、阻尼功能復(fù)合材料、磁性復(fù)合材料等。智能復(fù)合材料：機(jī)敏材料+自決策材料+執(zhí)行材料。當(dāng)材料發(fā)生故障或即將失效時(shí)，電阻或電導(dǎo)發(fā)生突變，機(jī)敏材料發(fā)出預(yù)警，自決策材料根據(jù)情況作出最優(yōu)控制，發(fā)出指令傳達(dá)給執(zhí)行材料使之發(fā)生動(dòng)作，從而保證材料處于最佳狀態(tài)。43第二節(jié)復(fù)合材料的定義、命名與分類第43頁(yè)/共72頁(yè)復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同性能的材料組元通過(guò)宏觀或微觀復(fù)合形成的一種新型材料，組元之間存在著明顯的界面；復(fù)合材料中各組元不但保持各自的固有特性，而且可最大限度發(fā)揮各種材料組元的特性，并賦予單一材料組元所不具備的優(yōu)良特殊性能；復(fù)合材料具有可設(shè)計(jì)性?？梢愿鶕?jù)使用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，以滿足各種用途，從而極大地提高工程結(jié)構(gòu)的效能。五、復(fù)合材料的特點(diǎn)44第二節(jié)復(fù)合材料的定義、命名與分類第44頁(yè)/共72頁(yè)復(fù)合材料最顯著的特性是其性能（主要指力學(xué)性能、物理性能和工藝性能）在一定范圍內(nèi)具有可設(shè)計(jì)性。選擇基體、增強(qiáng)體的類型及其含量；增強(qiáng)體在基體中的排列方式；基體與增強(qiáng)體之間的界面性能。來(lái)獲得常規(guī)材料難以提供的某一性能或綜合性能。五、復(fù)合材料的特點(diǎn)45第二節(jié)復(fù)合材料的定義、命名與分類第45頁(yè)/共72頁(yè)

比強(qiáng)度=強(qiáng)度/密度MPa/（g/cm3）比模量=模量/密度GPa/（g/cm3）第三節(jié)復(fù)合材料的特性1.比強(qiáng)度、比模量（剛度）高典型金屬基體復(fù)合材料與基體材料合金性能的比較46第46頁(yè)/共72頁(yè)第三節(jié)復(fù)合材料的特性材料密度g/cm3抗拉強(qiáng)度

MPa拉伸模量

GPa比強(qiáng)度*1e6/cm比模量*1e8/cm膨脹系數(shù)*1e-6/KC/環(huán)氧1.6180012811.380.2芳綸/環(huán)氧1.415008010.75.71.8B/環(huán)氧2.116002207.610.54.0SiC/環(huán)氧2.015001307.56.52.6石墨纖維/鋁2.28002313.610.52.0鋼7.814002101.42.712鋁合金2.8500771.72.823鈦合金4.510001102.22.49.0傳統(tǒng)金屬材料與復(fù)合材料性能比較47第47頁(yè)/共72頁(yè)目前：

聚合物基復(fù)合材料的最高耐溫上限為350C；

金屬基復(fù)合材料按不同的基體性能，其使用溫度在3501100C范圍內(nèi)變動(dòng)；

陶瓷基復(fù)合材料的使用溫度可達(dá)1400C；

碳/碳復(fù)合材料的使用溫度最高可達(dá)2800C。第三節(jié)復(fù)合材料的特性2.良好的高溫性能48第48頁(yè)/共72頁(yè)陶瓷基復(fù)合材料的脆性得到明顯改善復(fù)合材料破壞特點(diǎn)：

當(dāng)少數(shù)纖維斷裂時(shí)，其失去的部分載荷會(huì)通過(guò)基體而迅速分散到其它完好的纖維上去，復(fù)合材料在短期不會(huì)喪失承載能力。第三節(jié)復(fù)合材料的特性3.良好的抗疲勞、抗蠕變、抗沖擊和斷裂韌性49第49頁(yè)/共72頁(yè)4.良好的尺寸穩(wěn)定性加入增強(qiáng)體到基體材料中不僅可以提高材料的強(qiáng)度和剛度，而且可以使其熱膨脹系數(shù)明顯下降。通過(guò)改變復(fù)合材料中增強(qiáng)體的含量，可以調(diào)整復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)。

5.良好的化學(xué)穩(wěn)定性聚合物基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料。6.良好的功能性能

包括光、電、磁、熱、燒蝕、摩擦及潤(rùn)滑等性能。

第三節(jié)復(fù)合材料的特性50第50頁(yè)/共72頁(yè)1.在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用第四節(jié)復(fù)合材料的應(yīng)用

在航空方面主要作民用飛機(jī)和戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)翼蒙皮、機(jī)身、垂尾、水平尾翼、雷達(dá)罩、側(cè)壁板等主承力構(gòu)件。PAH-2“Tiger”武裝直升機(jī)復(fù)合材料用量高達(dá)80%空客A380采用的復(fù)合材料用量占機(jī)體結(jié)構(gòu)重量的22%51第51頁(yè)/共72頁(yè)第四節(jié)復(fù)合材料的應(yīng)用波音787結(jié)構(gòu)材料分布圖1.在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用52第52頁(yè)/共72頁(yè)主貨艙門----

碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂壓力容器----

凱芙拉纖維/環(huán)氧樹(shù)脂主機(jī)隔框和翼梁---

碳/鋁復(fù)合材料“哥倫比亞號(hào)”航天飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管----

碳/碳復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)組傳力架---硼/鈦基復(fù)合材料機(jī)身防熱瓦----

陶瓷基復(fù)合材料第四節(jié)復(fù)合材料的應(yīng)用53第53頁(yè)/共72頁(yè)1.在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用第四節(jié)復(fù)合材料的應(yīng)用衛(wèi)星天線：用石墨/環(huán)氧復(fù)合材料天線支撐桁架比鋁合金減重50%，可設(shè)計(jì)成零膨脹系數(shù)結(jié)構(gòu)；太陽(yáng)電池帆板：要求高比模量、低熱變形，采用碳/環(huán)氧材料；54第54頁(yè)/共72頁(yè)第四節(jié)復(fù)合材料的應(yīng)用全復(fù)合材料機(jī)體 的無(wú)人直升機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)直升機(jī)具有：極輕的重量、極高的強(qiáng)度，有效載荷大、耐航性長(zhǎng)。復(fù)合材料的設(shè)計(jì)非常適于苛刻軍事應(yīng)用：沒(méi)有機(jī)體零部件故障或調(diào)整，維護(hù)率達(dá)到最低，戰(zhàn)場(chǎng)可靠性很高。55第55頁(yè)/共72頁(yè)第四節(jié)復(fù)合材料的應(yīng)用

在航天上主要應(yīng)用于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室絕熱殼體結(jié)構(gòu)、導(dǎo)彈和運(yùn)載火箭的間段結(jié)構(gòu)、液氫儲(chǔ)箱結(jié)構(gòu)、儀器艙結(jié)構(gòu)、導(dǎo)彈和衛(wèi)星整流罩結(jié)構(gòu)等。整流罩

全部采用復(fù)合材料制造，不加油不著陸連續(xù)環(huán)球飛行9天，一次加油航程4萬(wàn)公里以上?！皏oyager”號(hào)輕型飛機(jī)56第56頁(yè)/共72頁(yè)第四節(jié)復(fù)合材料的應(yīng)用2.在交通運(yùn)輸方面的應(yīng)用

汽車方面主要應(yīng)用于各種車身構(gòu)件、殼體、保險(xiǎn)杠、車門、板簧（GFRP板簧疲勞壽命>鋼板彈簧，而重量?jī)H為鋼板彈簧的20%）、引擎罩、儀表盤、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管（GF/尼龍）、活塞（Al2O3/鋁硅合金）等。

復(fù)合材料也在小型的救生艇、輪船、游艇方面大量應(yīng)用。57第57頁(yè)/共72頁(yè)

復(fù)合材料常被用于制造高速列車的車箱外殼、整體衛(wèi)生間、車門窗、水箱等。

第四節(jié)復(fù)合材料的應(yīng)用

隨著列車速度的不斷提高，火車部件用復(fù)合材料來(lái)制造是最好的選擇。58第58頁(yè)/共72頁(yè)第四節(jié)復(fù)合材料的應(yīng)用3.在化學(xué)工業(yè)方面的應(yīng)用玻璃鋼DN4000化工罐FRP/PVDF非標(biāo)設(shè)備采用PVDF做襯里，外面采用微機(jī)控制纖維纏繞工藝制作FRP增強(qiáng)層，是耐高溫、耐強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的理想產(chǎn)品。59第59頁(yè)/共72頁(yè)第四節(jié)復(fù)合材料的應(yīng)用60第60頁(yè)/共72頁(yè)4.在電氣工業(yè)方面的應(yīng)用第四節(jié)復(fù)合材料的應(yīng)用復(fù)合材料在印刷線路板上的應(yīng)用復(fù)合材料絕緣子玻璃布基敷銅箔板具有高耐潮濕性、絕緣強(qiáng)度及絕緣電阻大等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于彩電、計(jì)算機(jī)、雷達(dá)等的印刷線路板。61第61頁(yè)/共72頁(yè)第四節(jié)復(fù)合材料的應(yīng)用5.在建筑工業(yè)方面的應(yīng)用建筑器材：建材是玻璃鋼制品的大宗項(xiàng)目，如玻璃鋼瓦、衛(wèi)生潔具、建筑裝飾浮雕等。CDFNBL節(jié)能超低噪聲方型組合式玻璃鋼冷卻塔建筑裝飾浮雕62第62頁(yè)/共72頁(yè)6.在機(jī)械工業(yè)方面的應(yīng)用第四節(jié)復(fù)合材料的應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片碳纖維復(fù)合材料的棒材可以用在機(jī)械裝置的傳動(dòng)零件，各種支架等63第63頁(yè)/共72頁(yè)7.在體育用品方面的應(yīng)用