復合材料制備技術第二章復合材料概述

    一、復合材料的定義和特點:
    1、復合材料的定義:
    ISO定義為是:兩種或兩種以上物理和化學性質不同的物質組合而成的一種多相固體材料。
    復合材料應滿足下面三個條件:
    (1)組元含量大于 5 %;
    (2)復合材料的性能顯著不同于各組元的性能;
    (3)通過各種方法混合而成。
    2、復合材料的特點:
    1)由兩種或多種不同性能的組分通過宏觀或微觀 復合在一起的新型材料,組分之間存在著明顯的界面。
    2)各組分保持各自固有特性的同時可大限度地發揮各種組分的優點,賦予單一材料所不具備的優良特殊性能。
    3)復合材料具有可設計性。
    3、復合材料的基本結構模式
    復合材料由基體和增強劑兩個組分構成:
    基體:構成復合材料的連續相;
    增強劑(增強相、增強體):復合材料中獨立的形態分布在整個基體中的分散相,這種分散相的性能優越,會使材料的性能顯著改善和增強。
    增強劑(相)一般較基體硬,強度、模量較基體大,或具有其它特性??梢允抢w維狀、顆粒狀或彌散狀。
    增強劑(相)與基體之間存在著明顯界面。
    二、復合材料的分類
    1、按性能分類 :
    普通復合材料:普通玻璃、合成或天然纖維增強普通聚合物復合材料,如玻璃鋼、鋼筋混凝土等。先進復合材料:高性能增強劑(碳、硼、氧化鋁、 SiC纖維及晶須等)增強高溫聚合物、金屬、陶瓷和碳(石墨)等復合材料。先進復合材料的比強度和比剛度應分別達到
400MPa / (g / cm3) 和40GPa / (g / cm3) 以上。
    2、按基體材料分類:
       聚合物復合材料
       金屬基復合材料
       陶瓷基復合材料
       碳碳復合材料
       水泥基復合材料
    3、按用途分類
      結構復合材料        
      功能復合材料
      結構 / 功能一體化復合材料
    4、按增強劑分類
    顆粒增強復合材料
    晶須增強復合材料
    短纖維增強復合材料
    連續纖維增強復合材料         
    混雜纖維增強復合材料
    三向編織復合材料
    四、 復合材料的基本性能(優點): 
    1、高比強度、高比模量(剛度):
    比強度 = 強度/密度 MPa /(g/cm3), 
    比模量 = 模量/密度 GPa /(g/cm3)。


    2、良好的高溫性能:
    目前:
    聚合物基復合材料的高耐溫上限為350 C;
    金屬基復合材料按不同的基體性能,
    其使用溫度在350  1100 C范圍內變動;
    陶瓷基復合材料的使用溫度可達1400C;
    碳/碳復合材料的使用溫度高可達2800C。
    3、良好的尺寸穩定性:
    加入增強體到基體材料中不僅可以提高材料的強度和剛度,而且可以使其熱膨脹系數明顯下降。通過改變復合材料中增強體的含量可以調整復合材料的熱膨脹系數。
    4、良好的化學穩定性:
    聚合物基復合材料和陶瓷基復合材料。
    5、良好的抗疲勞、蠕變、 沖擊和斷裂韌性:陶瓷基復合材料的脆性得到明顯改善
    6、良好的功能性能