纤维增强复合材料 颗粒增强复合材料 层状复合材料
(1)纤维增强复合材料
金属基复合材料中的纤维根据其长度的不同可分为长纤 维、短纤维和晶须，它们均属于一维增强体。
因此，由纤维增强的复合材料均表现出明显的各向异性 特征。
当韧性金属基体用高强度脆性纤维增强时，基体的屈服 和塑性流动是复合材料性能的主要特征，但纤维对复合材料 弹性模量的增强具有相当大的作用。
复合材料及其成型技术演示文稿
复合材料及其成型技术
第一节 什么是复合材料
一、复合材料定义
从广义上讲，复合材料是由两种或两种以上不同化学性质 的组分组合而成的材料。但在现代材料学界中，复合材料专指 由两种或两种以上不同相态的组分所组成的材料。
复合材料可定义为：用经过选择的、含一定数量比的两种 或两种以上的组分（或称组元），通过人工复合、组成多相、 三维结合且各相之间有明显界面的、具有特殊性能的材料。
速时，钛比铝合金显示出了更大的优越性。
随着速度的进一步加快，还需要改变飞机的结构设计， 采用更细长的机冀和其它冀型，为此需要高刚度的材料，而 纤维增强钛恰可满足这种对材料刚度的要求。
钛基复合材料中最常用的增强体是硼纤维，这是由于 钛与硼的热膨胀系数比较接近，如下表所示。
基体和增强体的热膨胀系数
3.按增强体分类 按增强体
人们研制镍基复合材料的一个重要目的，即是希望用它 来制造燃汽轮机的叶片，从而进一步提高燃汽轮机的工作温 度。
但目前由于制造工艺及可靠性等问题尚未解决，所以还 未能取得满意的结果。
(3)钛基复合材料 钛比任何其它的结构材料具有更高的比强度。 此外，钛在中温时比铝合金能更好地保持其强度。 因此，对飞机结构来说，当速度从亚音速提高到超音
A380复合材料的使用比例为22%，
A340-600的比例为12%。
1997年服役，目前 世界性能最佳的制 空战机之一
55%机身采用高 強度、低重量的复 合材料
美UH－60A型直升飞机 美国F/A-18歼击机
B-777上用的先进材料
二、复合材料的特点
复合材料具有质量轻，较高的比张度、比模量、较好的延展 性、抗腐蚀、导热、隔热、隔音、减振、耐高(低)温，独特的 耐烧蚀性、透电磁波，吸波隐蔽性、材料性能的可设计性、制 备的灵活性和易加土性等特点，被大量地应用到航空航天等军 事领域中，是制造飞机、火箭、航天飞行器等军事武器的理想 材料。
复合材料无所不在！
史上最牛的钉子户
我们住在复合材料里
树木也是一种复合材料
木质素 纤维素
燕子窝：泥土—草复合材料
进化的复合材料-贝壳 进化的复合材料-海胆牙齿
复合材料－玻璃钢
玻璃钢冷却塔
玻璃纤维增强风机叶片
玻璃钢材料的汽车前保险杠
玻璃钢游艇
玻璃钢/复合材料在轨道交通车辆中的应用
1.机车导流罩 2.司机室 3.外顶板 4.上顶板和下层地板 5.内墙板 6.通过台 7.卫生间 8.外部门板 9.设备保护外壳 10.内板家具 和座椅 11.行李箱 12.内板隔板和门板
(2)颗粒增强复合材料 这里的颗粒增强复合材料是指弥散的硬质增强相的体积
超过20％的复合材料，而不包括那种弥散质点体积比很低的 弥散强化金属。
分为外加和内生两种。
(3)层状复合材料
这种复合材料是指在韧性和成型性较好的金属基体材料 中，含有重复排列的高强度、高模量片层状增强物的复合材 料。
层状复合材料的强度和大尺寸增强物的性能比较接近， 而与晶须或纤维类小尺寸增强物的性能差别较大。
1.按用途分类 按用途
结构复合材料 功能复合材料
2.按基体分类 按基体
铝基复合材料 镍基复合树树 钛基复合材料
(1)铝基复合材料
这是在金属基复合材料中应用得最广的一种。由于铝的 基体为面心立方结构，因此具有良好的塑性和韧性，再加之 它所具有的易加工性、工程可靠性及价格低廉等优点，为其 在工程上应用创造了有利的条件。
与陶瓷基材料相比，它又具有高韧性和高冲击性能。
金属基复合材料的这些优良的性能决定了它已从诞生 之日起就成了新材料家族中的重要一员，它已经在一些领 域里得到应用并且其应用领域正在逐步扩大。
一、金属基复合材料的分类
金属基复合材料是以金属为基体，以高强度的第二相为 增强体而制得的复合材料。因此，对这种材料的分类既可按 用途来进行、按基体来进行、也可按增强体来进行。
在制造铝基复合材料时，通常并不是使用纯铝而是用各 种铝合金。
这主要是由于与纯铝相比，铝合金具有更好的综合性能。 至于选择何种铝合金做基体，则根据实际中对复合材料的性 能需要来决定。
(2)镍基复合材料
这种复合材料是以镍及镍合金为基体制造的。由于镍的 高温性能优良，因此这种复合材料主要是用于制造高温下工 作的零部件。
分
不连续纤维复合材料
短切纤维增强复合材料
纤维增强复合材料
单向纤维增强复合材料
连续纤维增强复合材料 二维织物增强粒状
层状
片状
填充状
复合材料及其增强相的各种形态
第二节 金属基复合材料概述
金属基复合材料相对于传统的金属材料来说，具有较 高的比强度与比刚度。
而与树脂基复合材料相比，它又具有优良的导电性与 耐热性。
热固性树脂基
聚合物基复合材料 热塑性树脂基
橡胶基 按
基
轻金属基
体
金属基复合材料 高熔点金属基
相
金属间化合物基
的 性 质 分
陶瓷基复合材料
高温陶瓷基 玻璃基 玻璃陶瓷基
水泥基复合材料
碳基复合材料
叠层式复合材料
按
增
人工晶片
强
片材增强复合材料
天然片状物
体 的 颗粒增强复合材料 微米颗粒
形
纳米颗粒
态
晶须增强复合材料
三、复合材料的意义
现代高科技的发展更是离不开复合材料。 例如：火箭壳体材料对射程的影响， 飞行器减轻一公斤所取得的经济效益与飞行速度 航空发动机材料发展预测如下
四、复合材料的分类
复合材料种类繁多，目前尚无统一的分类方法。
常用复合材料
性能高低
复
先进复合材料
合
材
料
结构复合材料
用途
功能复合材料
结构复合材料的分类：
因为增强薄片在二维方向上的尺寸相当于结构件的大小， 因此增强物中的缺陷可以成为长度和构件相同的裂纹的核心。
由于薄片增强的强度不如纤维增强相高，因此层状结构 复合材料的强度受到了限制。
然而，在增强平面的各个方向上，薄片增强物对强度和 模量都有增强效果，这与纤维单向增强的复合材料相比具有 明显的优越性。