复合材料的定义：复合材料是指两种或两 复合材料的定义：复合材料是指两种或两 种以上物理和化学性质不同 物理和化学性质不同的物质组合而 种以上物理和化学性质不同的物质组合而 成的一种多相固体材料。 多相固体材料 成的一种多相固体材料。
复合材料各个组分相之间不是简单的加和，而是 复合材料各个组分相之间不是简单的加和， 在总体性能和结构上有着重要的改进。复合材料既可以保 在总体性能和结构上有着重要的改进。 持原材料的某些特点，有能发挥组合后的新特性。 持原材料的某些特点，有能发挥组合后的新特性。
目
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第六章 金属基复合材料
金属基复合材料的种类和基本性能； 金属基复合材料的种类和基本性能； 铝基复合材料； 铝基复合材料； 镍基复合材料； 镍基复合材料； 钛基复合材料； 钛基复合材料； 石墨纤维增强金属基复合材料。 石墨纤维增强金属基复合材料。
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第七章 陶瓷基复合材料
陶瓷基复合材料的种类和基本性能； 陶瓷基复合材料的种类和基本性能； 陶瓷基复合材料的成型加工技术； 陶瓷基复合材料的成型加工技术； 陶瓷基复合材料的应用。 陶瓷基复合材料的应用。
结构复合材料综合力学性能 结构复合材料 功能复合材料 功能复合材料多种功能耦合 结构功能复合材料 结构功能复合材料结构功能一体
1.3 复合材料的基本性能
1）综合各组成材料的优点 ） 2）可按需要进行设计和制造 ） 3）可制成所需形状产品，减少后加工 ）可制成所需形状产品，
1.3.1复合材料的性能特点 1.3.1复合材料的性能特点
复合技术是获得高性能低成本材料的必由之路， 复合技术是获得高性能低成本材料的必由之路， 发挥各自组元的性能优势获得良好的综合性能
绪
论
塑料：低密度、易成型和连接；热稳定性差、 力学性能一般 陶瓷：低密度、热稳定性好、耐腐蚀、磨蚀、 磨损性能好；脆；成型、加工难 金属：良好热稳定性、高力学性能和韧性、好 成型和连接性；高温持久性差；高密度；低模 量。
根据增强体的形貌分类分为： 颗粒增强复合材料 晶须增强复合材料 短纤维增强复合材料 连续纤维增强复合材料 混杂纤维增强复合材料 三向编织复合材料
根据界面可以分为： 根据界面可以分为：
弹性界面 弹性界面弹性界面 弹性界面 弹性界面塑性界面
根据复合材料的性能用途分为： 根据复合材料的性能用途分为：
作用两个方面： 作用两个方面： 传递载荷到增强体上 保护增强体不受环境的有害影响
界面⇒ 界面⇒传力
载荷只能施加在基体上，只有通过界面才能传递 到增强体上。所以界面是传递载荷的桥梁。 界面性质与界面结合强度对复合材料性能影响很 大。增强体与基体必然发生某种作用关系，以结 合强度表现出来，所以复合原理重点是界面设计。
目
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第二章 复合材料的基体材料
金属材料； 金属材料； 聚合物材料； 聚合物材料； 陶瓷材料； 陶瓷材料； 无机胶凝材料。 无机胶凝材料。
目
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第三章 复合材料的增强材料
玻璃纤维及其制品； 玻璃纤维及其制品； 碳纤维； 碳纤维； 芳纶纤维（有机纤维）； 芳纶纤维（有机纤维）； 其它纤维。 其它纤维。
同时进行
The End
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第四章 复合材料的界面 概述 复合材料的界面 增强材料的表面处理
目
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第五章 聚合物基复合材料
聚合物基复合材料的种类和性能； 聚合物基复合材料的种类和性能； 聚合物基复合材料结构设计； 聚合物基复合材料结构设计； 聚合物基复合材料成型加工技术； 聚合物基复合材料成型加工技术； 聚合物基复合材料的应用。 聚合物基复合材料的应用。
其力学性能取决于单层材料的力学性能和铺层几何 （各单层的厚度、铺设方向、铺层序列）
• 三次结构：工程结构或产品结构。 三次结构：工程结构或产品结构。
其力学性能取决于层合体的力学性能和结构几何
• 这三个层次的设计互相影响，互为前提， 这三个层次的设计互相影响，互为前提， 互相依赖。 互相依赖 • 材料研究+结构研究 • • 材料设计+结构设计
目
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第八章 先进复合材料简介
碳/碳复合材料； 碳复合材料； 碳复合材料 混杂纤维复合材料
绪
论
1.1复合材料的发展概况 1.1复合材料的发展概况
一种材料在某一方面的性能可能是优异的。 一种材料在某一方面的性能可能是优异的。 很多材料的性能已经得到了充分的发展， 很多材料的性能已经得到了充分的发展，继续 提高只能是通过复合。 提高只能是通过复合。 单一材料追求高性能价格很高， 单一材料追求高性能价格很高，复合可以降低 成本。 成本。
复合材料学
前 言
40学时 参考教材：
1 《复合材料概论》
王荣国等编著 哈尔滨工业大学出版社
课外读物
1.《复合材料》 《复合材料》 主编：吴人洁,天津大学出版社 主编：吴人洁 天津大学出版社 2. 其它复合材料教科书 3. 相关文献资料查阅
目
第一章 绪 论
录
复合材料的发展概况； 复合材料的发展概况； 复合材料的定义和分类； 复合材料的定义和分类； 复合材料的性能特点
微观力学主要研究纤维、基体组分性能与单层板性能之间 的关系。 宏观力学主要研究层合板的刚度与强度分析、温湿环境的 影响等。
三个结构层次
• 一次结构：有基体和增强体复合而成的单 一次结构： 层材料
其性能主要取决于组分材料的力学性能、相几何（各 相材料的形状、分布、含量）和界面区的性能。
• 二次结构：有单层材料层合而成的层合体。 二次结构：有单层材料层合而成的层合体。
绪
论
竹子、木材、龟壳和鲍鱼壳等自然界生成的天 然复合材料 天然复合材料
混凝土、土墙：原始复合材料 漆器：复合材料 (胶为粘结剂，麻为增强体)
不同尺度材料的复合
绪
论
木材：天然复合材料（纤维素纤维+聚多糖木质素） 自然复合：广义地讲，天然材料均处于复合状态 原始复合：性能不能充分发挥（第一阶段） 提纯合成：挖掘材料潜能（第二阶段） 人为复合：发挥联合优势 （第三阶段）
• 1 聚合物基复合材料的特点 • 2 金属基复合材料的性能特点 • 3 陶瓷基复合材料的性能特点
1.4 复合材料结构设计基础
• 复合材料是非均质材料 • 复合材料不仅是材料，更确切地说是结构 复合材料不仅是材料， • 复合材料力学性能的研究其实是结构力学 的研究 • 研究分微观力学和宏观力学两部分
复合材料应Байду номын сангаас足下面三个条件： （1）组元含量大于 5 %； （2）复合材料的性能显著不同于各组元的 性能； （3）通过各种方法混合而成。
复合材料三大要素及其作用
基体 ⇒ 成形和防护 增强体 ⇒ 承载 界面 ⇒ 传力
增强体⇒ 增强体⇒承载
这就是现代复合材料的最大特点 增强体承受90%以上的载荷
基体材料⇒ 基体材料⇒成形和防护
界面结合力
机械 结合 界 面 结 合 强 度 摩擦力，与摩擦系数及热膨胀失配引起的纤 维径向压应力有关
物理 结合
分子间力，与组成界面两相分子的体积及 晶格间距差等有关
化学 结合
反应结合力，与化学反应程度及所生成界 面相的特性有关
1.2复合材料分类 1.2复合材料分类
根据基体的种类分为：
聚合物基复合材料 (PMC Polymer Matrix Composite) 金属基复合材料 (MMC Metal Matrix Composite) 陶瓷基复合材料(CMC Ceramic Matrix Composite), 碳碳复合材料 (Carbon/Carbon) 金属间化合物基复合材料 (IMMC Intermetallic Matrix Composite)