典型陶瓷基复合材 料的制备（2讲）
第1讲绪论、第2讲陶瓷基复合材料的研究进展及特点、第8 2 讲复合材料力学及检测技术，共15讲，最后考试。
各向异性
典型国产树脂基复合材料单向板的力学性能
HT3/5224（高强 HT3/QY8911（高强
碳纤维/环氧）
碳纤维/双马）
纵向拉伸模量E1（GPa）
140
135
26.4 26.7
4
层合板静态力学性能表征与测试
纵向拉伸力学性能 横向拉伸力学性能 纵向压缩力学性能 横向压缩力学性能 纵横剪切力学性能 短梁层间剪切强度 弯曲性能
5
拉伸力学性能试验
GB/T 3354－1999 定向纤维增强塑料拉伸性能试验方法 测试：纵向拉伸模量E1、主泊松比ν1 、纵向拉伸强度Xt ；横向拉伸模量E2、
G12
1 2 12
/ 2
x y
P
2bh( x y )
12
i
b 短梁层间剪切强度试验
标准：GB/T 3357－1982 单向纤维增强塑料层间剪 切强度试验方法 测试层间剪切强度τi
13
弯曲性能试验
GB/T 3356-1999 单向纤维增强塑料弯曲性能试验方法 测试：弯曲强度f和弯曲模量Ef
1.60
1210
221
756
138
Kevlar49/环氧 1.38
1520
86
高强碳/双马
1.61
1548
135
1101 961
62.3 83.9
硼纤维/Al
2.49
1343
217
539
SiC /SiC
2.1
300
100
142
高强铝合金
2.7
647
72
239
高强钢
7.83
1750
207
223
87.1 47.6
7
压缩力学性能试验（ASTM D 3410及GB/T3856—83标准 ）
8
压缩力学性能试验（HB 5485—91标准 ）
9
压缩力学性能试验（GB/T 5258—1995标准 ）
10
压缩力学性能试验（GB/T 5258—1995标准 ）
11
面内剪切力学性能试验（纵横剪切试验）
GB/T 3355—1982 纤维增强塑料纵横剪切试验方法 测试：面内剪切模量G12、面内剪切强度S
损伤：（加工使用中） ❖ 分层 ❖ 冲击损伤 ❖ 纤维断裂
28
常用检测方法和原理
敲击 超声检测 X射线照相 声振检测 声发射检测 声－超声检测
29
敲击检测
原理：复合材料受敲击振动后，有缺陷、 无缺陷发出的声响不同，判断缺陷性质、 大小、位置 特点：
简单 分辨率低（1mm厚板，>Φ25） 经验性
➢ B型：显示被检测件截面视图发现缺陷 ➢ C型：显示缺陷平面图
特点：
主要检测气孔疏松和分层
34
超声检测成像系统主要性能指标
35
超声检测
超声C扫描检测分层（172厂C扫描仪）
36
超声检测
超声波C扫描检测冲击损伤（西工大美国PAC公司C扫描仪）
复合材料的力学性能与 检测技术
蔡浩鹏 武汉理工大学高分子复合材料系
1
教学内容
第2章 （2讲）
CMC用 基体材料
第6章 （2讲）
检测加工及评价
非金属基复合 材料
第3章 （1讲）
CMC用 增强材料
CMC的 制备技术
CMC的界面和增 韧机理
其它非金属基复合 材料
第4章 （2讲）
第5章 （2讲）
第7章 （1讲）
30
敲击检测
标准敲击锤：4次/秒 31
敲击检测
电子敲击器— 便携式敲击检测仪（冲击器，传感器，显示器）
日本WP-632 敲击胶接监测仪
32
超声检测
原理： 频率：1－10Mhz 工作方式： 脉冲回波法 穿透法
33
超声检测
显示方式
➢ A型：显示被检测件上特定点的振幅与反射时 间（脉冲回波法）
开孔压缩强度试验
HB 6741－93 碳纤维复合材料层压板开孔压缩试验方法
18
冲击后压缩强度
冲击损伤
19
冲击后压缩强度
冲击后压缩强度降曲线（T300/5208）
20
冲击后压缩强度
冲击装置
21
冲击后压缩强度
冲击后压缩强度
HB 6739－93 碳纤维复合材料层压板冲击后压缩试验方法 BSS 7260 先进复合材料压缩试验方法
14
层合板韧性性能试验
开孔拉伸强度试验 开孔压缩强度试验 冲击后压缩强度试验 I型层间断裂韧性试验 II型层间断裂韧性试验 边缘分层层间断裂韧性试验
15
开孔拉伸和压缩强度试验
16
开孔拉伸和压缩强度试验
开孔拉伸强度试验
HB 6740－93 碳纤维复合材料层压板开孔拉伸试验方法
17
开孔拉伸和压缩强度试验
横向拉伸强度Yt
6
压缩力学性能试验
GB/T 3856－1983 单向纤维增强塑料平板 压缩性能试验方法； HB 5485－91 碳纤维增强树脂基复合材料薄板 压缩性能试验方法； GB/T 5258－1995 纤维增强塑料薄层板 压缩性能试验方法。
测试：纵向压缩模量E1、主泊松比ν1 、纵向压缩强度Xc ；横向压缩模 量E2、横向压缩强度Yc
22
层间断裂韧性试验
层压板结构的层间应力集中问题
23
层间裂纹问题（层间断裂力学）
层间断裂韧性是表征复合材料层合板抵抗层间裂 纹扩展的能力，一般有能量释放率G来表示。
24
I型层间断裂韧性试验
HB 7402－96 碳纤维复合材料层压板I型层间断 裂韧性GIc试验方法
25
II型层间断裂韧性试验
HB 7403－96 碳纤维复合材料层压板II型层间断裂 韧性GII c试验方法
26
复合材料的无损检测技术
27
缺陷与损伤的类型
缺陷：（制造原因）
❖ 气孔（孔隙率） （<2%）孔隙率每增 加1％，剪切强度下 降5－10％
❖ 疏松 ❖ 分层 ❖ 脱粘（胶接件） ❖ 夹杂 ❖ 富酯与贫酯 ❖ 纤维弯曲或偏离
99
81.2
3
高比强度和比刚度
典型连续纤维增强复合材料力学性能
材料
S玻璃/环氧 高强碳/环氧
密度 （g/cm3）
2.0 1.57
拉伸强度 （MPa）
1790 1520
拉伸模量 （GPa）
55 138
比强度 （MPa/g/cm3）
895 968
比模量 （GPa/g/cm3）
27.5 87.9
高模碳/环氧
横向拉伸模量E2（GPa）
8.6
8.8Leabharlann 面内剪切模量G12（GPa）
5.0
4.5
主泊松比V12
0.35
0.33
纵向拉伸强度Xt（MPa）
1400
1239
横向拉伸强度Yt（MPa）
纵向压缩强度Xc（MPa） 横向压缩强度Yc（MPa）
50 1100 180
38.7 1281 189
面内剪切强度S（MPa）