復(fù)合材料原理

1、復(fù)合材料1、定義 復(fù)合材料由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的單一材料， 通過(guò)不同復(fù)合方法得到的宏觀(guān)多相材料。復(fù)合材料主要由基體和增強(qiáng)體（對(duì)功能材料稱(chēng)功能體）組成作用：A、結(jié)構(gòu)復(fù)合材料：增強(qiáng)體：在結(jié)構(gòu)復(fù)合材料中主要起承受載荷的作用；基 體：起連接增強(qiáng)體、傳遞載荷、分散載荷的作用。B、功能復(fù)合材料：基 體：主要起連接作用；功能體：是賦予復(fù)合材料以一定的物理、化學(xué)功能。2. 分類(lèi)（1）基體種類(lèi)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（2）增強(qiáng)材

2、料形狀：顆粒、晶須、纖維、織物類(lèi)型: 無(wú)機(jī)和有機(jī)材料（3）用途結(jié)構(gòu)復(fù)合材料、功能復(fù)合材料3. 復(fù)合材料特點(diǎn)（1）可設(shè)計(jì)性復(fù)合材料的力學(xué)、熱、電、聲、光等物理化學(xué)性能都可通過(guò)組分材料的選擇、界面控制等設(shè)計(jì)手段達(dá)到。（2）材料與結(jié)構(gòu)的一致性復(fù)合材料的構(gòu)件與材料同時(shí)形成。（3）存在復(fù)合效應(yīng) 區(qū)別于任意混雜材料復(fù)合材料的性能不是其組分材料性能的簡(jiǎn)單疊加，可以產(chǎn)生新的性能。4.復(fù)合材料的復(fù)合效應(yīng)復(fù)合效應(yīng);1.線(xiàn)性效應(yīng):平均效應(yīng) 平行效應(yīng) 互補(bǔ)效應(yīng)

3、 相抵效應(yīng)2.非線(xiàn)性效應(yīng)相乘效應(yīng) 誘導(dǎo)效應(yīng) 共振效應(yīng) 系統(tǒng)效應(yīng)5.材料的復(fù)合效果1.組分效果只把組分的相對(duì)組成作為變量，不考慮組分的幾何形態(tài)、分布狀態(tài)和尺度等復(fù)雜變量影響時(shí)產(chǎn)生的效果。2.結(jié)構(gòu)效果①幾何形態(tài)（形狀）②分布狀態(tài) ③尺度3.界面效果界面是影響基體與增強(qiáng)體或功能體復(fù)合效果的主要因素。 界面結(jié)構(gòu)(物理和化學(xué)結(jié)構(gòu))的變化會(huì)引起復(fù)合材料性能的明顯變化。6.復(fù)合材料性質(zhì)濕熱要低。11.復(fù)合材料界面效應(yīng)的分類(lèi):阻斷效應(yīng)：阻止裂紋擴(kuò)展和材

4、料破壞，減緩應(yīng)用力集中；不連續(xù)效應(yīng)：界面上物理性質(zhì)的不連續(xù)和界面摩擦出現(xiàn)的現(xiàn)象，如電阻、介電、磁性、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性等；散射和吸收效應(yīng)：光波、聲波、熱彈性波等在界面產(chǎn)生的散射和吸收，如透光性、隔熱性、隔音性、耐沖擊性及耐熱沖擊性等；感應(yīng)效應(yīng)：在界面上產(chǎn)生的感應(yīng)效應(yīng)，應(yīng)變、內(nèi)應(yīng)力和高彈性、低熱膨脹性、耐沖擊性和耐熱性等。12.復(fù)合材料界面的研究對(duì)象:①增強(qiáng)體表面的有關(guān)問(wèn)題②表面處理物質(zhì)的有關(guān)問(wèn)題③表面處理的最優(yōu)化技術(shù)④粉體材料在基體中的

5、分散⑤復(fù)合技術(shù)的優(yōu)化及其機(jī)理13.復(fù)合材料的界面結(jié)合特性復(fù)合材料中，增強(qiáng)體與基體間最終界面的獲得，一般分為兩個(gè)階段：第一階段：基體與增強(qiáng)體在一種組分為液態(tài)(或粘流態(tài))時(shí)發(fā)生接觸或潤(rùn)濕過(guò)程，或是兩種組分在一定條件下均呈液態(tài)(或粘流態(tài))的分散、接觸及潤(rùn)濕過(guò)程也可以是兩種固態(tài)組分在分散情況下以一定的條件發(fā)生物理及化學(xué)變化形成結(jié)合并看作為一種特殊潤(rùn)濕過(guò)程。 這種潤(rùn)濕過(guò)程是增強(qiáng)體與基體形成緊密的接觸而導(dǎo)致界面良好結(jié)合的必要條件。第二階段：液態(tài)(或

6、粘流態(tài))組成的固化過(guò)程。要形成穩(wěn)定的界面結(jié)合，材料必須通過(guò)物理或化學(xué)過(guò)程固化。第一階段與第二階段往往是連續(xù)的，有時(shí)是同時(shí)進(jìn)行的。14.界面區(qū)：基體與增強(qiáng)體接觸界面和兩者表面薄層構(gòu)成的一定厚度的范圍。界面區(qū)的作用使基體與增強(qiáng)體結(jié)合形成材料整體，并實(shí)現(xiàn)外力場(chǎng)作用下的應(yīng)力傳遞。載荷存在下， 基體通過(guò)界面將應(yīng)力傳遞至增強(qiáng)體， 故增強(qiáng)體承受了主要的應(yīng)力， 而基體承受的應(yīng)力較小，界面區(qū)則承受從增強(qiáng)體表面至基體表面梯度分布的應(yīng)力。15.樹(shù)脂基復(fù)合材料

7、的界面結(jié)合理論.潤(rùn)濕理論 兩組分能充分浸潤(rùn),則粘結(jié)強(qiáng)度高于樹(shù)脂基體的內(nèi)聚能。 液體樹(shù)脂的表面張力必須低于增強(qiáng)體的臨界表面張力。樹(shù)脂與增強(qiáng)體兩相間的結(jié)合屬于機(jī)械粘接與潤(rùn)濕吸附 .由于充分的潤(rùn)濕，兩相界面處產(chǎn)生的物理吸附主要是由范德華力的作用實(shí)現(xiàn)粘接。潤(rùn)濕理論解釋了增強(qiáng)體表面粗化、表面積增加有利于提高與基體樹(shù)脂界面結(jié)合力的事實(shí). 潤(rùn)濕理論不足：a、不能解釋使用偶聯(lián)劑后使樹(shù)脂基復(fù)合材料界面粘結(jié)強(qiáng)度提高的現(xiàn)象。b、偶聯(lián)劑在玻璃纖維/樹(shù)脂界面上的