復合材料原理

1、復合材料1、定義 復合材料由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的單一材料， 通過不同復合方法得到的宏觀多相材料。復合材料主要由基體和增強體（對功能材料稱功能體）組成作用：A、結構復合材料：增強體：在結構復合材料中主要起承受載荷的作用；基 體：起連接增強體、傳遞載荷、分散載荷的作用。B、功能復合材料：基 體：主要起連接作用；功能體：是賦予復合材料以一定的物理、化學功能。2. 分類（1）基體種類樹脂基復合材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料（2）增強材

2、料形狀：顆粒、晶須、纖維、織物類型: 無機和有機材料（3）用途結構復合材料、功能復合材料3. 復合材料特點（1）可設計性復合材料的力學、熱、電、聲、光等物理化學性能都可通過組分材料的選擇、界面控制等設計手段達到。（2）材料與結構的一致性復合材料的構件與材料同時形成。（3）存在復合效應 區(qū)別于任意混雜材料復合材料的性能不是其組分材料性能的簡單疊加，可以產(chǎn)生新的性能。4.復合材料的復合效應復合效應;1.線性效應:平均效應 平行效應 互補效應

3、 相抵效應2.非線性效應相乘效應 誘導效應 共振效應 系統(tǒng)效應5.材料的復合效果1.組分效果只把組分的相對組成作為變量，不考慮組分的幾何形態(tài)、分布狀態(tài)和尺度等復雜變量影響時產(chǎn)生的效果。2.結構效果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體或功能體復合效果的主要因素。 界面結構(物理和化學結構)的變化會引起復合材料性能的明顯變化。6.復合材料性質(zhì)濕熱要低。11.復合材料界面效應的分類:阻斷效應：阻止裂紋擴展和材

4、料破壞，減緩應用力集中；不連續(xù)效應：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：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；感應效應：在界面上產(chǎn)生的感應效應，應變、內(nèi)應力和高彈性、低熱膨脹性、耐沖擊性和耐熱性等。12.復合材料界面的研究對象:①增強體表面的有關問題②表面處理物質(zhì)的有關問題③表面處理的最優(yōu)化技術④粉體材料在基體中的

5、分散⑤復合技術的優(yōu)化及其機理13.復合材料的界面結合特性復合材料中，增強體與基體間最終界面的獲得，一般分為兩個階段：第一階段：基體與增強體在一種組分為液態(tài)(或粘流態(tài))時發(fā)生接觸或潤濕過程，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、接觸及潤濕過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)生物理及化學變化形成結合并看作為一種特殊潤濕過程。 這種潤濕過程是增強體與基體形成緊密的接觸而導致界面良好結合的必要條件。第二階段：液態(tài)(或

6、粘流態(tài))組成的固化過程。要形成穩(wěn)定的界面結合，材料必須通過物理或化學過程固化。第一階段與第二階段往往是連續(xù)的，有時是同時進行的。14.界面區(qū)：基體與增強體接觸界面和兩者表面薄層構成的一定厚度的范圍。界面區(qū)的作用使基體與增強體結合形成材料整體，并實現(xiàn)外力場作用下的應力傳遞。載荷存在下， 基體通過界面將應力傳遞至增強體， 故增強體承受了主要的應力， 而基體承受的應力較小，界面區(qū)則承受從增強體表面至基體表面梯度分布的應力。15.樹脂基復合材料

7、的界面結合理論.潤濕理論 兩組分能充分浸潤,則粘結強度高于樹脂基體的內(nèi)聚能。 液體樹脂的表面張力必須低于增強體的臨界表面張力。樹脂與增強體兩相間的結合屬于機械粘接與潤濕吸附 .由于充分的潤濕，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現(xiàn)粘接。潤濕理論解釋了增強體表面粗化、表面積增加有利于提高與基體樹脂界面結合力的事實. 潤濕理論不足：a、不能解釋使用偶聯(lián)劑后使樹脂基復合材料界面粘結強度提高的現(xiàn)象。b、偶聯(lián)劑在玻璃纖維/樹脂界面上的