复合材料的地位及作用.pptx

于美杰,纤维增强复合材料测试技术,办公电话：88396181Email：yumeijie,1,引言,复合材料的含义,含有两种或两种以上材料成分,分为传统复合材料和先进复合材料,含有高性能纤维的复合材料,引言,复合材料的地位及作用,材料发展的必然规律-复合！,高分子材料老化与耐温性金属材料的比重与加工性陶瓷材料的脆性,复合材料的特性决定了其巨大的发展潜力,轻质高强多功能性,引言,复合材料的地位及作用,4,国民经济领域不可缺少的关键基础材料,引言,复合材料的地位及作用,5,航天航空领域不可替代的关键战略材料,引言,发展复合材料的意义,实例1：火箭壳体材料对射程的影响:,引言,发展复合材料的意义,实例2：一架总重170吨的飞机，若减重1%，一年可节约300600万美元。,引言,发展复合材料的意义,实例3：如果全球风力发电技术和规模水平能达到利用10%的风能资源，那就足以承载全球1/4的电力需求量。,引言,先进复合材料技术：,高性能的填充物及应用技术,高性能基体材料,理想的界面特性,复合材料设计及力学特点,复合材料成型技术,复合材料失效分析、安全评价,复合材料修补和连接技术,复合材料性能表征和测试技术,本课程开设目的,对复合材料性能的检验，是生产过程中的质量控制手段和最终产品的质量评定依据。取得可靠的性能数据，用作复合材料结构设计的基本参数。学习复合材料性能测试的相关标准及使用条件。揭示复合材料的性能机理，用于指导复合材料的材料设计。,本课程主要内容,第一章绪论第二章增强体纤维性能测试第三章基体树脂性能测试第四章复合材料力学性能测试第五章复合材料物理性能测试第六章复合材料无损检测技术第七章复合材料成型质量检测,主要参考资料,纤维和树脂基体方面：纤维材料近代测试技术潘志娟主编PhysicalPropertiesoftextilefibresW.E.MortonandJ.W.S.Hearle实用塑料测试技术杨中文编著,主要参考资料,复合材料方面:MechanicalTestingofAdvancedFibreCompositesJ.M.Hodgkinson先进纤维增强复合材料性能测试白树林、戴兰宏等译CarbonFiberCompositesDeborahd.L.Chung复合材料试验技术欧阳国恩、欧国荣主编纤维增强复合材料实验力学美惠特尼等著王弘生等译复合材料吴人洁主编,课程特点及学习方法,各种测试方法及其原理相关测试设备样品制备和加工测试标准和测试条件数据分析及测试结果评价,1.复合材料的概念及其发展2.复合材料的特点3.复合材料的构成及分类4.纤维增强复合材料5.复合材料测试技术,第一章绪论,1.复合材料的概念及其发展,什么是复合材料？由有机高分子材料、无机非金属材料、金属材料等两种或两种以上材料通过复合工艺制备的新型材料复合材料是指那些含有多个组分，且不同的组分有机地结合在一起、具有新的材料性能的新材料-carbonfibercomposites复合材料是把两种以上宏观上不同的材料，合理地进行复合而制得的一种材料，目的是通过复合来提高单一材料所不能发挥的各种特性-复合材料黄丽等编,1复合材料的概念及其发展,复合两种以上的素材，揉合各素材所具有的特性，使之具有多种特性，或者依靠复合的乘积效果，使其发挥新的特性。-复合材料入门日大谷衫郎两种或两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。-ISO(InternationalOrganizationforStandardization)国际化标准组织,1.复合材料的概念及其发展,传统复合材料：6000年前人类就已经会用稻草加粘土（土砖）。水泥复合材料已广泛地应用于高楼大厦和河堤大坝等的建筑。钢纤维增强混凝土（钢筋混凝土）,1.复合材料的概念及其发展,先进复合材料第一代：“玻璃钢”，玻璃纤维增强；第二代：碳纤维增强；第三代：有机纤维增强；（芳纶）第四代：聚乙烯纤维增强（美国、荷兰、日本）第五代：PBO（聚对苯撑苯并双恶唑）纤维增强,2.复合材料的特点,典型的复合材料是在一个特定的基体中（matrix），填充有一种或多种填充体（filler）既能保留原组分或材料的主要特色，并通过复合效应获得原组分所不具备的性能；可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联，从而获得新的优越性能。,2.复合材料的特点,复合材料与共混材料的区别：广义：复合材料和共混材料都是由多种材料的组合而成复合材料的特征体现：是两种固相物质间的组合各组分间的界面存在“界面效应”,3.复合材料的构成及分类,基体高分子：树脂（环氧、酚醛、聚酰亚胺）、橡胶无机：陶瓷、玻璃、水泥、碳基等金属：铜、铝、镍、镁等增强体纤维状粒状片状,长纤维纤维织物短纤维,全世界的所有复合材料的生产量中，树脂基复合材料占90%以上，其中95%是玻璃纤维增强树脂基复合材料。,3.复合材料的构成及分类,按使用性能分结构型：命名增强体+“/”+基体+“复合材料”例：玻璃纤维/环氧树脂复合材料碳纤维/PEEK复合材料功能型：命名功能+“复合材料”例：光电复合材料仿生复合材料,3.复合材料的构成及分类,按增强体分无机纤维复合材料（玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维、矿物纤维等）有机纤维复合材料（聚芳酰胺纤维、芳香族聚酯纤维、高强聚烯烃纤维等）金属纤维复合材料（钨丝、不锈钢丝等）陶瓷纤维复合材料（氧化铝纤维、碳化硅纤维、硼纤维等）其它各种天然植物纤维复合材料,高性能纤维,PAN碳纤维,玻璃纤维,超高分子量聚乙烯纤维,聚酰亚胺纤维,芳纶,聚苯硫醚纤维,PBO纤维,陶瓷纤维,玄武岩纤维,4.纤维增强复合材料,长纤维、短纤维、纤维织物纤维材料的固有特征：高度取向高度规整性各向异性复合材料的复合效果严重依赖纤维在复合材料中的方向复合材料应用领域的复杂性、多目的性,纤维应用的合理设计-纤维应用技术,4.纤维增强复合材料,（1）单向布局纤维按一个方向排列填充到基体材料中，制成复合材料手段:预浸工艺、挤拉成型特点：材料的力学等性能对方向有极大的依赖性,4.纤维增强复合材料,（2）制成二维结构：各向异性纤维的多方向叠层（二方向、N方向、短纤维无序）织物平织、斜纹织、缎纹织、非皱缩织,4.纤维增强复合材料,4.纤维增强复合材料,（3）三维结构：纤维卷绕法缠绕法,4.纤维增强复合材料,以碳纤维为例：,5.复合材料测试技术,1.复合材料测试技术的特点：（1）对材料基本性能的测试，普遍要求提高其准确度和精密度；（2）对微观结构的研究几乎应用了所有近代测试仪器；（3）产品检验逐渐占有重要的地位，成为复合材料试验技术不可分割的一部分。（4）非均匀性、界面和各向异性决定了试验方法的复杂性。（5）处于不断完善、不断进步的过程中；,5.复合材料测试技术,2.复合材料测试标准：为了使试验中获得可以互相沟通，相互比较的试验结