先进复合材料概述

第四章先进复合材料概述,飞机材料的发展变化,复合材料,3,航天领域,和平来自于有效的威慑,安全需要技术支撑,国际形势实力政策,飞机性能一半取决于设计,另一半取决于材料。材料的优劣对速度、高度、航程、机动性、隐身性、服役寿命、安全可靠性、可维修性等性能起无可置疑的重大影响。现代和未来飞机在高速化、机动化、隐形化、智能化、微型化、无人化、电子化等方面的发展都离不开航空材料的相应发展。飞机对结构材料的性能要求是多方面的,首先是“比强度”,即强度与密度之比,同时综合考虑其他性能,例如“比刚度”、断裂韧度、疲劳强度、耐热性、耐蚀性等。对于功能材料,主要是要求良好的功能特性,例如隐形性能。,材料对飞机的影响及飞机对材料的要求,“哥伦比亚”穿越大气层解体时的图像,“哥伦比亚”航天飞机起飞时隔热片曾被撞击,6,复合材料在A380上的应用,机身构架的要求,纵向静应力/残余强度裂纹扩展,冲力,冲力,环向应力和纵向应力,上部机壳：压缩机/稳定下部机壳：张力/裂纹扩展,环向应力影响,高局部载荷,8,飞机的重量构成,一架总重170吨的飞机，若减重1%，一年可节约300600万美元,发动机减轻起落架燃料,结构材料减轻,概论,新材料发展的若干技术前沿,新型金属材料：交通运输用轻质高强材料，能源动力用高温耐蚀材料，新型有序金属间化合物的脆性控制与韧化技术以及高可靠性生产制备技术。,金属玻璃(MetallicGlasses),终结者,金属玻璃比钢强度高3倍，弹性大10倍。,研究前沿：信息功能陶瓷的新制备技术和多功能化及系统集成技术，高性能陶瓷薄膜、异质薄膜的制备、集成与微加工技术，结构陶瓷以及复合材料的补强、韧化技术，先进陶瓷的低成本、高可靠性、批量化制备技术。,耐高温长寿命抗氧化陶瓷基复合材料,西北工业大学张立同院士,此项目研制的连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料是国际上公认的反映一个国家先进航空航天器制造能力的新型热结构材料，这也使我国成为继法国和美国之后第三个掌握此技术的国家。,稀土就是化学元素周期表中镧系元素镧（La）、铈（Ce）、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素钪（Sc）和钇（Y）共17种元素，称为稀土元素，简称稀土。,稀土金属,稀土提纯样品,“中东有石油，中国有稀土”。稀土曾是让国人倍感自豪的优势资源，而今却略显尴尬。由于国际市场的压价行为，以牺牲环境为代价开采出来的稀土资源降到“白菜价”。,AIM-9“响尾蛇”系列导弹的红外引导头关键部分使用锑化铟材料制造,稀土是制造“灵巧炸弹”精密制导武器、雷达夜视镜等武器装备不可缺少的元素,美国宙斯盾系统雷达使用由中国稀土所制磁铁,美国武器制造方面对稀土依赖程度非常高,国际稀土之争白热化日欧美结盟施压中国;稀土开发伴随环境污染,中国基于环保节约等考虑实施稀土管制中国打响“稀土保卫战”设立国家级“特区”,我国首设稀土矿国家规划区矿区划定江西赣州;商务部降低2011年首批稀土配额11.4%,部分企业的出口配额甚至减少了三成;国务院关税税则委员会关于2011年关税实施方案的通知（金属钕的出口关税税率由15%提高至25%,纳米材料：主要是纳米材料制备与应用关键技术，固态量子器件制备及纳米加工与组装技术。,Spaceelevator,CarbonNanotubes,神奇玻璃能自洁,超薄二氧化钛镀膜(40nm)能够分解有机污垢,TiO2,光触媒，在受到大于二氧化钛能隙宽度的光线照射时（例如紫外光），内部电子会被激发，与空气的氧气和水分子发生作用，产生负氧离子和氢氧自由基。透明度，价格,防皮肤癌的化妆品,奥克斯尼卡公司推出一款产品，因为它含有钛氧化物纳米粒子，可以在长达8小时的时间内有效地抵挡UVA和UVB,干净新鲜的衣物,美国NanoHorizons公司，SmartSilver抵抗微生物和细菌侵蚀防菌绷带自动清洁和消毒的洗衣机、电冰箱和空调,纳米材料的奇特用途,能看电影的衣服OLED定点杀死癌细胞的纳米药物轻巧结实的材料不会被刮花的汽车纳米瓷透明涂料（奔驰汽车）,材料智能合成与制备技术材料表面改性技术的低成本化途径与批量生产技术原位复合技术、仿生技术、原子尺度上的设计与排布技术材料微观结构的模型化技术、智能化控制及动态实时监测分析技术不同层次的材料设计、性能预测和评价表征新技术。,材料的设计、制备与评价技术：,复合材料的发展历史,树-纤维素纤维+木质素及半纤维素,1、复合材料是一个需要长期科学研究的重要领域,1）天然复合材料伴随着自然界的生存与发展,天然材料几乎都是复合材料,复合采用了自然规律,27,特点:按照需要自然地生长受了伤自己能够恢复再生能力非常强韧的结构,骨-胶原纤维的有机物+磷酸钙的无机物,生命体是多层次意义上的复合体系：生命体基本单位-细胞，是细胞膜、细胞基质、细胞核的复合体，各自担任营养、信息表达和力学支撑的作用。即使细胞膜也是有磷脂双分子层，蛋白质组成的复合功能体系。,海胆：家在喜马拉雅山上,海胆有五片刀片般的牙齿，合在一起像一组大钢牙，正好长在腹部中央。它的食物是海藻，大钢牙像除草机般，将海底藻类刮得干干净净,进化的复合材料-海胆牙齿,进化的复合材料-贝壳,木质素纤维素,6000年前人类就已经会用稻草加粘土作为建筑复合材料。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，发挥着极为重要的作用。,我们住在复合材料里,燕子窝：泥土-草复合材料,34,2）传统复合材料与人民生活密切相关,草茎与泥土的复合,玻璃纤维增强塑料,35,3）人类在材料制造方面的局限性也促使复合材料的不断发展,限定在很小的特定性能及机能上人类已进入了能够制造超天然物质的复合材料阶段,综合性角度，要制造像天然物质那样精巧的复合材料人类的能力多少显得有些不够,36,2、复合材料的特性决定了其巨大的发展潜力,1）单一成分物质,有其来自自身性质的界限,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,轻质高强（高性能）多功能（特显功能）,37,2）复合材料发展趋势,第一代：1940年到1960年，玻璃纤维增强塑料第二代：1960年到1980年，先进复合材料1965年英国科学家研制出碳纤维1971年美国杜邦公司开发出开芙拉-491975年先进复合材料“碳纤维增强及开芙拉纤维增强环氧树脂复合材料”用于飞机、火箭的主承力件上。第三代：1980年到1990年，碳纤维增强金属基复合材料以铝基复合材料的应用最为广泛。第四代：1990年以后，主要发展多功能复合材料，如智能复合材料和梯度功能材料等。,复合材料(compositematerials):由两种或两种以上不同性能、不同形态的组分通过复合工艺组合而成的一种多相材料，它既保持了原组分材料的主要特点又显示了原组分材料所没有的新性能。,复合材料的定义,复合材料一词，国外起源于20世纪50年底，国内60年代；复合材料是一类成分复杂的多元多相体系，很难准确地予以定义；不同领域的复合材料有不同的含义（工业，现代材料学，狭义）,复合材料的特征：,可设计性。即通过对原材料的选择、各组分分布设计和工艺条件的保证等，使原组分材料优点互补，因而呈现了出色的综合性能；由基体组元与增强体或功能组元所组成；非均相材料。组分材料间有明显的界面；有三种基本的物理相（基体相、增强相和界面相）；组分材料性能差异很大组成复合材料后的性能不仅改进很大，而且还出现新性能；,命名：,复合材料可根据增强材料和基体材料的名称来命名，通常将增强材料放在前面，基体材料放在后面，再加上“复合材料”而构成。,复合材料的命名与分类,玻璃纤维/环氧树脂复合材料玻璃/环氧复合材料环氧玻璃钢（俗称）玻璃纤维复合材料（强调增强材料）环氧树脂复合材料（强调基体材料）C/C复合材料,复合材料的分类：,按基体材料分类聚合物基复合材料:以有机聚合物（热固性树脂、热塑性树脂及橡胶等）为基体；金属基复合材料：以金属（铝、镁、钛等）为基体；无机非金属基复合材料：包括陶瓷基、碳基和水泥基复合材料。,按增强材料形态分类：纤维增强复合材料：a.连续纤维复合材料：作为分散相的长纤维的两个端点都位于复合材料的边界处；b.非连续纤维复合材料：短纤维、晶须无规则地分散在基体材料中；颗粒增强复合材料：微小颗粒状增强材料分散在基体中；板状增强体、编织复合材料：以平面二维或立体三维物为增强材料与基体复合而成。其他增强体：层叠、骨架、涂层、片状、天然增强体,复合材料结构示意图a)层叠复合b)连续纤维复合c)细粒复合d)短切纤维复合,按用途分类结构复合材料：用于制造受力构件；功能复合材料：具备各种特殊性能（如阻尼、光、电、磁、摩擦、屏蔽等）智能复合材料混杂复合材料,复合材料系统组合,航空航天工业,先进固体发动机UHTCF复合材料。飞机减速板、刹车装置C/C复合材料，耐高温，耐腐蚀、耐摩擦。固体火箭的外壳及喷嘴CF/酚醛树脂复合材料。内燃机活塞、连杆、发动机气缸Al2O3/Al，高温强度、疲劳强度，热稳定性。,复合材料的应用,交通运输业,超塑铝合金制造的汽车模型,汽车车身、底盘、结构梁、驱动轴、方向盘、操纵杆、发动机罩、散热器罩等等聚合物基复合材料集装箱、火车车厢、冷藏车金属基复合材料天然气瓶玻璃钢,建筑工业,轻型结构房、卫生洁具、冷却塔、储水箱玻璃钢外墙、结构梁水泥基复合材料,造船业,交通艇、摩托艇、赛艇、救生艇纤维增强复合材料,其他行业风机叶片、各种管道、撑杆、高尔夫球棒、网球拍、钓鱼杆、微波炉餐具等等碳纤维增强聚合物复合材料,碳纤维环氧树脂复合材料,降低纤维价格及开发新型纤维扩大复合材料的应用范围发展新的设计、制备方法和新的复合技术发展混杂纤维复合材料发展功能、多功能、机敏、智能复合材料纳米和仿生复合材料,复合材料的进展及未来方向,复合材料的增强体,增强体是结构复合材料中能提高材料力学性能的组分，在复合材料中起着增加强度、改善性能的作用。,增强体的基本特征：能明显提高材料的一种或几种性能具有良好的化学稳定性具有良好的润湿性,增强体的概念,颗粒状（零维）纤维、晶须状（一维）片状（二维）立体编织物（三维）,无机非金属类(共价键)有机聚合物类(共价键、高分子链)金属类(金属键)。,按形态分类：,按化学特征分类：,增强体的分类,一、玻璃纤维（GlassFibers）,一种性能优异的无机非金属材料具有不燃、耐高温、电绝然、拉伸强度高、化学稳定性好等优良性能是将熔融的玻璃液，以极快的速度拉成细丝而成无普通玻璃的脆性，质地柔软而有弹性，可并股、加捻、纺织成各种玻璃布、玻璃带等织物。,无机非金属纤维,玻璃纤维的制造方法主要有玻璃球法(也称为坩埚拉丝法)和直接熔融法(也称为池窑拉丝法)。,分类：,组成：SiO2+MetalOxides(Al2O3、CaO、MgO、Na2O、BeO、B2O3）。,有碱玻璃纤维，碱性氧化物含量12%，也称为A玻璃纤维中碱玻璃纤维，碱性氧化物含量612%低碱玻璃纤维，碱性氧化物含量26%无碱玻璃纤维，碱性氧化物含量2%，也称为E玻璃纤维,按含碱量可分为：,粗纤维，单丝直径30m初级纤维，单丝直径30m中级纤维，单丝直径1020m高级纤维，单丝直径310m,按单丝直径可分为：,按纤维的外观可分为：无捻粗纱、有捻粗纱、短切纤维、空心玻璃纤维、玻璃粉及磨细纤维,按纤维的特性分类：高强玻璃纤维、高模量玻璃纤维、耐碱玻璃纤维、耐酸玻璃纤维、耐高温玻璃纤维、普通玻璃纤维,特性：力学性能：拉伸强度高，模量低热学性能：耐热性仅比聚合物好、良好的绝热性、热膨胀系数低电学性能：绝缘性好、良好的高频介电性能。耐介质性能：水中浸泡后，强度降低；除HF外，对酸、碱及有机溶剂有较好的耐腐蚀能力,玻璃纤维制品种类,水与玻璃纤维的化学反应过程：,SiONa+H2OSiOH+Na+OH-SiOSi+H2OSiO+SiOHSiO-+H2OSiOH+OH-,影响玻璃纤维强度的因素,直径：拉伸强度随直径降低而增加。长度：拉伸强度随长度降低而增加。化学组成：含碱量越高，强度越低。存放时间：纤维的老化，与含碱量有关。施加负荷时间：纤维的疲劳。玻纤的成型工艺和条件。,瞄准新材料之王碳纤维碳纤维是一种纤维状碳材料。它是一种强度比钢大、密度比铝小、比不锈钢耐腐蚀性强、比耐热钢耐高温、又能像铜那样导电，具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料。碳纤维主要被制成碳纤维增强塑料这种复合材料来应用。,二、碳纤维CarbonFibers,分类：按先驱体原料：黏胶基碳纤维、沥青基碳纤维、聚丙烯腈基碳纤维和气相生长碳纤维。,碳纤维：由有机纤维如黏胶纤维、沥青纤维或聚丙烯腈（Polyacrylonitrile，PAN）纤维在保护气氛（N2或Ar）下热处理碳化成含碳量9099的纤维。,按功能：受力结构用碳纤维；耐焰（火）碳纤维；活性碳纤维（吸附活性）；导电用碳纤维；润滑用碳纤维；耐磨用碳纤维；耐腐蚀用碳纤维。,高性能碳纤维（HP）,中强型（MT）高强型（HT）超高强型（UHT）中模型（IM）高模型（HM）超高模型（UHM）,按力学性能：通用级碳纤维（GP）,UHMHMIMUHTHT,拉伸模量/Gpa拉伸强度/Gpa含碳量/%,400300400180200200350200250,1.71.72.73.02.762.02.75,99.899.096.594.599.0,200-300，空气中预氧化,1150惰性气体保护,PAN基碳纤维的制备过程,碳纤维的性能,最突出的特点是强度和模量高、密度小（1.52.0g/cm3),因而比强度、比模量高。耐高低温性能好，在惰性气体保护下，2000任保持良好的力学性能。液氮下不脆断。良好的导电导热性能，且有方向性。耐腐蚀性，除了强氧化剂如浓硝酸、次氯酸外，一般的酸碱对它的作用小，较GF具有更好的耐腐蚀性。热膨胀系数小，甚至为负值；摩擦系数小，耐水性比GF好。断裂伸长率低。碳纤维的不足之处是价格昂贵，比玻璃纤维贵25倍以上，因此大大限制了它的推广应用。此外碳纤维的抗氧化能力较差，在高温下有氧存在时会生成二氧化碳。,1958年C.P.Talley首先用化学气相沉积（Chemicalvapourdeposition，简称CVD）方法研制成功高模量的硼纤维。现在硼纤维通用的制备方法是在加热的钨丝、碳芯或铝丝表面通过化学反应沉积硼层。硼纤维的直径有100m、140m、200m几种。,三、硼纤维（BoronFibre，BF或Bf）,2BCl33H26HCl2B,硼沉积的化学反应：,硼纤维具有很高的弹性模量和强度，但其性能受沉积条件和纤维直径的影响，硼纤维的密度为2.42.65g/cm3，拉伸强度为3.25.2GPa，弹性模量为350400GPa。主要用于金属基复合材料。纵向压缩强度高于任何纤维复合材料硼纤维具有耐高温和耐中子辐射性能。,工艺复杂，不易大量生产，其价格昂贵。由于钨丝的密度大，硼纤维的密度也大。直径大、质硬、不能编织，导致成型性差。目前已研究用碳纤维代替钨丝，以降低成本和密度，结果表明，碳芯硼纤维比钨丝硼纤维强度下降5%，但成本降低25%。硼纤维在常温为较惰性物质，但在高温下易与金属反应，因此需在表面沉积SiC层，称之为Bosic纤维。,硼纤维的缺点,目前SiC纤维的生产有有机合成法和CVD法两种。SiC纤维是高强度高模量的陶瓷纤维，有良好的耐化学腐蚀性、耐高温和耐辐射性能。最高使用温度为1250，在1200其拉伸强度和弹性模量均无明显下降，因此比碳纤维和硼纤维具有更好的高温稳定性。此外SiC纤维还具有半导体性能。与金属相容性好，常用于金属基和陶瓷基复合材料。,四、碳化硅纤维（SiliconCarbideFibre，SF或SiCf）,氧化铝纤维是多晶连续陶瓷纤维，除Al2O3外常含有约15%的SiO2。具有优良的耐热性和抗氧化性，直到1370强度仍下降不大。缺点是在所有纤维中密度最大,3-4g/cm3。主要用于金属基复合材料。,五、氧化铝纤维（AluminiaFibre，AF或（Al2O3）f）,芳香族酰胺纤维（AromaticPolymideFibre,Aramid,Kevlar（Dupont）,KF）,化学结构特点：含有大量苯环，内旋转困难，为处于拉伸状态的刚性伸直链晶体苯环与酰胺键交替排列对称性好，结晶性好分子间有氢键,Kevlar,有机纤维：Kevlar纤维、聚乙烯纤维,Kevlar纤维-49的性能,力学性能,弹性模量高，CFEf125Gpa2GF拉伸强度高，3620Mpa，与S-GF、CF-相当密度小，1.45g/3,低于GF、CF良好的韧性各向异性抗蠕变、疲劳性能好抗压性能、抗扭性能较低芳纶的致命弱点。,Kevlar纤维的制造过程：这种纤维用干喷湿纺法职称，具体工艺流程如下：将原料溶于浓硫酸中，制成各向异性液晶纺丝液挤压喷丝干湿纺溶剂萃取与洗涤干燥Kevlar29纤维在氮气保护下经550热处理Kevlar49纤维,2）热性能良好的热稳定性和耐低温性。Tc427,Tm570，直至分解不变形Td500,-196不变脆，仍能保持其性能。3）化学性能除强酸强碱以外，不受任何有机溶剂、油类的影响。因大量苯环存在，耐紫外光差，吸收水分后，破坏氢键，纤维强度降低。,聚乙烯纤维是目前国际上最新的超轻、高比强度、高比模量纤维，成本也比较低。通常聚乙烯纤维的分子量大于106，纤维的拉伸强度为3.5GPa，弹性模量为100GPa，延伸率为3.4%，密度为0.97g/cm3。在纤维材料中，聚乙烯纤维具有高比强度、高比模量以及耐冲击、耐磨、自润滑、耐腐蚀、耐紫外线、耐低温、电绝缘等多种优异性能。其不足之处是熔点较低（约135）和高温容易蠕变。因此仅能在100以下使用。,超高相对分子量聚乙烯纤维（Polyethylene,UHMWPE）,各种纤维性能比较,各种纤维的柔韧性及断裂从图所示的纤维的应力一应变曲线表明，各种纤维在拉伸断裂前不发生任何屈服。从拉断后纤维的TEM观察发现，仅Kevlar49纤维呈韧性断裂。而碳纤维和玻璃纤维几乎就是理想的脆性断裂，断裂时不发生截面积的缩小。由图还可以比较各种纤维的弹性模量大小。,比强度和比模量是纤维性能的一个重要指标。聚乙烯纤维具有最佳的比强度和比模量搭配，碳纤维的比模量最高。氧化铝纤维由于密度最大，因而比模量和比强度较低，比模量最低的是玻璃纤维。,晶须（Wisker）是指具有一定长径比（一般大于10）和截面积小于5210-5cm2的单晶纤维材料。具有实用价值的晶须直径约为110m，长度与直径比在51000之间。晶须是含缺陷很少的单晶短纤维，其拉伸强度接近其纯晶体的理论强度。,晶须增强体,金属晶须（如Ni、Fe、Cu、Si、Ag、Ti、Cd）氧化物晶须（如MgO、ZnO、BeO、Al2O3、TiO2）陶瓷晶须（如碳化物晶须SiC、TiC、ZrC、WC）硼化物晶须（如TiB2、ZrB2、TaB2、CrB、NbB2）无机盐类晶须（如K2Ti6O13和Al18B4O33）。,晶须的制备方法有化学气相沉积（CVD）法、溶胶凝胶法、气液固（VLS）法、液相生长法、固相生长法和原位生长法等。,晶须分类：,1）刚性颗粒增强体（RagidParticleReinforcement）。颗粒增强体主要是指具有高强度、高模量、耐热、耐磨、耐高温的陶瓷和石墨等非金属颗粒，如碳化硅、氧化钛、氮化硅、石墨、细金刚石等。,用以改善基体材料性能的颗粒状材料，称为颗粒增强体（ParticleReinforcement）,颗粒增强体,颗粒增强体以很细的粉末（一般在10m以下）加入到基体中起提高耐磨、耐热、强度、模量等作用。如在Al合金中加入体积为30%，粒径为0.3m的Al2O3颗粒,材料在300时的拉伸强度仍可达220MPa，并且所加入的颗粒越细，复合材料的硬度和强度越高。,主要为金属颗粒，加入到陶瓷基体和玻璃陶瓷基体中增强其韧性，如Al2O3中加入Al，WC中加入Co等。金属颗粒的加入使材料的韧性显著提高，但高温力学性能会有所下降。颗粒增强体的特点是选材方便，可根据不同的性能要求选用不同的颗粒增强体。颗粒增强体成本低，易于批量生产。,2）延性颗粒增强体（DuctileParticleReinforcement）,复合材料设计原理,复合材料设计的基本思想,复合材料的可设计性,各向异性性质,弹性常数,热膨胀系数,材料强度,复合材料的设计,不均匀性,对复合材料进行分析时，需首先判断材料内部的拉压特性，并结合不同的强度准则对其进行分析。此外，复合材料的几何非线性及物理非线性也是需要特殊考虑的。,复合材料设计的基本思想,对外部环境与载荷的要求,选材,复合材料的响应,代表性单元的性能考察,机械载荷热载荷潮湿环境,基体材料增强材料几何形状,成型方法工艺及工艺过程优化的设计,细观力学方法有限元方法实验力学方法典型结构的宏观性能,应力场温度场等设计变量的优化,损伤及破坏分析,强度准则损伤机理破坏过程,复合材料的界面,复合材料的界面是指基体与增强相之间化学成分有显著变化的、构成彼此结合的、能起载荷传递作用的微小区域。复合材料的界面是一个多层结构的过渡区域，约几个纳米到几个微米。,复合材料界面的概念,1、外力场2、基体3、基体表面区4、相互渗透区5、增强剂表面区6、增强剂,一、界面效应界面是复合材料的特征，可将界面的机能归纳为以下几种效应：,（1）传递效应：界面可将复合材料体系中基体承受的外力传递给增强相，起到基体和增强相之间的桥梁作用。,（2）阻断效应：基体和增强相之间结合力适当的界面有阻止裂纹扩展、减缓应力集中的作用。,（3）不连续效应：在界面上产生物理性能的不连续性和界面摩擦出现的现象，如抗电性、电感应性、磁性、耐热性和磁场尺寸稳定性等。,（4）散射和吸收效应：光波、声波、热弹性波、冲击波等在界面产生散射和吸收，如透光性、隔热性、隔音性、耐机械冲击性等。,（5）诱导效应：一种物质（通常是增强剂）的表面结构使另一种（通常是聚合物基体）与之接触的物质的结构由于诱导作用而发生改变，由此产生一些现象，如高弹性、低膨胀性、耐热性和冲击性等。,界面效应是任何一种单一材料所没有的特性，它对复合材料具有重要的作用。,二、界面的结合状态和强度界面的结合状态和强度对复合材料的性能有重要影响。对于每一种复合材料都要求有合适的界面结合强度。,界面结合较差的复合材料：大多呈剪切破坏，且在材