第3讲先进复合材料-结构复合材料

1、材料科学进展之先进复合材料,先进复合材料 Advanced Composites (一),复合材料的概念 国际标准化组织：“由两种以上在物理和化学上不同的物质组合起来而得到的一种多相固体。”,天然复合材料： 木材纤维素（柔）木质素（刚） 骨骼胶原蛋白（柔）磷灰石（刚） 早期人造复合材料：泥土草（建材）,近代“复合材料”是指人造材料！ 复合材料基体组元增强体/功能组元 例如：混凝土水泥砂石 性能取决于：两相的性能、比例、界面及 增强体的几何特征等。 19世纪末复合材料开始工业化生产 20世纪60年代以来迅速发展,复合材料的概念,复合材料的实例,聚酯玻璃钢产品玻璃纤维树脂基复合材料,复合材料的实例

2、,橡胶炭黑/SiO2颗粒 降低成本，提高强度、韧性、抗撕裂性和耐磨性。,汽车轮胎一般含有1530的炭黑,复合材料的实例,复合材料具有高比强和高比模特点,复合材料与其他材料比强度和比模量对比图,复合材料具有可设计性。,复合材料的典型结构,复合材料的典型结构 （a）单向纤维增强复合材料（b）含夹杂复合材料c）层状复合材料（d）蜂窝夹心复合材料（e）编织复合材料（f）功能梯度复合材料,先进复合材料,先进复合材料是以碳、芳纶、陶瓷等纤维和晶须等高性能增强体与耐高温的高聚物、金属、陶瓷和碳（石墨）等构成的复合材料。 常常用于各种高技术领域中用量少而性能要求高的场合。,先进复合材料的应用,SLR-Mcla

3、rren超级跑车，最高时速334公里/小时。 车身由碳纤维复合材料制成。,先进复合材料,先进复合材料的应用,2005年4月27日，空中客车公司制造的世界最大宽体客机A380首飞。以复合材料为主的先进材料占结构总重量的25%！,先进复合材料的应用,先进复合材料的应用,大型复合材料导弹发射筒,先进复合材料的应用,运载火箭及导弹材料中的复合材料,结构复合材料按不同增强相分类,结构复合材料按不同基体分类,功能复合材料,除力学性能以外，还提供其他物理性能并包括部分化学和生物性能的复合材料。,可实现的功能特性： 导电、超导、半导、磁性、压电、阻尼、吸声、摩擦、吸波、屏蔽、阻燃、放热。,先进结构复合材料,聚

4、合物基复合材料 金属基复合材料 陶瓷基复合材料 碳碳复合材料,先进复合材料增强体,新型复合材料增强体名称及生产厂商,先进复合材料增强体性能,碳纤维,纤维,织物,复合塑料片,玻璃纤维,玻璃纤维原丝,玻璃纤维布,玻璃纤维型材,芳纶（KEVLAR）纤维,芳香族聚酰胺纤维芳纶（KELVAR）,复合材料增强体的编织结构,先进树脂基复合材料,1）热固型树脂基复合材料 2）热塑性树脂基复合材料 主要的树脂基体 酚醛树脂、环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、氰酸脂树脂、聚芳基乙炔树脂,先进聚合物基复合材料的应用,先进金属基结构复合材料,与金属比优点：耐高温、高比强、高比模、热膨胀系数小和抗磨损。 增强体

5、：碳纤维，碳化物纤维，硼纤维 碳化硅颗粒，三氧化二铝颗粒 基体：合金和金属,颗粒增强铝基复合材料加工工艺流程,Bf/Al复合材料在航天领域的应用,航天飞机上的Bf/Al机身框架,“暴风雪”航天飞机用于安装 卫星的B/Al管支架,Ti基复合材料的应用实例,SCS-6(SiC纤维)/Ti复合材料发动机叶片（英国罗罗公司），刚度高，耐撞击，减重。,Ti基复合材料的应用实例,F22飞机用Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si基复合材料活塞,TiC-Ni3Al自发浸渗复合材料,TiC-Ni3Al复合材料样品和显微结构,TiC-Ni3Al自发浸渗复合材料,Si3N4/BN陶瓷基层状复合材料,Si3N