復(fù)合材料(同名2835)

《復(fù)合材料力學(xué)》復(fù)合材料的概念、分類及其發(fā)展歷程材料分類：金屬、無(wú)機(jī)非金屬、有機(jī)高分子材料各有千秋揚(yáng)長(zhǎng)避短：克服單一材料的缺點(diǎn)，產(chǎn)生原來(lái)單一材料沒(méi)有本身所沒(méi)有的新性能10000BC各種材料在各個(gè)歷史時(shí)期相對(duì)重要性5000BC015001900196019801990200020102020金銅鐵鋼合金鋼高溫合金；高分子木材皮膚纖維動(dòng)物膠，橡膠電木尼龍PEPCPSPPPAN聚酯高模聚合物導(dǎo)電高分子；復(fù)合材料’金屬基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料石材陶瓷陶器玻璃水泥耐火材料熔融硅耐濕陶瓷韌性機(jī)械陶瓷１、復(fù)合材料的定義什么是復(fù)合材料(CompositionMaterials,Composite)?要給復(fù)合材料下一個(gè)嚴(yán)格精確而又統(tǒng)一的定義是很困難的。概括前人的觀點(diǎn)，有關(guān)復(fù)合材料的定義或偏重于考慮復(fù)合后材料的性能，或偏重于考慮復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)。諸如（１）復(fù)合材料是由兩種或更多的組分材料結(jié)合在一起，復(fù)合后的整體性能應(yīng)超過(guò)組分材料，保留了所期望的性能(高強(qiáng)度、剛度、輕的重量)，抑制了所不期望的特性(低延性)。偏重于考慮復(fù)合后材料的性能（２）復(fù)合材料是多功能的材料系統(tǒng)，它們可提供任何單一材料所無(wú)法獲得的特性；它們是由兩種或多種成分不同，性質(zhì)不同，有時(shí)形狀也不同的相容性材料，以物理形式結(jié)合而成的。F．L.Matthews和Ｒ．D．Rawlings認(rèn)為，復(fù)合材料是兩個(gè)或兩個(gè)以上組元或相組成的混合物，并應(yīng)滿足下面三個(gè)條件：(1)組元含量大于5％；(2)復(fù)合材料的性能顯著不同于各組元的性能，(3)通過(guò)各種方法混合而成。按這Matthews和Rawlings給出的定義，鋼鐵及其合金不應(yīng)屬于復(fù)合材料，如Co—Cr—Mo—Si合金不屬于復(fù)合材料，因?yàn)檫@種合金經(jīng)過(guò)熔化和凝固過(guò)程；而僅有像SiC顆?；腁l合金這種混合而成的材料才屬于復(fù)合材料。因此有人認(rèn)為可將復(fù)合材料劃分為廣義復(fù)合材料和狹義復(fù)合材料。從廣義上講，復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同化學(xué)性質(zhì)的組分組合而成的材料。但在現(xiàn)代材料學(xué)界中，復(fù)合材料專指由兩種或兩種以上不同相態(tài)的組分所組成的材料。復(fù)合材料可定義為：用經(jīng)過(guò)選擇的、含一定數(shù)量比的兩種或兩種以上的組分（或稱組元），通過(guò)人工復(fù)合、組成多相、三維結(jié)合且各相之間有明顯界面的、具有特殊性能的材料。上述復(fù)合材料的定義較易被普遍接受，它不僅明確指出復(fù)合材料是“通過(guò)人工復(fù)合的”和“有特殊性能的”材料，而且還指明了復(fù)合材料的組分、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及與其他種材料（如簡(jiǎn)單混合物、化合物、合金）的特征區(qū)別。根據(jù)上述復(fù)合材料的定義，復(fù)合材料應(yīng)不包括自然形成的具有某些復(fù)合材料形態(tài)的物質(zhì)、化合物、單相合金和多相合金。以下面五點(diǎn)概括了復(fù)合材料的特點(diǎn)：1、復(fù)合材料的組分和相對(duì)含量是由人工選擇和設(shè)計(jì)的；2、復(fù)合材料是以人工制造而非天然形成的（區(qū)別于具有某些復(fù)合材料形態(tài)特征的天然物質(zhì)）；3、組成復(fù)合材料的某些組分在復(fù)合后仍然保持其固有的物理和化學(xué)性質(zhì)（區(qū)別于化合物和合金）；4、復(fù)合材料的性能取決于各組成相性能的協(xié)同。復(fù)合材料具有新的、獨(dú)特的和可用的性能，這種性能是單個(gè)組分材料性能所不及或不同的；5、復(fù)合材料是各組分之間被明顯界面區(qū)分的多相材料。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織：由兩種以上在物理和化學(xué)上不同的物質(zhì)組合起來(lái)而得到的一種多相固體材料?！恫牧峡茖W(xué)技術(shù)百科全書(shū)》中關(guān)于復(fù)合材料的定義如下：復(fù)合材料是由有機(jī)高分子、無(wú)機(jī)非金屬或金屬等幾類不同材料通過(guò)復(fù)合工藝組合而成的新型材料。它既保留原組成材料的重要特色，又通過(guò)復(fù)合效應(yīng)獲得原組分所不具備的性能?？梢酝ㄟ^(guò)材料設(shè)計(jì)使各組分的性能互相補(bǔ)充并彼此關(guān)聯(lián)，從而獲得更優(yōu)越的性能，與一般材料的簡(jiǎn)便混合有本質(zhì)區(qū)別?！恫牧洗筠o典》中關(guān)于復(fù)合材料的定義為：復(fù)合材料是根據(jù)應(yīng)用的需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，把兩種以上的有機(jī)聚合物材料，或無(wú)機(jī)非金屬材料，或金屬材料組合在一起，使之互補(bǔ)性能優(yōu)勢(shì)，從而制成的一類新型材料。一般由基體組元與增強(qiáng)材料或功能體組元所組成，因此亦屬于多相材料范疇。根據(jù)《材料大辭典》中關(guān)于復(fù)合材料的定義可以看出,復(fù)合材料具有兩個(gè)鮮明的特點(diǎn):１、復(fù)合材料不僅能保持原組分的部分優(yōu)點(diǎn)，而且產(chǎn)生原組分所不具備的新性能。２、復(fù)合材料具有可設(shè)計(jì)性。由于各種原材料都具有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，所以在組合時(shí)可能出現(xiàn)如下圖所示的結(jié)果。因此復(fù)合材料必須通過(guò)對(duì)原材料的選擇，各組分分布的設(shè)計(jì)和工藝條件的保證等，以使原組分材料的優(yōu)點(diǎn)互相補(bǔ)充，同時(shí)利用復(fù)合材料的復(fù)合效應(yīng)使之出現(xiàn)新的性能，最大限度地發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。綜上所述，復(fù)合材料應(yīng)具有以下三個(gè)特點(diǎn)：(1)復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同性能的材料組元通過(guò)宏觀或微觀復(fù)合形成的一種新型材料，組元之間存在著明顯的界面。(2)復(fù)合材料中各組元不但保持各自的固有特性而且可最大限度發(fā)揮各種材料組元的特性，并賦予單一材料組元所不具備的優(yōu)良持殊性能。(3)復(fù)合材料具有可設(shè)計(jì)性。復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)通常是一個(gè)相為連續(xù)相，稱為基體；而另一相是以獨(dú)立的形態(tài)分布在整個(gè)連續(xù)相中的分散相，與連續(xù)相相比，這種分散相的性能優(yōu)越，會(huì)使材料的性能顯著增強(qiáng)，故常稱為增強(qiáng)體(也稱為增強(qiáng)材料、增強(qiáng)相等)。在大多數(shù)情況下，分散相較基體硬，強(qiáng)度和剛度較基體大。分散相可以是纖維及其編織物，也可以是顆粒狀或彌散的填料。在基體與增強(qiáng)體之間存在著界面。通過(guò)對(duì)各種定義、解釋加以總結(jié)，復(fù)合材料應(yīng)包括：組元是人們根據(jù)材料設(shè)計(jì)的基本原則有意識(shí)地選擇，至少包括兩種物理和力學(xué)性能不同的獨(dú)立組元，其中一組元的體積分?jǐn)?shù)一般不低于20％，第二組元通常為纖維、晶須或顆粒；復(fù)合材料是人工制造的，而非天然形成的。復(fù)合材料的性質(zhì)取決于組元性質(zhì)的優(yōu)化組合，它應(yīng)優(yōu)于獨(dú)立組元的性質(zhì)，特別是強(qiáng)度、剛度、韌性和高溫性能。復(fù)合材料在世界各國(guó)還沒(méi)有統(tǒng)一的名稱和命名方法，比較共同的趨勢(shì)是根據(jù)增強(qiáng)體和基體的名稱來(lái)命名，通常有以下三種情況：2、復(fù)合材料的命名（1）強(qiáng)調(diào)基體時(shí)以基體材料的名稱為主。如樹(shù)脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料