材料科學(xué)概論(6)市公開課一等獎(jiǎng)省賽課微課金獎(jiǎng)?wù)n件

材料科學(xué)概論第1頁概述復(fù)合材料復(fù)合理論

復(fù)合材料界面樹脂基復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料第六章復(fù)合材料第2頁

一、復(fù)合材料涵義當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展，對(duì)工程材料提出了越來越高要求，而且有要求之間甚至是相互矛盾。在這種情況下，單一材料已不能滿足需要，于是高性能復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生。復(fù)合材料就是由兩種或更各種物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能和加工性能不一樣物質(zhì)，經(jīng)人工組合而成多相固體材料。復(fù)合材料基本組成可分為基體相和增強(qiáng)相兩種。第一節(jié)概述第3頁（1）按基體材料分類：分為樹脂基、金屬基、陶瓷基等復(fù)合材料，使用最多是樹脂基復(fù)合材料。（2）按增強(qiáng)材料種類和形態(tài)分類：可分為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料和層疊增強(qiáng)復(fù)合材料等，其中纖維增強(qiáng)復(fù)合材料應(yīng)用最為廣泛。

（3）按復(fù)合材料使用性能分類：可分為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功效復(fù)合材料。前者主要用于工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械結(jié)構(gòu)，主要利用材料力學(xué)性能；后者含有某種特殊物理性能或化學(xué)性能等，作為功效材料使用。當(dāng)前應(yīng)用最廣是結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。二、復(fù)合材料分類第4頁1.比強(qiáng)度和比模量高

比強(qiáng)度是材料抗拉強(qiáng)度與密度之比，比模量是材料彈性模量與密度之比。從教材129頁表6-1中可知，復(fù)合材料比強(qiáng)度和比模量普遍高于慣用金屬材料。這一點(diǎn)在航天、航空領(lǐng)域含有主要意義。如美國波音飛機(jī)上，大量采取石墨纖維增強(qiáng)復(fù)合材料構(gòu)件，比采取金屬材料質(zhì)量減輕達(dá)20～38％。三、復(fù)合材料性能特點(diǎn)第5頁2.抗疲勞與斷裂安全性能好

復(fù)合材料對(duì)缺口、應(yīng)力集中敏感性小，尤其是纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料，基體良好強(qiáng)韌性降低了裂紋擴(kuò)展速度，大量纖維對(duì)裂紋又有阻隔作用，含有較高疲勞強(qiáng)度。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中存在大量相對(duì)獨(dú)立纖維，借助塑韌性基體結(jié)合成一個(gè)整體，當(dāng)復(fù)合材料構(gòu)件因?yàn)檫^載或其它原因而使部分纖維斷裂時(shí)，載荷會(huì)重新分配到未斷裂增強(qiáng)纖維上，故含有良好斷裂安全性。第6頁3.良好減振性能

纖維增強(qiáng)復(fù)合材料含有良好減振性能，主要有兩方面原因：纖維增強(qiáng)復(fù)合材料自振頻率高，普通工作條件下極難到達(dá)這么高頻率，所以這種材料制成構(gòu)件在工作狀態(tài)下不易發(fā)生共振現(xiàn)象；大量纖維與基體界面有吸收振動(dòng)能量作用，阻尼特征好，振動(dòng)很很快衰減。復(fù)合材料良好減振性能，使其在精密控制和精密檢測(cè)儀器、儀表方面得到廣泛應(yīng)用。

第7頁4.良好高溫性能復(fù)合材料中增強(qiáng)材料熔點(diǎn)都較高，而且在高溫下依然保持較高高溫強(qiáng)度和彈性模量。如今高性能樹脂基復(fù)合材料使用溫度已達(dá)200～300℃，金屬基復(fù)合材料耐熱溫度為300～500℃，而陶瓷基復(fù)合材料有效承載溫度可達(dá)1000℃以上。樹脂基復(fù)合材料和金屬基復(fù)合材料使用溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單一基體材料，比如，鋁合金在400℃時(shí)，其強(qiáng)度大幅下降，而用碳纖維或硼纖維增強(qiáng)鋁，400℃強(qiáng)度和彈性模量幾乎與室溫下相同。第8頁四、復(fù)合材料現(xiàn)實(shí)狀況與未來復(fù)合材料研究開始于1940年，研究材料是玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯樹脂。在1960-1970年間研制了許多新型纖維與晶須。用這些纖維（晶須）增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料，以其密度低、強(qiáng)度高、彈性模量高、線膨脹系數(shù)小、耐各種介質(zhì)腐蝕特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于航天、航空、汽車制造和建筑領(lǐng)域。未來復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)有以下幾個(gè)特點(diǎn)。第9頁1.由宏觀復(fù)合向微觀復(fù)合發(fā)展當(dāng)前使用復(fù)合材料是以尺寸較大增強(qiáng)體與基體復(fù)合而成宏觀復(fù)合材料，近期已研究出尺寸較小增強(qiáng)體與新型微觀復(fù)合材料。微觀復(fù)合材料包含：微纖增強(qiáng)復(fù)合材料、納米復(fù)合材料和分子復(fù)合材料。微纖增強(qiáng)復(fù)合材料是指復(fù)合材料在加工過程中內(nèi)部析出細(xì)微增強(qiáng)相與基體相組成原位復(fù)合材料，也稱自增強(qiáng)復(fù)合材料。納米復(fù)合材料是極具潛力新型復(fù)合材料，因?yàn)槠渲性鰪?qiáng)材料尺寸小到納米數(shù)量級(jí)，必定含有巨大界面能，其內(nèi)部微結(jié)構(gòu)也會(huì)因尺寸小而發(fā)生改變，這些原因?qū)?huì)造成復(fù)合材料性能改進(jìn)。分子復(fù)合材料已在樹脂基復(fù)合材料上實(shí)現(xiàn)，即用剛性棒狀高分子水平上與柔性樹脂復(fù)合。第10頁2.向多元混雜復(fù)合和超混雜復(fù)合方向發(fā)展多元混雜復(fù)合是復(fù)合材料發(fā)展一個(gè)主要方向，混雜復(fù)合是取得高性能復(fù)合材料有效而經(jīng)濟(jì)方法，有兩方面原因：因?yàn)榛祀s復(fù)合兼有兩種或各種材料特征，在性能方面可起到相互填補(bǔ)作用，由此擴(kuò)大了材料設(shè)計(jì)自由度。另外，采取價(jià)格昂貴高性能增強(qiáng)纖維與普通性能廉價(jià)纖維混雜使用，可望受到很好經(jīng)濟(jì)效果。當(dāng)前，混雜復(fù)合已趨于多樣化，對(duì)增強(qiáng)體，在混雜纖維增強(qiáng)體中又加入顆粒增強(qiáng)體；基體也混雜了屬性不一樣材料，成為混雜體。今年出現(xiàn)以鋁板和纖維增塑材料交替層疊材料，成為超混雜材料。這類材料特點(diǎn)是耐疲勞性能很好。第11頁3.由結(jié)構(gòu)復(fù)合材料為主，向結(jié)構(gòu)材料與功效復(fù)合材料并重方向發(fā)展

在材料科學(xué)工作者努力下，含有優(yōu)良物理性能、化學(xué)特征功效復(fù)合材料不停被研制開發(fā)出來。功效復(fù)合材料正在向多功效方向發(fā)展，使材料不但是結(jié)構(gòu)材料，承受一定載荷，而且還含有某種或各種綜合功效。比如先進(jìn)軍用飛機(jī)隱身蒙皮就是一個(gè)多功效復(fù)合材料，它既是輕質(zhì)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)，又含有吸收雷達(dá)波和紅外線功效。

第12頁4.由被動(dòng)復(fù)合材料向主動(dòng)復(fù)合材料發(fā)展當(dāng)前使用人工材料基本上屬于被動(dòng)材料，即在外界作用下只能被動(dòng)承受這種作用或被動(dòng)做出對(duì)應(yīng)反應(yīng)。正在致力于研究是含有主動(dòng)性材料，它初級(jí)形式為機(jī)敏材料，含有感覺、處理和執(zhí)行功效，以及自診療、自適應(yīng)和自修補(bǔ)作用。其高級(jí)形式為智能材料，它能夠依據(jù)作用力大小和環(huán)境作出優(yōu)化反應(yīng)，起到自決議作用。這類材料基本上把起傳感器作用敏感材料、起執(zhí)行支持作用材料和起驅(qū)動(dòng)作用材料復(fù)合材料一起成為機(jī)敏復(fù)合材料，然后與外接電路裝置組成機(jī)敏（智能）系統(tǒng)。

第13頁5.由常規(guī)設(shè)計(jì)向仿生設(shè)計(jì)方向發(fā)展生物材料大多是復(fù)合材料，在復(fù)合材料設(shè)計(jì)時(shí)，生物材料可為我們提供良好設(shè)計(jì)思緒。如當(dāng)代直升飛機(jī)旋翼結(jié)構(gòu)為：內(nèi)層是硬泡沫塑料，中層是玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，外層是剛度、強(qiáng)度高碳纖維復(fù)合材料。這就是仿照骨骼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。仿生不但能夠豐富我們?cè)O(shè)計(jì)思緒，還可參考生物體功效機(jī)制設(shè)計(jì)出新功效復(fù)合材料。

第14頁一、復(fù)合原理

1、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料復(fù)合原理

第二節(jié)復(fù)合材料復(fù)合理論

第15頁二、增強(qiáng)機(jī)理1、纖維增強(qiáng)1）定義：由高強(qiáng)度、高彈性模量脆性纖維作增強(qiáng)體與韌性基體或脆性基體經(jīng)一定工藝復(fù)合而成多相材料。其目標(biāo)是提升材料在室溫和高溫下強(qiáng)度和彈性模量。2）機(jī)理：將脆性材料制成細(xì)纖維，因直徑細(xì)小，而使產(chǎn)生裂紋幾率降低，有利于纖維脆性改進(jìn)和強(qiáng)度提升。纖維處于基體之中，彼此隔離，纖維表面受到基體保護(hù)作用，不易遭受損傷，不易在承載過程中產(chǎn)生裂紋，使承載能力增強(qiáng)。復(fù)合材料受到較大應(yīng)力時(shí)，一些有裂紋纖維可能斷裂，但塑性很和韌性好基體能組織裂紋擴(kuò)展。纖維受載斷裂時(shí)，斷口不可能都在一個(gè)平面上，從而使材料抗拉強(qiáng)度大大提升，同時(shí)斷裂韌度也增加。

第16頁3）增強(qiáng)纖維與基體復(fù)合時(shí)應(yīng)注意問題：增強(qiáng)纖維強(qiáng)度和彈性模量應(yīng)比基體材料高?；w和纖維之間要有一定黏結(jié)作用，而且應(yīng)含有一定結(jié)合強(qiáng)度。纖維應(yīng)有合理含量、尺寸和分布。纖維應(yīng)與基體線膨脹系數(shù)相匹配。纖維與基體之間要有良好相容性。

第17頁2、顆粒增強(qiáng)1）分類：依據(jù)增強(qiáng)顆粒尺寸大小，分為彌散增強(qiáng)復(fù)合材料和真正顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料（微米量級(jí)）。彌散增強(qiáng)復(fù)合材料指尺寸為100～2500?微細(xì)顆粒彌散分布在金屬和合金中形成復(fù)合材料。真正顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料指以微米量級(jí)顆粒增強(qiáng)金屬基、樹脂基或陶瓷基復(fù)合材料。2）機(jī)理：彌散強(qiáng)化復(fù)合材料增強(qiáng)體主要是金屬氧化物、碳化物和硼化物，這些彌散分布于金屬或合金基體中硬顆粒能夠有效地妨礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生顯著強(qiáng)化作用。其復(fù)合強(qiáng)化機(jī)理與合金中析出強(qiáng)化機(jī)理相同，基體仍是承受載荷主體。純顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料性能受顆粒大小影響，通常選擇尺寸較小顆粒，而且盡可能使之均勻分布在基體之中。顆粒不是經(jīng)過妨礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)而使材料強(qiáng)化，而是借助于限制顆粒臨近基體運(yùn)動(dòng)，約束基體變形來到達(dá)強(qiáng)化基體目標(biāo)。所以，普通認(rèn)為增強(qiáng)顆粒承受部分載荷顆粒與基體間結(jié)協(xié)力越大，增強(qiáng)效果越顯著。第18頁三、增韌機(jī)理1、纖維增韌1）定義：為了克服陶瓷脆性大弱點(diǎn)，能夠在陶瓷基體中加入纖維制成陶瓷基復(fù)合材料，因?yàn)槎ㄏ?、取向或無序排布纖維加入，陶瓷基復(fù)合材料韌度顯著提升，這就是纖維增韌。2）機(jī)理：單向排布長纖維增韌單向排布長纖維增韌陶瓷基復(fù)合材料含有各向異性，沿纖維長度方向上縱向性能大大高于橫向性能。實(shí)際上，在斷裂過程中纖維斷裂并非發(fā)生在同一裂紋平面，在裂紋發(fā)展過程中會(huì)出現(xiàn)裂紋轉(zhuǎn)向。裂紋轉(zhuǎn)向結(jié)果，使韌度深入提升?？偠灾?，在單向排布長纖維陶瓷基復(fù)合材料中韌度提升來自３個(gè)方面，即纖維拔出、纖維斷裂和裂紋轉(zhuǎn)向。

第19頁多維多向排布長纖維增韌單向排列纖維增韌陶瓷只是縱向性能優(yōu)越，橫向顯著低于縱向，然而在許多陶瓷構(gòu)件中要求在二維甚至三維都要求有高性能，于是便產(chǎn)生了多向排布長纖維增韌陶瓷基復(fù)合材料。纖維排布有兩種方式：一個(gè)是將纖維編制成纖維布，這種材料在二維方向上性能優(yōu)越；另一個(gè)是纖維分層單向排布，層間纖維成一定角度。前一個(gè)材料用于平板構(gòu)件或曲率半徑較大殼體構(gòu)件，后一個(gè)材料能夠依據(jù)構(gòu)件形狀用纖維纏繞方法制成所需形狀殼層狀構(gòu)件。二維多向纖維增韌陶瓷基復(fù)合材料韌化機(jī)理與單向排布復(fù)合材料一樣，也主要是靠纖維斷裂、纖維拔出與裂紋轉(zhuǎn)向使其韌度及強(qiáng)度比基體材料大幅度提升。第20頁短纖維、晶須增韌長纖維增韌當(dāng)然有其優(yōu)越性，但制備工藝復(fù)雜，工藝技術(shù)難度大，尤其是纖維極難在基體中均勻分布。所以，才發(fā)展了短纖維、晶須及顆粒增韌陶瓷基復(fù)合材料。將長纖維剪短，然后分散并與基體粉料混勻，熱壓燒結(jié)后制得。這種方法制得復(fù)合材料中，短纖維沿加壓面擇優(yōu)取向，因而產(chǎn)生性能上各向異性。晶須增韌陶瓷基復(fù)合材料增韌機(jī)理大致與纖維增韌陶瓷基復(fù)合材料相同，即主要靠晶須拔出橋連與裂紋轉(zhuǎn)向機(jī)制對(duì)韌性提升產(chǎn)生突出貢獻(xiàn)。

第21頁2、顆粒增韌顆粒增韌陶瓷基復(fù)合材料韌化機(jī)理主要有相變韌性、裂紋轉(zhuǎn)向與分叉增韌等。1）相變?cè)鲰g以ZrO2馬氏體相變來說明增韌機(jī)理。ZrO2在一定溫度和應(yīng)力場(chǎng)作用下，亞穩(wěn)定四方t－ZrO2顆粒轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡毕鄊－ZrO2。伴伴隨這種相變有體積膨脹，因而產(chǎn)生了壓縮應(yīng)力，從而抵消外加應(yīng)力，組織裂紋擴(kuò)展，到達(dá)增韌目標(biāo)。2）裂紋轉(zhuǎn)向與分叉增韌

裂紋在陶瓷材料中不停擴(kuò)展，裂紋前沿碰到高強(qiáng)度顆粒妨礙，使擴(kuò)展方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)和分叉，從而減小了裂紋前端應(yīng)力強(qiáng)度因子，增加了材料斷裂韌度，到達(dá)了增韌目標(biāo)。

第22頁一、樹脂基復(fù)合材料界面

1.界面形成界面形成可分為兩個(gè)階段：一是基體與增強(qiáng)纖維接觸與浸潤過程，二是樹脂固化過程，在此過程中樹脂經(jīng)過物理或化學(xué)改變而固化，形成固體界面層。界面層使纖維與基體形成一個(gè)整體，并經(jīng)過它傳遞應(yīng)力。2.界面作用機(jī)理（1）界面浸潤理論1963年Zisman首先提出了這個(gè)理論，主要論點(diǎn)是增強(qiáng)纖維被液體樹脂良好浸潤是極其主要，浸潤不良會(huì)在界面上產(chǎn)生間隙，易產(chǎn)生應(yīng)力集中而使復(fù)合材料發(fā)生開裂，完全浸潤可使基體與增強(qiáng)纖維結(jié)合強(qiáng)度大于基體強(qiáng)度，復(fù)合材料才能顯示其優(yōu)越性能。第三節(jié)復(fù)合材料界面第23頁（2）化學(xué)鍵理論主要論點(diǎn)是處理增強(qiáng)纖維表面偶連劑既含有能與增強(qiáng)纖維起化學(xué)作用官能團(tuán)，又含有能與樹脂基體起化學(xué)作用官能團(tuán)，由此在界面上形成共價(jià)鍵結(jié)合，如能滿足這一要求則在理論上可取得最大界面結(jié)合能。這種理論實(shí)質(zhì)即強(qiáng)調(diào)增加界面化學(xué)作用是改進(jìn)復(fù)合材料性能關(guān)鍵。

（3）變形層理論假如纖維與基體線膨脹系數(shù)相差較大，復(fù)合材料固化后在界面上會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，這將損傷界面和影響復(fù)合材料性能。另外，在載荷作用下，界面上會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中，若界面化學(xué)鍵破壞，產(chǎn)生微裂紋，將造成復(fù)合材料性能變差。將增強(qiáng)纖維表面進(jìn)行處理，在界面上形成一層塑性層，就能夠起到松弛和減小界面應(yīng)力作用，這種理論稱為變形層理論。

第24頁（4）物理吸附理論

可作為化學(xué)鍵理論補(bǔ)充。這種理論認(rèn)為，增強(qiáng)纖維與基體之間結(jié)合屬于機(jī)械鉸合和基于次鍵作用物理吸附。

（5）減弱界面局部應(yīng)力作用理論該理論認(rèn)為，基體和增強(qiáng)纖維之間處理劑提供了一個(gè)含有“自愈能力”化學(xué)鍵。在載荷作用下，它處于不停形成與斷裂動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。低分子物質(zhì)應(yīng)力浸蝕會(huì)使界面化學(xué)鍵斷裂，而在應(yīng)力作用下處理劑能沿增強(qiáng)纖維表面滑移，使已斷裂化學(xué)鍵重新結(jié)合，與此同時(shí)，應(yīng)力得到松弛，減緩了界面應(yīng)力集中。除上述理論之外，還有尚需試驗(yàn)驗(yàn)證拘束層理論和擴(kuò)散層理論。

第25頁二、金屬基復(fù)合材料界面1.界面類型纖維與基體不反應(yīng)亦不溶解，如SiC纖維（CVD）/鋁纖維與基體不反應(yīng)但相互溶解，如碳纖維/銅

纖維與基體反應(yīng)形成界面反應(yīng)層，如Al2O3纖維/鈦

2.界面結(jié)合（1）機(jī)械結(jié)合

是指借助增強(qiáng)纖維表面凹凸不平形態(tài)而產(chǎn)生機(jī)械鉸合，以及借助基體收縮應(yīng)力裹緊纖維產(chǎn)生摩擦力組合。這種結(jié)合作用與擴(kuò)散和化學(xué)作用無關(guān)，純屬機(jī)械作用。比如經(jīng)過表面刻蝕處理纖維制成金屬基復(fù)合材料，其結(jié)合強(qiáng)度比用表面光滑纖維制成復(fù)合材料結(jié)合強(qiáng)度高約2～3倍。

第26頁（2）溶解和浸潤結(jié)合纖維與基體不反應(yīng)但相互溶解，相互作用力是短程，作用范圍只有若干原子間距大小。

（3）反應(yīng)結(jié)合纖維與基體相互反應(yīng)形成界面反應(yīng)層，其特征是纖維和基體之間形成新化合物層，即界面反應(yīng)層。普通情況下，隨反應(yīng)程度增加，界面結(jié)合強(qiáng)度亦增加，但因?yàn)榻缑娣磻?yīng)產(chǎn)物多為脆性物質(zhì)，所以當(dāng)界面層到達(dá)一定厚度時(shí)，界面上殘余應(yīng)力可使界面破壞，反而降低界面結(jié)合強(qiáng)度。（4）混合結(jié)合是最主要最普遍結(jié)合形式，因?yàn)樵趯?shí)際復(fù)合材料中經(jīng)常同時(shí)存在幾個(gè)結(jié)合形式。比如硼纖維增強(qiáng)鋁材時(shí)，假如制造溫度低，硼纖維表面氧化膜不被破壞，則形成機(jī)械結(jié)合，材料若在500℃進(jìn)行熱處理，能夠發(fā)覺在機(jī)械結(jié)合界面上出現(xiàn)了AlB2，表面熱處理過程中界面上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成了反應(yīng)結(jié)合。

第27頁三、陶瓷基復(fù)合材料界面在陶瓷基復(fù)合材料中，增強(qiáng)材料與基體之間結(jié)合也是采取機(jī)械結(jié)合、溶解和浸潤結(jié)合、反應(yīng)結(jié)合和混合結(jié)合方式。陶瓷基復(fù)合材料中界面特征一樣對(duì)材料性能起著舉足輕重作用。

1、改變?cè)鰪?qiáng)材料表面性質(zhì)改變?cè)鰪?qiáng)材料表面性質(zhì)是用化學(xué)伎倆控制界面方法。比如，在SiC晶須表面形成富碳結(jié)構(gòu)方法，在纖維表面以CVD方法或PVD方法施以BN或碳涂層等。采取這種方法目標(biāo)是預(yù)防強(qiáng)化材料與基體間反應(yīng)，從而取得最正確界面力學(xué)特征。改變?cè)鰪?qiáng)材料表面性質(zhì)另一個(gè)目標(biāo)是改變纖維與基體間結(jié)協(xié)力。第28頁2、向基體內(nèi)添加特定元素

在用燒結(jié)法制造陶瓷基復(fù)合材料過程中，為了有利于燒結(jié)，往往在基體中添加一些特定元素。為了使纖維與基體之間發(fā)生適度反應(yīng)以控制界面，也可添加一些元素。在SiC纖維強(qiáng)化玻璃陶瓷（lAS）中，假如采取通常PAS成份基體，晶化處理時(shí)會(huì)在界面上產(chǎn)生裂紋，而添加極少許Nb時(shí)，熱處理過程中會(huì)發(fā)生反應(yīng)，在界面形成數(shù)微米NbC相，取得最正確界面，提升了韌度，改變了脆裂性能。

3、在增強(qiáng)材料表面施以涂層

涂層技術(shù)是實(shí)施界面控制有效方法之一，可分為CVD法、PVD法、噴鍍和噴射等。第29頁一、概述樹脂基復(fù)合材料又稱聚合物基復(fù)合材料，是當(dāng)前應(yīng)用最廣、消耗量最大一類復(fù)合材料。依據(jù)增強(qiáng)體類型，可分為玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料、碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料、硼纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料、碳化硅纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料、芳綸纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料、晶須增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料和顆粒增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料等類型；依據(jù)樹脂性質(zhì)，可分為熱固性樹脂基復(fù)合材料和熱塑性樹脂基復(fù)合材料。慣用熱固性樹脂有；環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂和有機(jī)硅樹脂；慣用熱塑性樹脂有：尼龍類樹脂、聚烯烴類樹脂、苯乙烯類樹脂、聚醚酮類樹脂和熱塑性聚酯類樹脂。第四節(jié)樹脂基復(fù)合材料第30頁二、纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料1.玻璃纖維及其增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料（1）玻璃纖維玻璃脆性很大，不過將熔融態(tài)玻璃以極快速度拉制成纖維，就含有一定柔韌性，可紡織成紗或各種形式玻璃布。玻璃纖維性能特點(diǎn)有：抗拉強(qiáng)度很高。纖維越細(xì)，強(qiáng)度越高。耐熱性低?；瘜W(xué)穩(wěn)定性高。脆性較大。第31頁（2）玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料，即玻璃鋼。玻璃鋼分為熱固性玻璃鋼和熱塑性玻璃鋼兩類。熱固性玻璃鋼是以玻璃纖維為增強(qiáng)材料和以熱固性樹脂為基體復(fù)合材料。熱固性玻璃鋼應(yīng)用極廣，從各種機(jī)器護(hù)罩到形狀復(fù)雜構(gòu)件，從各種車輛車身到不一樣用途配件，以及石油化工中耐蝕、耐壓容器及管道等。熱塑性玻璃鋼是以玻璃纖維為增強(qiáng)材料和以熱塑性樹脂為基體復(fù)合材料。玻璃纖維增強(qiáng)尼龍可替換非鐵金屬制造軸承、軸承架和齒輪等精密零件，還可制造電工部件和汽車上儀表盤、前后車燈。第32頁2.碳纖維及其增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料（1）碳纖維碳纖維由有機(jī)纖維經(jīng)高溫碳化而成，工業(yè)廣泛應(yīng)用聚烯腈纖維、黏膠纖維和瀝青纖維制造碳纖維。碳纖維特點(diǎn)：密度低，彈性模量高和強(qiáng)度高。高溫、低溫力學(xué)性能好。含有高耐蝕性、導(dǎo)電性以及低摩擦系數(shù)。它主要缺點(diǎn)是脆性大，表面光滑，與樹脂結(jié)協(xié)力比玻璃纖維還差，常需要表面處理來改進(jìn)與基體結(jié)協(xié)力。

第33頁（2）碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料基體：這類材料基體樹脂用最多是環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂和聚四氟乙烯。特征：這類材料密度低，強(qiáng)度高，彈性模量大，疲勞強(qiáng)度高，沖擊韌度高，化學(xué)穩(wěn)定性高。摩擦系數(shù)小，導(dǎo)熱性好，總之比玻璃鋼性能優(yōu)越，是一個(gè)新型結(jié)構(gòu)材料。應(yīng)用：能夠用作宇宙飛行器和外層材料，人造衛(wèi)星和火箭機(jī)架、殼體和天線構(gòu)架。還能夠用作機(jī)器齒輪、軸承等受載、磨損件。第34頁3.硼纖維及其增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料（1）硼纖維是由硼氣相沉積在鎢絲上制取，纖維外表面為硼，心部為硼化鎢。硼纖維密度為2.6g·cm-3，抗拉強(qiáng)度高達(dá)3.45×103MPa，彈性模量為4.14×105MPa。比強(qiáng)度與玻璃纖維靠近，但比模量較玻璃纖維高5倍，而且耐熱性高。硼纖維缺點(diǎn)是密度高，纖維直徑大。第35頁（2）硼纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料基體：這類材料主要用基體樹脂是環(huán)氧樹脂、聚羨壓胺樹脂和聚苯并咪唑。特征：硼纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料抗壓強(qiáng)度和抗剪切強(qiáng)度很高，抗蠕變能力強(qiáng)，硬度和彈性模量高，而且含有很高疲勞強(qiáng)度和耐輻射性能。對(duì)水、有機(jī)溶劑、潤滑劑等很穩(wěn)定。因?yàn)榕鹄w維是半導(dǎo)體，所以其復(fù)合材料導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性都很好。應(yīng)用：硼纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料主要用于航空和宇航工業(yè)，制造翼面、儀表盤、轉(zhuǎn)子、壓氣機(jī)片葉片、直升機(jī)螺旋漿葉傳動(dòng)軸等。第36頁4.聚芳酰胺纖維及其增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料（1）聚芳酰胺纖維在商業(yè)上稱為芳綸。據(jù)稱是由苯二酰氯和對(duì)苯二胺縮聚而成。聚芳酰胺纖維抗拉強(qiáng)度不及碳纖維抗拉強(qiáng)度，密度低，比密度超高了玻璃纖維、碳纖維和硼纖維比密度，韌性好；抗蠕變性能突出，還含有耐疲勞性能好、易加工、耐腐蝕和電絕緣性能好等特點(diǎn)。第37頁（2）聚芳酰胺纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料特征：聚芳酰胺纖維本身是聚合物，所以與樹脂基體相容性好，能形成結(jié)協(xié)力強(qiáng)理想界面。這種纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂，抗拉強(qiáng)度大于玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂，類似碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂。聚芳酰胺纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料塑性與金屬相同，耐沖擊性超出碳纖維樹脂耐沖擊性，減振性好，耐疲勞性也比玻璃鋼好，但抗壓強(qiáng)度較低。

應(yīng)用：當(dāng)前這種復(fù)合材料主要用于航天、航空、造船和汽車工業(yè)。

第38頁5.高性能天然纖維及其增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料（1）高性能天然纖維麻和竹類天然纖維因其抗拉強(qiáng)度比其它天然纖維高，可稱其為高性能天然纖維。即使麻和竹類抗拉強(qiáng)度比玻璃纖維低，不過麻尤其是苧麻纖維比強(qiáng)度與玻璃纖維靠近，竹性能可與單向玻璃纖維聚酯板和中碳鋼性能媲美。（2）高性能天然纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料這些復(fù)合材料中基體主要是環(huán)氧樹脂、脲醛樹脂。其產(chǎn)品已用于轎車內(nèi)飾品、吸噪聲板和輪廓等。國內(nèi)也開展了一些工作，但處于研究階段，沒有很多工程應(yīng)用，主要用于建筑裝飾、家俱面板、游艇和器皿等。第39頁6.晶須及其增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料（1）晶須晶須是直徑小于30μm、長度只有只有幾毫米針狀單晶體，其晶體內(nèi)部幾乎不存在位錯(cuò)，所以強(qiáng)度高，靠近于理論強(qiáng)度值。晶須有金屬晶須、陶瓷晶須和高分子晶須。鐵晶須已投入生產(chǎn)；陶瓷晶須強(qiáng)度極高，另外還有密度低、彈性模量高、耐熱性能好等特點(diǎn)，是極有發(fā)展前途增強(qiáng)晶須。高分子晶須與環(huán)氧樹脂復(fù)合工藝還在研究中。

（2）晶須增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料晶須價(jià)格昂貴，主要用于金屬基復(fù)合材料，在樹脂基復(fù)合材料中應(yīng)用不多。第40頁三、顆粒增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料樹脂中加入非纖維狀增強(qiáng)顆粒復(fù)合材料，強(qiáng)度、彈性模量等力學(xué)性能比用纖維增強(qiáng)稍差，但依然可使增強(qiáng)樹脂含有各種獨(dú)特征能，這些顆粒還含有改性作用。按用途可將這類增強(qiáng)顆粒分為合成木材、耐磨材料和功效材料。

1.合成木材（1）鈣塑材料定義：它是以熱塑性樹脂為基體，由無機(jī)顆粒增強(qiáng)（改性），加入碳酸鈣等分散介質(zhì)制得復(fù)合材料。特征：不但能代替木材，鈣塑材料吸水率比木材低5％～15％，耐腐蝕，還含有保溫、吸音、抗震等性能，成本較低。種類：主要有３種，即聚乙烯鈣塑材料、聚丙烯鈣塑材料、聚氯乙烯鈣塑材料，另外還有用ABS樹脂、低壓聚乙烯作為基體鈣塑材料。應(yīng)用：用于制作地板、墻板、家俱，以及車輛、船舶、房屋等內(nèi)裝飾材料，另外還可制成保溫板、隔音板等。

第41頁（2）新型合成木材定義：以熱固性或熱塑性樹脂為基體，以有機(jī)填料木粉、木屑、稻殼粉、稻草屑為分散介質(zhì)顆粒增強(qiáng)塑料應(yīng)運(yùn)而生。特征：這類材料特點(diǎn)是填料量大，樹脂量少，密度低，價(jià)格廉價(jià)，保溫性能好，同時(shí)含有防火、防蛀、防腐蝕等性能。應(yīng)用：當(dāng)前廣泛應(yīng)用于制作門芯板、天花板、家俱和車、船隔板。第42頁2.耐磨材料定義：以熱固性酚醛樹脂與合成橡膠為基體，以石棉、鐵粉、石墨、硫酸鋇、氧化鋁非分散介質(zhì)復(fù)合材料。特征：它摩擦系數(shù)高，耐磨性好，使用壽命長。應(yīng)用：可用于飛機(jī)、汽車、地鐵車輛剎車片、摩擦墊板和離合器等耐磨件。

第43頁四、樹脂基功效復(fù)合材料

1.含有電波透過功效復(fù)合材料定義：以玻璃纖維或玻璃布作為增強(qiáng)材料，以環(huán)氧樹脂或不飽和聚脂作為基體而制成。特征：該材料電波透過性好，而且含有一定強(qiáng)度，良好耐天候性。種類：主要有３種，即聚乙烯鈣塑材料、聚丙烯鈣塑材料、聚氯乙烯鈣塑材料，另外還有用ABS樹脂、低壓聚乙烯作為基體鈣塑材料。應(yīng)用：慣用于制造雷達(dá)天線罩，廣泛用于飛機(jī)雷達(dá)、船舶雷達(dá)、地面固定雷達(dá)，以及拋物面天線保護(hù)罩。

第44頁2.含有隱身功效復(fù)合材料

利用熱塑性樹脂介電性能，用碳纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料含有吸收電磁波隱身功效，可避開雷達(dá)跟蹤，是高性能結(jié)構(gòu)材料，是制造先進(jìn)電動(dòng)機(jī)、偵查機(jī)理想隱身材料。3.含有導(dǎo)電功效復(fù)合材料以環(huán)氧樹脂作為基體，與碳纖維或碳粉并加入一點(diǎn)量石棉纖維制成復(fù)合材料，含有優(yōu)異耐蝕性、良好導(dǎo)熱性、良好集塵效果，慣用于使用溫度較高電集塵器電極板。第45頁4.含有形狀記憶功效復(fù)合材料

形狀記憶功效是指含有一定形狀制品變形后，經(jīng)過加熱等伎倆處理后又恢復(fù)到初始形狀功效。這種材料特點(diǎn)是成本低，化學(xué)穩(wěn)定性高，可無限期地存放，損傷容限大，自適應(yīng)能力強(qiáng)。已用于醫(yī)療、建筑、玩具、傳感器件和汽車緩沖器。5.含有磁性功效復(fù)合材料

以聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、氯化聚乙烯、聚酰胺（尼龍）等熱塑性樹脂和環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺等熱固性樹脂為基體，添加鐵氧體磁粉或稀土類磁粉制成。廣泛用于錄音帶、錄像帶、家用電器、電子儀器儀表、磁療設(shè)備、精密電機(jī)、微型電機(jī)、通訊設(shè)備傳感器。第46頁6.含有壓電功效復(fù)合材料

這類復(fù)合材料是將含有高極化強(qiáng)度壓電陶瓷(BaTiO3)混入樹脂基體中，極化后得到壓電性較強(qiáng)可撓樹脂基壓電材料，該材料已用于制造柔性機(jī)電換能器。7.含有自控發(fā)燒功效復(fù)合材料將一個(gè)導(dǎo)電粉末分散在高分子樹脂中，并使導(dǎo)電粉組成導(dǎo)電通道，用這種復(fù)合材料制成扁形電纜可纏在管道外面通電加熱。它特點(diǎn)是通電后材料發(fā)燒使高分子膨脹，拉斷一些導(dǎo)電粉末通道從而使材料電阻值增大而降低發(fā)燒量，溫度降低后高分子收縮又使通道復(fù)原，從而產(chǎn)生恒溫控制效果，已廣泛用于石油、化工工業(yè)。第47頁8.含有電絕緣功效復(fù)合材料

以酚醛樹脂為基體，以各種顆粒狀填料為分散質(zhì)改性塑料，為克服基體弱點(diǎn)，分別加入不一樣填料。為克服酚醛樹脂脆性，加入一定量木粉；為提升電絕緣性和耐熱性，再加入一定量云母、石棉粉和石英粉；另外還需加入其它助劑?？芍瞥筛鞣N電工絕緣零件，廣泛用于低壓電器、電訊工業(yè)以及蓄電池絕緣結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

第48頁一、概述近十年來，航天、航空、電子以及先進(jìn)武器系統(tǒng)快速發(fā)展對(duì)材料耐熱性及其它性能都提出了更高要求，使得金屬基復(fù)合材料取得了長足發(fā)展。這是因?yàn)榻饘倩鶑?fù)合材料除含有與樹脂基復(fù)合材料相同高強(qiáng)度、高彈性模量和線膨脹系數(shù)小等特點(diǎn)外，還含有工作溫度高，不易燃燒，導(dǎo)熱、導(dǎo)電、熱穩(wěn)定性高以及抗電磁干擾、抗輻射性能好特點(diǎn)，這類材料還可進(jìn)行機(jī)械加工和采取常規(guī)方法連接，而且適合用于高溫狀態(tài)。不過它也有一些缺點(diǎn)：如密度高、成本高、制備工藝復(fù)雜等。不過這些不完善方面正在加以改進(jìn)。金屬基復(fù)合材料分為長纖維增強(qiáng)型、短纖維或晶須增強(qiáng)、顆粒增強(qiáng)型以及原位復(fù)合材料。第五節(jié)金屬基復(fù)合材料第49頁二、纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料1.長纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料是由高性能長纖維和金屬或其它合金組成先進(jìn)復(fù)合材料。增強(qiáng)纖維起承載作用，金屬基體則起固結(jié)纖維和傳遞載荷作用。長纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料慣用增強(qiáng)纖維有硼纖維、碳纖維、氧化鋁纖維、碳化硅纖維等?；w主要有鋁及其合金、鎂及其合金、鈦及其合金、銅合金、鉛合金、高溫合金以及新近發(fā)展金屬間化合物。

第50頁（1）硼/鋁復(fù)合材料是長纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中最早研究成功金屬基復(fù)合材料。硼/鋁復(fù)合材料即使造價(jià)較高，但因?yàn)橘|(zhì)量輕，比強(qiáng)度、比模量高，優(yōu)異耐疲勞性能以及良好耐腐蝕性能等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于航天飛機(jī)桁架結(jié)構(gòu)、飛機(jī)結(jié)構(gòu)支柱、導(dǎo)彈支架、載人飛船加壓舵和太陽能電池支撐板等。（2）石墨/鋁復(fù)合材料含有導(dǎo)電性高、摩擦系數(shù)低和耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。200～500℃時(shí)，軸向抗拉強(qiáng)度達(dá)690MPa，而在500℃時(shí)，軸向比強(qiáng)度為鈦合金1.5倍。主要用于航天結(jié)構(gòu)件、飛機(jī)蒙皮、直升機(jī)旋翼葉片和渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉片等。第51頁（3）石墨/鎂復(fù)合材料該材料密度低、線膨脹系數(shù)為零，尺寸穩(wěn)定性極好，在金屬基復(fù)合材料中含有最高比強(qiáng)度和比模量。因?yàn)椴牧蟽r(jià)格昂貴，主要用于航天和航空領(lǐng)域，如人造衛(wèi)星拋物面天線及其支架、航天飛機(jī)大面積蜂窩結(jié)構(gòu)蒙皮、飛機(jī)天線支架等。（4）碳化硅/鈦復(fù)合材料此復(fù)合材料性能尤其是高溫強(qiáng)度顯著高于基體合金性能。已用于制造飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)部件和渦輪葉片及火箭發(fā)動(dòng)機(jī)箱。不過當(dāng)前這一復(fù)合材料挖掘及性能全方面掌握和認(rèn)識(shí)還是有待研究。第52頁（5）氧化鋁/鋁復(fù)合材料此材料含有高強(qiáng)度和高剛度，因?yàn)檠趸X纖維在氧化性氣氛中穩(wěn)定，能在高溫下保持其強(qiáng)度、剛度，且硬度高、耐磨性好，所以用它作增強(qiáng)材料金屬基復(fù)合材料抗蠕變、抗疲勞及耐磨性都很好。已用于制作汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞和其它發(fā)動(dòng)機(jī)零件。（6）其它長纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料除了上述之外，還有鎢絲增強(qiáng)鎳基，鎢絲增強(qiáng)銅基，碳化硅纖維增強(qiáng)Ti3Al等金屬間化合物，這些材料含有強(qiáng)度高、抗蠕變、抗沖擊、耐熱疲勞等優(yōu)點(diǎn)。燃?xì)廨啓C(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)高溫金屬基復(fù)合材料要求。長纖維增強(qiáng)銅基、鉛基復(fù)合材料作為特殊導(dǎo)體和電極材料，在電子行業(yè)和能源工業(yè)中有廣泛應(yīng)用前景。第53頁2.短纖維及晶須增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料短纖維主要有氧化鋁纖維、氧化鋁－氧化硅纖維、氮化硅纖維，增強(qiáng)晶須主要有碳化硅晶須、氧化鋁晶須、氮化硅晶須等。這類復(fù)合材料除含有比強(qiáng)度、比模量高，耐高溫，耐磨，線膨脹系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)外，最顯著特點(diǎn)是可采取常規(guī)設(shè)備進(jìn)行制備和二次加工。這類材料基體金屬主要有鎂、鋁、鈦和鎳等。

第54頁（1）氧化鋁/鋁復(fù)合材料氧化鋁短纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料是較早研制和應(yīng)用復(fù)合材料。這種材料高溫強(qiáng)度、彈性模量顯著優(yōu)于基體金屬高溫強(qiáng)度和彈性模量，而且線膨脹系數(shù)小，耐磨性較高。該材料廣泛用于汽車制造行業(yè)，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)零件。（2）碳化硅/鋁復(fù)合材料含有良好綜合性能，含有比強(qiáng)度、比模量高和線膨脹系數(shù)小等特點(diǎn)，因?yàn)槭芫ы毘杀居绊?，普遍存在成本高問題。主要用于航空、航天領(lǐng)域。第55頁（3）氧化鋁/鎳復(fù)合材料氧化鋁晶須密度低、熔點(diǎn)高、高溫強(qiáng)度優(yōu)異，因而用它來增強(qiáng)鎳基高溫材料高溫性能良好，不過優(yōu)于晶須與晶體線膨脹系數(shù)相差較大，復(fù)合時(shí)較為困難，晶須價(jià)格昂貴，致使這類復(fù)合材料發(fā)展遲緩，應(yīng)用受限。（4）原位復(fù)合材料采取定向凝固方法，使液態(tài)金屬和合金在有規(guī)則溫度梯度場(chǎng)中進(jìn)行冷卻凝固，金屬基體本身析出晶須而得到晶須增強(qiáng)復(fù)合材料，也稱自增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料。用定向凝固方式制成高溫復(fù)合材料，在性能上超出基體本身，靠近共晶溫度時(shí)，仍保持很高強(qiáng)度和抗蠕變性能。是航天工業(yè)和制造燃?xì)鉁u輪優(yōu)異材料。第56頁三、顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料是一個(gè)或各種陶瓷或金屬顆粒作為增強(qiáng)材料與金屬基體組成先進(jìn)復(fù)合材料。增強(qiáng)顆粒通常為碳化硅、氧化硅、碳化鈦、硼化鈦，有時(shí)也用鎢、鉬、鉻等金屬顆粒。金屬基體有鋁、鎂、鈦及其合金，以及金屬間化合物。1.碳化鈦/鈦復(fù)合材料

這種復(fù)合材料強(qiáng)度、彈性模量及抗蠕變性能均比基體合金顯著提升，使用溫度高達(dá)500℃?？捎糜谥圃鞆棜ぁ?dǎo)彈尾翼和發(fā)動(dòng)機(jī)零部件。

第57頁2.碳化硅/鋁復(fù)合材料

這種復(fù)合材料密度僅為鋼1/3、鈦合金2/3，與鋁合金相近，強(qiáng)度比中碳鋼高，與鈦合金相近，彈性模量高于鈦合金彈性模量，耐磨性比鋁合金高一倍，使用溫度高達(dá)300～350℃。當(dāng)前這種材料已批量用于汽車工業(yè)和機(jī)械工業(yè)，制造大功率汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)、連桿、剎車片等。還可用于制造火箭、導(dǎo)彈構(gòu)件，紅外及激光制導(dǎo)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)件。另外，以超細(xì)碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料還是一個(gè)理想精密儀表用高尺寸穩(wěn)定性材料和精密電子器件封裝材料。3.顆粒增強(qiáng)金屬間化合物基復(fù)合材料

有TiB2/NiAl、TiB2/TiAl等，它們適用溫度高達(dá)800℃以上，當(dāng)前尚處于試驗(yàn)研究階段。

第58頁四、金屬基功效復(fù)合材料1.含有導(dǎo)電功效復(fù)合材料以銅為基體，加入氧化鋁顆粒利用彌散強(qiáng)化制成導(dǎo)電新材料，在耐熱性和強(qiáng)度方面均高于基體，而導(dǎo)電性幾乎不下降。近年來，已制成鋼－銅基導(dǎo)線，廣泛用于輸電線、架空地鐵線、通信線。2.含有超導(dǎo)功效復(fù)合材料

將直徑為20～30μm超導(dǎo)線埋入銅、鋁這么低電阻金屬中，制成超導(dǎo)復(fù)合材料。第59頁3.含有智能復(fù)合材料金屬基智能材料不但能檢測(cè)本身損傷，還可抑制而且有自修復(fù)功效。比如以鋁合金為金屬基體，以硼顆粒作為復(fù)合劑所制得復(fù)合材料，在破壞時(shí)會(huì)發(fā)出聲波，可由聲發(fā)射傳感器接收并查出破壞位置。還有一個(gè)智能材料是在鉬基金屬內(nèi)復(fù)合氧化鋯顆粒，當(dāng)材料承受載荷，產(chǎn)生裂縫時(shí)，在裂縫尖端產(chǎn)生高應(yīng)力作用下，氧化鋯誘發(fā)相變，由正方晶系t相轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡本祄相，同時(shí)伴伴隨體積膨脹，這一膨脹使裂紋閉合，可抑制裂紋發(fā)展。第60頁陶瓷材料含有很高抗氧化性、耐熱性、耐磨性和耐蝕性，但脆性大、韌性差使它應(yīng)用受到了極大限制。直到近代，碳纖維、氧化鋁纖維、碳化硅纖維、碳化硅晶須、碳化硅顆粒加入，使得陶瓷強(qiáng)度和韌性得到很大改進(jìn)，應(yīng)用領(lǐng)域也取得突破性進(jìn)展。當(dāng)前用這些纖維、晶須、顆粒增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料主要用來制造人造衛(wèi)星、航天飛機(jī)、星際探測(cè)器、大型運(yùn)載火箭和飛機(jī)上要求耐高溫、耐沖刷、密度低和強(qiáng)度高構(gòu)件。第六節(jié)陶瓷基復(fù)合材料第61頁一、纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料1.長纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料（1）碳/陶瓷基復(fù)合材料用碳纖維與陶瓷組成復(fù)合材料，含有很高高溫強(qiáng)度、彈性模量和較高韌度，如碳纖維增強(qiáng)氮化硅陶瓷可在1400℃下長久工作。這類材料主要用來制造噴氣飛機(jī)渦輪葉片。（2）碳化硅/陶瓷基復(fù)合材料碳化硅纖維可與各種陶瓷復(fù)合，如用碳化硅纖維增強(qiáng)碳化硅陶瓷，斷裂韌度比單一碳化硅陶瓷提升5～6倍，抗彎強(qiáng)度提升50％以上，而且纖維與基體之間含有良好結(jié)合性能。當(dāng)