第三节常用复合材料塑料基复合材料金属基复合材料橡胶基复合材料陶瓷基复合材料第28页，共47页，星期日，2025年，2月5日一、塑料基复合材料作为机械工程材料，塑料的最大优点是密度小、耐腐蚀、可塑性好、易于加工成型。缺点：强度低、弹性模量低、耐热性差。改善的方法：复合材料，主要是增强。第29页，共47页，星期日，2025年，2月5日使用最广泛的是纤维增强塑料。按纤维的性质可以把塑料基复合材料分为：玻璃纤维增强塑料碳纤维增强塑料硼纤维增强塑料碳化硅纤维增强塑料Kevlar纤维增强塑料基体材料：热固性塑料、热塑性塑料第30页，共47页，星期日，2025年，2月5日（一）玻璃纤维增强塑料俗称玻璃钢。按照塑料的性质可以分为：热塑性玻璃钢热固性玻璃钢第31页，共47页，星期日，2025年，2月5日1、热塑性玻璃钢由体积分数为20～40%的玻璃纤维与60～80%的热塑性树脂组成。具有高强度和高冲击韧性，良好的低温性能及低的热胀系数。第32页，共47页，星期日，2025年，2月5日2、热固性玻璃钢由体积分数为60～70%的玻璃纤维与30～40%的热固性树脂组成。主要特点：密度小、强度高、比强度超过一般的高强钢，耐腐蚀、绝缘、绝热等。但弹性模量低，在300℃以下使用。主要用于制造自重轻的受力构件和要求无磁性、绝缘、耐腐蚀的零件。第33页，共47页，星期日，2025年，2月5日复合材料的分类第1页，共47页，星期日，2025年，2月5日复合材料的分类第一节概述分类性能特点第二节增强材料及其增强机制增强材料增强机制第三节常用复合材料第2页，共47页，星期日，2025年，2月5日第一节概述复合材料两种或者两种以上的不同性质的材料，通过不同的工艺方法人工合成的多相材料。第3页，共47页，星期日，2025年，2月5日在现代工程中对材料的要求越来越苛刻，特别是在航天、航海及交通运输领域。例如，要求飞机结构材料既有低的密度，又具有高的强度、刚度、韧性、耐磨及耐蚀性。通常高强度材料的密度也高，增大强度或刚度则会降低材料的韧性。第4页，共47页，星期日，2025年，2月5日这种材料优异性能的组合是单一材料无法满足的。复合材料第5页，共47页，星期日，2025年，2月5日玻璃纤维增强风机叶片玻璃纤维增强尼龙车轮第6页，共47页，星期日，2025年，2月5日玻璃纤维增强塑料制自行车复合材料制小船第7页，共47页，星期日，2025年，2月5日复合材料制防弹衣第8页，共47页，星期日，2025年，2月5日特点复合材料既保持组成材料各自的最佳特性，又具有组合后的新特性。第9页，共47页，星期日，2025年，2月5日例1：热固性玻璃钢＝热固性树脂＋玻璃纤维热固性玻璃钢：强度高于热固性树脂脆性低于玻璃纤维第10页，共47页，星期日，2025年，2月5日泥土＋稻草水泥＋钢筋例2：建筑材料（复合材料的应用）复合材料使用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。第11页，共47页，星期日，2025年，2月5日一、复合材料的分类复合材料种类繁多，目前尚无统一的分类方法。按基体相的性质分金属基复合材料非金属基复合材料铝基复合材料钛基复合材料铜基复合材料塑料基复合材料橡胶基复合材料陶瓷基复合材料第12页，共47页，星期日，2025年，2月5日按增强相的形态分纤维增强塑料（玻璃钢）纤维增强橡胶（轮胎）纤维增强陶瓷纤维增强金属金属陶瓷弥散强化金属纤维增强复合材料颗粒增强复合材料叠层复合材料双层金属复合材料三层复合材料第13页，共47页，星期日，2025年，2月5日纤维增强复合材料颗粒增强复合材料叠层复合材料第14页，共47页，星期日，2025年，2月5日二、复合材料的性能特点比强度和比模量高纤维增加材料的比强度及比模量远高于金属材料，特别是碳纤维－环氧树脂复合材料比强度是钢的8倍，比模量是钢的4倍。抗疲劳和破断安全性好纤维增强复合材料对缺口及应力集中的敏感性小，纤维与基体界面能阻止疲劳裂纹的扩展，改变裂纹扩展的方向。第15页，共47页，星期日，2025年，2月5日高温性能优良大多数增强纤维在高温下仍保持高的强度，如铝合金在400℃时弹性模量已降至近于0，而碳纤维增强后，在此温度下强度和弹性模量基本未变。减振性能好复合材料的比模量大，故自振频率也高，可避免构件在工作状态下产生