1-3 复合材料的分类。 按性能高低分类：先进复合材料 （玻璃纤维增强体复合材料） 和先进复合材料（以碳，芳纶， 陶瓷的纤维和晶须等高性能增强体与耐高温的高聚物， 金属， 石墨， 陶瓷等构成的复合材料） 按增强体种类分类：纤维增强体复合材料;晶须增强体复合材料；颗粒增强体复合材料；板 式增强体复合材料。 1-4 复合材料的命名 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。 1-5 复合材料的结构设计层次。 一次结构： 单层设计 --- 微观力学方法二次结构： 层合体设计 --- 宏观力学方法 三次结构： 产品结构设计 --- 结构力学方法 单层材料的性能取决于增强相、 基体相和结合界面的力学性能， 增强相的含量、 分布方向等。 设计内容有正确选择原料的种类和配比。 层合体的性能：取决于单层材料的力学性能和铺层方法（厚度、纤维交叉方式、顺序等） 。 设计内容有：对铺层方案作出合理的安排。 产品结构性能：取决于层合体的力学性能、结构几何、组合与连接方式。 设计内容：最终确定产品结构的形状、尺寸、连接方法等。 第二章 增强体 2-1 增强体的定义 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。 2-2 增强体的特征 能显著提升材料的一种或几种性能；拥有非常良好的化学稳定性；拥有非常良好的润湿性 2-3 几种典型的纤维及其特征 无机非金属类(共价键)（玻璃纤维，陶瓷纤维，硼纤维，氧化铝纤维氮化硼纤维硅酸铝纤维） 有机聚合物类(共价键、高分子链)（芳纶纤维） 金属类(金属键)。2-4

  济效益 第四章 金属基复合材料（MMC） 4-1 金属基复合材料的定义 以金属及其合金为基体，与一种或几种金属或非金属增强相人工结合成的复合材料。 4-2 MMC 的性能特征 高比强度比模量 高断裂韧性和高抗疲劳性能。 良好的高温稳定性和热冲击性 热线胀系数小、尺寸稳定性高 导热、导电性能好 良好的耐磨性 不吸潮、不老化、气密性好 4-3 液态法中 TiB Ti-B 涂层和液钠法的作用 Ti—B 涂层法是将 TiCl4 和 BCl3，用 Zn 蒸汽作还原剂，在 700℃下进行化学气相沉积，在 碳纤维上涂以 Ti—B 共积层。 这种涂层能很好地被液态铝润湿， 并可防止碳纤维与铝形成界 面反应产物 A14C3。 液钠法主要是根据是 Na 在 450℃时就可湿润碳，但在 600 ℃以上温度时，碳纤维会被 Na 腐 蚀，并渗入纤维中，损伤碳纤维，因此钠处理的最佳温度在 550 ℃左右。 4-4 金属基复合材料的种类 增强体材料形态分类（纤维增强复合材料，颗粒和晶须增强复合材料，层状复合材料） 金属基体分类（铝基复合材料，钛基复合材料，镍基复合材料，镁基复合材料，高温复合材 料） 4-5 根据金属基复合材料的使用上的要求如何明智的选择金属基体。 金属基复合材料的使用上的要求 金属基复合材料组成特点 基体金属与增强物的相容性 4-6 耐热金属基体的选择 ① 用于 450℃以下的轻金属基体：目前最广泛、最成熟铝基和镁基复合材料，用于航天飞 机、人造卫星、空间站、汽车发动机零件、刹车盘等 。 ② 用于 450~700℃的金属基体：钛合金具有比重轻、耐腐蚀、耐氧化、强度高等特点，可 在 450～700℃使用，用于航空发动机等零件。 ③ 用于 1000℃以上的高温复合材料的金属基体：主要是镍基、铁基耐热合金和金属间化合 物。 第五章 陶瓷基复合材料（CMC） 5-1 CMC 强韧化的途径 颗粒弥散.纤维（晶须）补强增韧.层状复合增韧.金属复合增韧 5-2 玻璃陶瓷（微晶玻璃）定义及举例 在玻璃组成中引入晶核剂，通过热处理、光辐射或化学处理等手段，使玻璃内均匀地析出大 量微小晶体，形成致密的微晶相和玻璃相组成的多相复合体，这种含有大量微晶体的玻璃， 称为微晶玻璃。常用的玻璃陶瓷有锂铝硅〔Li2O－A12O3－ SiO2，LAS)玻璃陶瓷和镁铝硅 (MgO－ A12O3 － SiO2 ，MAS)玻璃陶瓷等。 5-3 CMC 的增韧机理 负载转移：高弹纤维承受比基体更大的应力，强度、韧性提高。 预应力效应：纤维热线胀系数高于基体时，基体受预压应力而强化。

  乱层石墨晶体组成的碳纤维。 （3）石墨化热处理： 当温度升到 2000 --3000  C 时，非碳原子进一步排除，反应形成的六角平面逐步增加， 排列也较规则，取向度明显提高，由二维乱层石墨结构向三维有序结构转化，此阶段称为石 墨化过程。形成的石墨纤维弹性模量大幅度的提升。该步骤不是每种碳纤维都必须的。 2-5 颗粒增强体种类和作用 1）刚性颗粒增强体（Ragid Particle Reinforcement） 。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、氧来自钛、氮化硅、石墨、 细金刚石等。颗粒增强体以很细的粉末（一般在 10μ m 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 0.3μ m 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。 2）延性颗粒增强体（Ductile Particle Reinforcement） 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 料的韧性明显提高，但高温力学性能会会降低。 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。 第三章 聚合物基复合材料 3-1-聚合物基复合材料的性能特点 高优点：比强度，高比模量，可设计性高，热线胀系数低，尺寸稳定，耐腐蚀，耐疲劳，阻 尼减震效果好；缺点：拉伸模量低，导热系数低。 3-2 玻璃钢（纤维增强体塑料）的定义玻璃纤维作为增强体材料，热塑性塑料作为基体的纤 维增强体塑料。 3-3 基体材料的作用 均衡载荷、传递载荷.保护纤维，防止纤维磨损决定复合材料一些性能，如耐热性、耐腐蚀 性耐溶剂、 抗辐射及吸湿性横向性能、 剪切性能决定复合材料成型工艺方法及工艺参数选择 对复合材料的一些性能有重要影响，如纵向拉伸、尤其是压缩性能、疲劳性能、断裂韧性等 3-4 各种工艺方法共同遵循的原则纤维要均匀地分布在制品的各个部位树脂适量均匀地分布 在制品的各个部位，并适当固化.最好能够降低气泡，降低孔隙率，提高制品的致密性掌握所用 树脂的工艺性能，制定合理的工艺规范 3-5 成型的三要素 1) 赋形 赋形的基本问题就在于增强材料如何达到均匀； 或在设定的方向上， 如何可信度很高地进行排 列。将增强材料先行赋形过程称为“预成型” 。其赋形的程度进行到与制品最终形状相近似， 而最终形状的形成则靠成型模具进行。 (2) 浸渍 所谓浸渍意味着将增强材料间的空气转换为基体树脂。浸渍的机理可分为脱泡和浸渍两部 分。浸渍好坏与难易的主要影响因素是基体树脂的黏度、基体树脂与增强材料的配比，以及 增强材料的品种、形态。 (3) 固化 固化意味着基体树脂的化学反应，即分子结构上的变化，由线性结构变成网状结构。固化要 采用引发剂、促进剂，有时还需加热，促使固化反应的进 3-6 成型工艺的选择:材料性能和产品质量的要求；生产批量大小及供应时间；预定价格和经

  强结合 ----应力的理想传递----材料的强度提高，韧性降低 复合材料界面 弱结合 ----阻止裂纹扩展，不利于应力传递----韧性提高，材料强度降低

  最佳的界面组合：同时满足强度和韧性的要求 8-4 贝壳增韧机制 其根本原因是由于裂纹偏转、纤维（晶片）拔出以及有机基质桥接等各种韧化机制协同作用 的结果。 8-5 新途径探索 功能结构一体化防生－－智能复合材料；仿生温和制备；计算机模拟和智能化制备仿生 在使用中进行智能化改性和再生 第九章 纳米复合材料 9-1 纳米复合材料定义：是指分散相尺度至少有一维小于 100nm 的复合材料。 9-2 按照复合方法不一样种类：0-0 复合体系:；即不同成分,不同相或者不一样的种类的纳米粒子 复合而成的纳米固体,这种复合体的纳米粒子可以是金属与金属,金属与陶瓷,金属与高分子, 陶瓷与陶瓷,陶瓷和高分子等构成纳米复合体;

  拔出效应：复合材料破断，纤维从基体中拔出要消耗部分能量。 裂纹扩展受阻：纤维阻止裂纹扩展，消耗部分能量。 裂纹转向：裂纹尖端受阻钝化而转向，要消耗更多的表面能。 纤维断裂：高强度纤维断裂，要消耗更大的能量。 5-4 CMC 室温力学性能的影响因素 增强材料的尺寸、形貌和体积分量、界面的结合情况、基体与增强材料的力学和热膨胀性能 及相变情况。 5-5 为何需要制备陶瓷基复合材料及陶瓷的特点。 1．力学性能：密度小，高的抗拉强度和高弹性模量，高温下稳定性很高。主要根据碳纤维 的种类、取向、含量和制备工艺等。单向增强的 C/C 复合材料, 沿碳纤维长度方向的力学性 能比垂直方向高出几十倍。 2． 热学性能：热线胀系数小，导热性好，耐热冲击性极好。 3． 烧蚀性能 ：表面烧蚀温度高，通过辐射和升华带走大量热；烧蚀率低，且均匀。 4、生物相容性好：可用于人体骨骼，心脏瓣膜等。 5、隔热性差：控制材料的密度梯度，或与其它材料复合成梯度材料。 6、抗氧化性不好：加入抗氧化性物质，或用 SiC 涂层。 第六章 C/C 复合材料 6-1C/C 复合材料的定义 以碳纤维及其织物为增强材料, 以碳为基体, 通过加工处理和碳化处理制成的全碳质复合材 料 6-2 碳/碳复合材料的抗氧化 抗氧化性不好， 加入抗氧化性物质，或用 SiC 涂层。 一是在 C/C 复合材料表明上进行耐高温材料的涂层，起到阻隔氧侵入的作用； 二是在制备 C/C 复合材料过程中，在基体中预先包含有氧化抑制剂 6-3 基体碳的制备方法种类 1)、沥青基 沥青中含大量苯环，含碳高，碳化收率高。 （沥青液化 → 浸渍 → 碳化 → 石墨化） (2)、树脂基 结构特点：分子链含大量苯环和杂环结构，固化后呈交联网状耐高温树脂。 优点： （与沥青比） • 低粘度 （低温、低压、工艺性好） • 纯度高，结构稳定。 • 含碳量高，碳化收率大。 3)、CVD 热解碳 高温热分解小分子碳氢化合物甲烷、丙烷、丙烯、乙炔、天然气等碳氢化合物，在纤维坯体 上沉积活性碳，然后石墨化。最严重的问题：表面积碳，内外不均。处理方法：a.热梯度法 b. 压差法 c.脉冲法 第七章 水泥基复合材料 7-1 混凝土的组成：水泥，水，细骨料，粗骨料，钢筋 7-2 混凝土要具备的性能：良好的和易性（流动性黏聚性，保水性）以保证良好的浇灌质量 7-3 纤维增强水泥基复合材料定义：是由不连续的短纤维均匀的分散于水泥混凝土基材中形 成的复合材料。 7-4 聚合物增强水泥基复合材料种类：聚合物浸渍混凝土；聚合物混凝土 ；聚合物水泥混

  凝土 第八章 仿生复合材料 8-1 生物材料的优良特性：生物材料的复合特性；生物材料的功能适应性；生物材料的创伤 愈合 8-2 复合材复合材料最差界面的仿生设计料仿生的设计和制备领域：材料的结构仿生；材料 的功能仿生；材料的过程仿生 8-3 复合材料最差界面的仿生设计 最差界面的仿生设计： 利用仿骨的哑铃形或仿树根的分型设计增强体， 通过基体和增大了的端头之间的压缩传递应 力而不对界面情况提出特别的条件，此时应力传递对界面不敏感，即使界面设计很差，也能满 足要求，得到优良的性能，因此称之为最差界面结合。

  第一章 复合材料 1-1 复合材料的定义：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。 1-2 复合材料的特征：

  可设计性；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.

  1）稳定化处理： 又称不溶化处理或预氧化处理， 目的是使原丝变成不溶不熔的， 以防止在后来的高温处理中 熔融或者粘连，通常在 100 --300 C 范围内进行。 （2）碳化热处理： 有机物在惰性气氛中加热到 1000-2000 C 时，非碳原子（氮、氢、氧等）将逐步被驱 除，碳含量逐步增加，固相间发生一系列脱氢、环化、交链和缩聚等化学反应，形成由小的