材料学院材料学院（中国物质出版社,1998）2、复合材料--------吴人洁（天津大学出版社,2000）3、复合材料科学与工程---倪礼忠,陈麒(科学出版社,2002)4、复合材料及其应用—尹洪峰,任耘（陕西科学技术出版社,2003）5、高性能复合材料学---郝元恺,肖加余(化学工业出版社,2004)6、新材料概论---李敬锋(冶金工业出版社,2004)7、先进复合材料----鲁马鸣图（机械工业已出版社,2004）建议教材：复合材料概论--------王荣国武卫莉等（哈尔滨工业大学出版社，1999）第一章第一章总论总论第二章第二章复合材料的基体材料复合材料的基体材料第三章第三章复合材料的增强材料复合材料的增强材料第四章第四章复合材料的界面复合材料的界面第五章第五章复合材料的成型工艺复合材料的成型工艺第六章第六章金属基复合材料金属基复合材料第七章第七章陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料第八章第八章复合材料基本特性、应用及其研究现状复合材料基本特性、应用及其研究现状第九章第九章功能复合材料功能复合材料第一章第一章总论总论材料分类：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料各有千秋扬长避短克服单一材料的缺点产生原来单一材料本身所没有的新性能10000BC很多材料在各个历史时期相对重要性5000BC20合金钢高温合金高分子木材皮肤纤维动物胶橡胶电木尼龙PEPCPSPPPAN聚酯高模聚合物导电高分子复合材料金属基复合材料陶瓷基复合材料石材陶瓷陶器玻璃水泥耐火材料熔融硅耐湿陶瓷韧性机械陶瓷１、复合材料的定义什么是复合材料(CompositionMaterials要给复合材料下一个严格精确而又统一的定义是很困难的。概括前人的观点，有关复合材料的定义或偏重于考虑复复合后材料的性能合后材料的性能，或偏重于考虑复合材料的结构复合材料的结构复合材料是由两种或更多的组分材料结合在一起，复合后的整体性能整体性能应超过组分材料，保留了所期望的性能(高强度、刚度、轻的重量)，抑制了所不期望的特性(低延性)。偏重于考虑复合后材料的性能复合后材料的性能复合材料是多功能的材料系统，它们可提供任何单一材料所没有办法获得的特性；它们是由两种或多种成分不同，性质不同，有时形状也不同的相容性材料，以物物理形式理形式结合而成的。10偏重于考虑复合材料的结构复合材料的结构，诸如：（１）复合材料是两种或多种材料在宏观尺度上组合而成的一种有用的材料。（２）复合材料就是两种或两种以上的不同化学性质或不同组织相的物质，以微观或宏观的形式组合而成的材料。（３）复合材料是不同于合金的一种材料，在合金中，每一种组分都保留着它们独立的特性，而构成复合材料时，仅取它们的优点而避开其缺点，从而获得一种改善了的材料。11F．L.Matthews和Ｒ．D．Rawlings认为，复合材料是两个或两个以上组元或相组元或相组成的混合物组成的混合物，并应满足下面三个条件：(1)组元含量大于5％；(2)复合材料的性能显著不同于各组元的性能，(3)通过种种方法混合而成。12按这Matthews和Rawlings给出的定义，钢铁及其合金不应属于复合材料，如Co—Cr—Mo—Si合金不属于复合材料，因为这种合金经过熔化和凝固熔化和凝固过程；而仅有像SiC颗粒强化的Al合金这种混合而成的材料才属于复合材料。因此有的人觉得可将复合材料划分为广义复合材料和狭义复合材料。13从广义上讲，复合材料是由两种或两种以上不同化学性质化学性质的组分组合而成的材料。但在现代材料学界中，复合材料专指由两种或两种以上不同相态相态的组分所组成的材料。复合材料可定义为：用经过选择的、含少数比的两种或两种以上的组分（或称组元），通过人工复合、组成多相、三维结合且各相之间有明显界面的、具有特殊性能的材料。14上述复合材料的定义较易被普遍接受，它不仅精确指出复合材料是“通过人工复合的通过人工复合的”和“有特殊性能的有特殊性能的”材料，而且还指明了复合材料的组分、结构特点组分、结构特点及与其他种与其他种材料材料（如简单混合物、化合物、合金）的特征区别的特征区别。根据上述复合材料的定义，复合材料应不包括自然形成的具有某些复合材料形态的物质、化合物、单相合金和多相合金。15以下面五点概括了复合材料的特点复合材料的特点：1、复合材料的组分和相对含量是由人工选择和设计的；2、复合材料是以人工制造而非天然形成的（区别于具有某些复合材料形态特征的天然物质）；163、组成复合材料的某些组分在复合后仍就保持其固有的物理和化学性质（区别于化合物和合金）；4、复合材料的性能取决于各组成相性能的协同。复合材料具有新的、独特的和可用的性能，这种性能是单个组分材料性能所不及或不同的；5、复合材料是各组分之间被明显界面区分的多相材料。17吴人洁教授“在复合材料的未来发展”一文中指出：复合材料将由宏观复合形式向微观(细观)复合形式发展。微观复合材料包括：均质材料在工艺流程中内部析出的增强相和剩余的基体相构成的原位复合材料或纤维增强复合材料，也包括用纳米级增强体的复合材料以及刚强棒状分子增强的分子复合材料等。综上所述，复合材料定义所阐述的主要有两点，即组成规组成规性能持征。18国际标准化组织国际标准化组织：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材料。《材料科学技术百科全书材料科学技术百科全书》中关于复合材料的定义如下：复合材料是由有机高分子、无机非金属或金属等几类不一样的材料通过复合工艺组合而成的新型材料。它既保留原组成材料的重要特色，又通过复合效应获得原组分所不具备的性能。能够最终靠材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联，从而获得更优越的性能，与一般材料的简便混合有本质区别。19《材料大辞典》《材料大辞典》中关于复合材料的定义为：复合材料是根据应用的需要进行设计，把两种以上的有机聚合物材料，或无机非金属材料，或金属材料组合在一起，使之互补性能优势，从而制成的一类新型材料。一般由基体组元与增强材料或功能体组元所组成，因此亦属于多相材料范畴。20根据《材料大辞典》《材料大辞典》中关于复合材料的定义能够准确的看出,复合材料具有两个鲜明的特点:１、复合材料不仅能保持原组分的部分优点，而且产生原组分所不具备的新性能新性能。２、复合材料具有可设计性可设计性。由于各种原材料都具有各自的优点和缺点，所以在组合时也许会出现如下图所示的结果。21材料的优缺点组合示意图22因此复合材料一定要通过对原材料的选择，各组分分布的设计和工艺条件的保证等，以使原组分材料的优点互相补充，同时利用复合材料的复合效应复合效应使之出现新的性能，最大限度地发挥优势。23综上所述，复合材料应具有以下三个特点： (1)复合材料是由两种或两种以上不同性能的材料组元通 过宏观或微观复合形成的一种新型材料，组元之间有着明 显的界面。 (2)复合材料中各组元不但保持各自的固有特性而且可最 大限度发挥很多材料组元的特性，并赋予单一材料组元所不 具备的优良持殊性能。 24 复合材料具有可设计性可设计性。 复合材料的结构通常是一个相为连续相，称为基体 基体；而 另一相是以独立的形态分布在整个连续相中的分散相，与连 续相相比，这种分散相的性能优越，会使材料的性能显著增 强，故常称为增强体 增强体 (也称为增强材料、增强相等)。 在大多数情况下，分散相较基体硬，强度和刚度较基体 大。分散相可以是纤维及其编织物，也可以是颗粒状或弥散 的填料。在基体与增强体之间有着界面。 25 通过对各种定义、解释加以总结，复合材料应包括： 组元是人们根据材料设计的根本原则有意识地选择，至 少包括两种物理和力学性能不同的独立组元，其中一组元的 体积分数一般不低于20％，第二组元通常为纤维、晶须或颗 复合材料是人工制造的，而非天然形成的。复合材料的性质取决于组元性质的优化组合，它应优于 独立组元的性质，特别是强度、刚度、韧性和高温性能。 26 复合材料在世界各国还没有统一的名称和 命名方法，比较共同的趋势是根据增强体和基 增强体和基 体的名称 体的名称来命名，通常有以下三种情况： 27（1）强调基体时以基体材料的名称为主。如树脂基复合 材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料等。 （2）强调增强体时以增强体材料的名称为主。如玻璃纤 维增强复合材料、碳纤维增强复合材料、陶瓷颗粒增强 复合材料等。 28 （3）基体材料名称与增强体材料并用。这种命名方法 常用来表示某一种具体的复合材料，习惯上把增强体材 料的名称放在前面，基体材料的名称放在后面。 29 例如：“玻璃纤维增强环氧树脂复合材料”，或 简称为“玻璃纤维/环氧树脂复合材料或玻璃纤维/环氧”。 而我国则常把这类复合材料通称为“玻璃钢”。碳纤维 和金属基体构成的复合材料叫“金属基复合材料”，也 可写为“碳／金属复合材料”。碳纤维和碳构成的复合 材料叫“碳／碳复合材料”。 30 国外还常用英文编号 英文编号来表示，如MMC（Metal Matrix Composite）表示金属基复合材料，FRP（Fiber Reinforced Plastics）表示纤维增强塑料，而玻璃纤维/环 氧则表示为GF/Epoxy, 或G/Ep(G-Ep) 31 复合材料的分类随着材料品种持续不断的增加，人们为了更好地研究和使用材 料，需要对材料来分类。 材料的分类 材料的分类，历史上有许多方法： 32 （１）按材料的化学性质分类，有金属材料、非金属材料之分。 （２）按物理性质分类，有在允许电压下不导电的材料、磁性材料、远光材料、 半导体材料、导电材料等。 （３）按用途分类，有航空材料、电工材料、建筑材料、包装 材料等。 材料的分类 材料的分类 33 复合材料的 复合材料的分类方法也很多，常见的分类方法 分类方法有以下几种： 一、按增强材料形态分为以下三类 1、纤维增强复合材料： a.连续纤维复合材料：作为分散相的长纤维的两个端点都 位于复合材料的边界处； b.非连续纤维复合材料：短纤维、晶须无规则地分散在基 体材料中； 34 2、颗粒增强复合材料：微小颗粒状增强材料分散在基体中； 3、板状增强体、编织复合材料：以平面二维或立体三维物 为增强材料与基体复合而成。 其他增强体：层叠、骨架、涂层、片状、天然增强体 35 复合材料结构示意图 a)层叠复合 b)连续纤维复合 c)细粒复合 d)短切纤维复合 36 纤维 纤维增强复合材料 纤维增强复合材料分为以下五种： 玻璃纤维玻璃纤维复合材料； 碳纤维碳纤维复合材料； 有机纤维有机纤维（芳香族聚酰胺纤维、芳香族聚酯纤维、聚烯烃 纤维等）复合材料；