复合材料的概述 >现代复合材料的起源：发端于20世纪50~60年代，主要是适应航空航天 技术对高强度低密度材料的需求。 >复合材料的现状：2005年全球玻璃钢/复合材料产量逾700万吨，产值逾4 千亿元人民币。我国的产量约为全球的1/4，而平均单价却仅为世界平均 价格的1/4（低于1.5万人民币/吨）我国是世界玻纤产品的第二大生产国。 >我国玻纤著名研究院所：南京玻璃纤维研究院、北京玻璃钢研究院。 我国玻纤工业“三强”：泰山玻璃纤维股份有限公司、巨石集团有限公 司（亚洲玻纤3强，世界玻纤5强）、重庆国际复合材料有限公司 材料科学与工程学院 16 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 复合材料的概述 现代复合材料的起源：发端于20世纪50～60年代，主要是适应航空航天 技术对高强度低密度材料的需求。 复合材料的现状: 2005年全球玻璃钢／复合材料产量逾700万吨，产值逾4 千亿元人民币。我国的产量约为全球的1/4，而平均单价却仅为世界平均 价格的1/4（低于1.5万人民币/吨）我国是世界玻纤产品的第二大生产国。 我国玻纤著名研究院所：南京玻璃纤维研究院、北京玻璃钢研究院。 我国玻纤工业“三强”：泰山玻璃纤维股份有限公司、巨石集团有限公 司（亚洲玻纤3强，世界玻纤5强）、重庆国际复合材料有限公司 16
常用（普通）复合材料 按性能高低分 盒 先进复合材料 热固性 聚合物基复合材料 热塑性 金属基复合材料 橡胶 按基体材料的种类分 复合材料陶瓷 石墨基复合材料（碳碳复合材料） 混凝土基复合材料 复合材料的分类 结构复合材料 按用途分 复合材料功能 智能复合材料 随机分布 颗粒增强 择优分布 按增强材料的种类分 晶须增强 长纤维 单层复合材料 纤维增强 短纤维 多层复合材料 层板复合 零维（颗粒状） 混杂复合 一维（纤维状） 按增强材料的形状分 二维（片状或平面织物） 三维（三向编制体） 17
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复合材料 复合材料是由性质和形状各不相同的两种或两种以上材料组元复合而成的。 基体材料 增强材料 主要组份 粘结、保护增强相并 其它组份 把外加载荷造成的应 界面 主要承载相，并起着 力传递到增强相上去 提高强度（或韧性）的作 用 材料科学与工程学院 18 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 复合材料 复合材料是由性质和形状各不相同的两种或两种以上材料组元复合而成的。 18 主要组份 粘结、保护增强相并 把外加载荷造成的应 力传递到增强相上去 其它组份 主要承载相，并起着 提高强度(或韧性)的作 用
图 复合材料界面的粘结方式 机械结合是指增强材料与基体结合时，两种材料的表面相互接触，由 于表面的粗糙而产生机械锚固，靠机械摩擦力保持表面的结合。 静电作用则是指复合材料的增强材料与基体的表面带有异性电荷时， 在基体与增强材料之间将发生静电引力，形成两者的结合。因静电作 用距离有限，表面的污染会大大减弱这种作用。 基体与增强材料在复合时，由于复合的条件（温度、压力等）可以 在两种材料表面发生原子或分子的相互扩散，甚至溶解，形成扩散 或溶解结合。 增强材料与基体之间的表面原子，在一定的热力学和动力学条件下会 发生界面反应，形成不同于原组元成分及结构的界面反应层，这种结 合为界面反应结合。 材料科学与工程学院 19 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 机械结合是指增强材料与基体结合时，两种材料的表面相互接触，由 于表面的粗糙而产生机械锚固，靠机械摩擦力保持表面的结合。 静电作用则是指复合材料的增强材料与基体的表面带有异性电荷时， 在基体与增强材料之间将发生静电引力，形成两者的结合。因静电作 用距离有限，表面的污染会大大减弱这种作用。 复合材料界面的粘结方式 基体与增强材料在复合时，由于复合的条件（温度、压力等）可以 在两种材料表面发生原子或分子的相互扩散，甚至溶解，形成扩散 或溶解结合。 增强材料与基体之间的表面原子，在一定的热力学和动力学条件下会 发生界面反应，形成不同于原组元成分及结构的界面反应层，这种结 合为界面反应结合。 19
图 界面反应 在复合材料设计和制备（复合）时，为 保证复合材料的最佳性能，如何进行界 面的控制和优化，这在复合材料研究中 称之为界面工程。 Sic /Ti的界面及界面反应层 材料科学与工程学院 20 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering SiC /Ti的界面及界面反应层 在复合材料设计和制备（复合）时，为 保证复合材料的最佳性能，如何进行界 面的控制和优化，这在复合材料研究中 称之为界面工程。 界面反应 20