系A所有可能的极限拉伸强度测量值”。为了对母体进行推论，通常有必要对其分布形式 作假设。所假设的分布形式也可称为母体（文献第一卷，81.4节）。 母体平均值(Population Mean)一在按母体内出现的相对颊率对测量值进行加权后， 给定母体内所有可能测量值的平均值。 母体中位数(Population Median)-—指母体中测量值大于和小于它的概率均为0.5 的值（文献第一卷，8.1.4节)。 母体方差(Population Variance)一母体离差的一种度量。 孔隙率(Porosity)—指实体材料中截留多团空气、气体或空腔的一种状态；通常， 用单位材料中全部空洞体积所占总体积（实体加空洞）的百分比来表示。 正向偏斜(Positively Skewed)一如果是一个不对称分布，且最长的尾端位于右侧， 则称该分布是正向偏斜。 粉粒(Powder)一见微粒子（Particulate)：粉粒这一术语常用在粉末治金中，来表 示金属的微粒子状态。 精度(Precision)-一所得的一组观测值或试验结果相一致的程度。精度包括了重复 性和再现性。 预成形件(Preform)-干织物与纤维的组合体，准备提供某一种湿树脂注射工艺方 法使用。可以对预成形件缝合，或者用其他方法加以稳定，以保持其A形态。一个混合的 预成形件可以包含热塑性的纤维，并可用高温和加压来压实，而无需注射树脂。 压力(Pressure)一一单位面积上的力或载荷。 概率密度函数(Probability Density Function)-一见第一卷，8.1.4节。 准各向同性层压板(Quas-Isotropic Laminate)一一种均衡而对称的层压板：在这 层压板的某个给定点上，所关心的本构关系特性，在层压板平面内呈现各向同性。 讨论：通常的准各向同性层压板为(0/60s及(0/仕45/90)s。 随机影响(Random Effect)一由于某个外部（通常不可控）因素有特定量级的改变， 测量值出现的变化（文献第一卷，81.4节）。 随机误差(Random Error)一数据变异中，由未知或不可控的因素造成，并且独立 而不可预见地影响着每一观察值的那一部分（文献第一卷，81.4节）。 断面收缩（率）(Reduction of Area)一拉伸试验试件的初始截面积与其最小横截 面积之差，通常表示为初始面积的百分数。 增强体(Reioforcement)-对于金属基复合材料来说，增强体是加入的组分，以获 得有益的复合材料性能，例刚度、强度、硬度等。 粗纱（Rov山g)一由略微加捻或不经加捻的若干原丝、丝束或纱束所汇成的平行纤 维束。在细纱生产中，指处于梳条和纱之间的一种中间状态。 截止(Rum-out)一被终止的疲劳试验，此时施加的循环数达到或超过了表示证实疲 劳极限应力或低于疲劳极限应力水平时预定的循环数。 S基准值(S-Basis)或S值(S-Value)一力学性能值，通常为有关的政府规范或 SAE(美国汽车[程师学会)宇航材料规范中对此材料所规定的最小力学性能值。 样本(Sample)准备用来代表所有全部材料或产品的一小部分材料或产品。从统 计学上讲，一个样本就是取自指定母体的一组测量值（文献第一卷，81.4节）。 26
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样本平均值(Sample Mean)—样本中所有测量值的算术平均值。样本平均值是对 母体均值的一个估计量（文献第一卷，8.1.4节)。 样本中位数(Sample Median)一将观测值从小到大排序，当样本大小为奇数时， 居中的观测值为样本中位数：当样本大小n为偶数时，中间两个观测值的平均值为样本中 位数。如果母体关于其平均值是对称的，则样本中位数也就是母体平均值的一个估计量（文 献第一卷，8.1.4节)。 样本标准差(Sample Standard Deviation)一却样本方差的平方根（文献第一卷， 8.1.4节)。 样本方差(Sample Variance)一等于样本中观测值与样本平均值之差的平方和除以 n-1（文献第一卷，8.1.4节)。 夹层结构(Sandwich Construction)一一种结构壁板的概念，其最简单的形式是， 在两块较薄而且相互平行的结构平板中间，胶接一块较厚的轻型芯子。 残留应变(St)一当完全卸除产生变形的作用力后，物体中仍然残留的应变 剪切断裂(Shear Fracture)—沿滑移面平移所导致的断裂模式，滑移面的取向主要 沿剪切应力的方向。 短梁剪切强度(Short Beam Strength(SBS))一止确执行ASTM试骀方法D2344 所得的试验结果。 显著性(Signif近cant)一-如果某检验统计值的概率最大值小于或等于某个被称为检验 显著性水平的预定值，则从统计意义上讲该检验统计值是显著的。 有效位数(Significant Digit)一定义一个数值或数量所必须的任意位数。 偏斜(Skewness)一见正向偏斜(Positively Skewed)、负向偏斜(Negatively Skewed)。 长细比(Slenderness Ratio)一均匀柱的有效自由长度与柱截面最小回旋半径之比。 梳条(Sliver)一一由脱粘纤维组合而成的连续纱束，其截面近似均匀、未经过加捻。 熔体渗透法(Slurry Infiltration）一一种将部分固化的金属基体材料注入增强体空 隙中的制造工艺。 凝固(Solidification)一由液态到固态的相变，对于纯物质来说，发生在一个固定不 变的温度下。对于多组分合金来说，通常发生在一温度区域内。 比重(Specific Gravity)一在一个恒温或给定的温度下，任何体积的某种物质的重 量，与同样体积的另一种物质的重量之比。固体与流体通常是在39℉(4℃)情况下与水 进行比较 试件(Specimen)~一一从待试验的试件或其他材料.上取下的一片或一部分。试件通常 按有关的试验方法要求进行准备。 标准差(Standard Deviation)-见样本标准差(Sample Standard Deviation)。 短切纤维(Staple)—指自然形成的纤维，或指由长纤维上剪切成的短纤维段。 应变(Strain)一由于力的作用，物体尺寸或形状相对于其初始尺寸或形状每单位 尺寸的变化量：应变是无量纲量，但经常用按英寸/英寸，米/米，或百分数来表示。 原丝(Strand)一一般指作为一个单位使用的单束未加捻连续长纤维，包括梳条 丝束、纱束、纱等。有时，也称单根纤维或长丝为原丝。 强度(Strength)一材料能够承受的最大应力。 27
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应力(Stress)一一物体内某点处，在通过该点的给定平面上作用的内力或内力分量的 烈度。应力用单位面积上的力（磅力/平方英寸，兆帕斯卡等等）来表示。 应力松弛（Stress Relaxation)一一指在规定约束条件下固体中应力随时间的衰减。 应力-应变曲线(Stress-Strain Curve(Diagram))一一种图形表示方法，表示应 力作用方向上试件的尺寸变化与作用应力的幅值的相互关系。一般取应力值作为纵坐标（垂 直方向)，而取应变值为横坐标（水平方向）。 结构元件（Structural Element)一一一个专业术语，用于较复杂的结构成分（如蒙 皮、长桁、剪力板、夹层板、连接件或接头)。 结构数据(Structured Data)一（文献第一卷，8.1.4节)。 对称层压板(Symmetrical Laminate)一-一种复合材料层压板，其在中面下部的铺 层顺序与中面上部者呈镜面对称。 韧度(Tenacity)一用无应变试件上每单位线密度的力来表示的拉伸应力，即，克 (力)/但尼尔，或克（力)特克斯。 截止试验（Terminated Test)—在破坏前中止的试验。 特克斯(Tex)一一表示线密度的单位，等于每1000m长丝、纤维、纱或其他纺织纱 的质量或重量（州克表示）。 导热性（系数)(Thermal Conductivity)一材料传导热的能力。物理常数，表示当 物体两个表面的温度差为一度时，在单位时间内通过单位立方体物质的热量。 热疲劳(Thermal Fatigue)一一在热循环条件下的疲劳过程。 容限(Tolerance)一允许一个参量变化的总量。 容许限(Tolerance Limit.)一对某一分布所规定百分位的下（上）置信限。例如，B 基准值是对分布的百分数10取95%的下置信限。 容限系数(Tolerance Limit Factor)-指在计算容许限时，与变异性估计量相乘的 系数值。 韧性(Toughness)一对材料吸功能力的一种度量：或为使材料断裂，对每单位体积 或单位质量的材料实际需要作的功。韧性正比于原点到断裂点间载荷一伸长量曲线下所 包围的面积。 丝束(T0w)一未经加捻的连续长纤维束。在复合材料行业，通常指人造纤维，特 别是碳纤维和石墨纤维。 变换(Transformation(Data))一数值变换，是把一个数学函数用于所有数值而 实现的计量单位变换。例如，给定数据x,则y=x+1,x2,1/x,logx以及cosx都是x的 变换。 变换（相）(Transformation(Pba3e)）一见相变。 横观各向同性(Tran3 versely Isotropic)一说明性术语，指一种呈现特殊的正交各 向异性的材料，其中在两个正交维里，性能是相同的，而在第三个维里性能就不相同：在 两个横向具有相同的性能，而在纵向非如此。 捻度(Twst)一纱或其他纺织原丝单位长度沿其轴线扭转的圈数。可表示为每英寸 的圈数(tpi),或每厘米的圈数(tpcm), 加捻方向(Twist,Direction of)一对纱或其他纺织原丝加捻的方向，用大写字母S 和Z表示。当把纱吊置起来后，如果纱围绕其中心轴的可见螺旋纹与字母S中段的偏斜方 28
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向一致，则称其为S加捻，如果方向相反，则之为Z加捻。 典型基准值(Typical Basis)一典型性能值是一种样本平均值。注意，典型值定义 为简单的算术平均值，其统计含义是，在50%置信水平下可靠性为50%。 极限强度(Ultimate Strength)一材料不发生断裂能承受的最大应力（拉伸，压缩或 剪切)：由试验的最大载荷除以试件初始横截面得到。 单向纤维增强复合材料(Unidirectional Fiber-.Reinforced Composite)一其所有纤维 均沿相同方向排列的任何纤维增强复合材料。 非结构数据(Unstructured Data)一（文献第一卷，8.l.4节)。 上置信限(Upper Confidence Limit).一见置信区间(Confidence IntervaL)。 黏度(Viscosity)一材料体内抵抗流动的一种性能。 空隙(Vo)一出现在材料域零件内部的物理和力学上的不连续性，它可能是二维 的（如脱粘或分层）或三维的（如真空、空气或气体的袋）。孔隙率是微空隙的集合。空 隙基本上不能传递结构应力或非辐射性能量场。（见夹杂(Inclusio如）) (双参数)Weibull分布(Weibull Distribution(Two-Parameter)) 一一一种概率 分布，随机取自该母体的-…个观测值，落入值a和b(0<a<b<∞)之间的概率由式1.7(d) 给出，式中：称为尺度参数，B称为形状参数。（文献第一卷，8.1.4节）。 (a]m-(] 1.7(d) 晶须(Whisker) 一种短的单晶纤维或细丝。晶须的直径范围是1-25m,其长 径比在100-15000之间。 纱(Ya)一表示连续长丝束或纤维束的专业术语：它们通常是加挖的因而适于制 成纺织物。 合股纱(Yarn,Plied)一由两股或多股的有捻纱合成的纱束。通常，将这几股纱加 捻合到一起，有时不用加捻。 屈服强度(Yield Strength)一-指当某材料偏离应力-应变比例关系达到某规定限值时， 其所对应的应力值。（这个偏移用应变表示，如在偏量法中为02%，任受载总伸长法中为 0.5%)。 X轴(XAxs)一一复合材料层压板中，在层压板面内作为0°基准，用以标明铺层角 度的轴。 X-Y平面(X-Y Plane)一复合材料层乐板中，与层压板平面相平行的基准面。 Y轴(YAxs)一复合材料层压板中，位于层压板平面内与X轴相垂直的轴。 Z轴(Z-Axis) 一复合材料层压板中，与层压板平面相垂直的基准轴。 1.2MMC材料的引言 1.2.1 引言 1.2节材料与I:艺(M&P),试图提供有关各种MMC材料（包括它的基体和增强体 组分)，以及在其压固和后续制造时所用典型工艺的，指导设计者的浓缩的引言和概述。 1.2节的重点在于阐明MMC材料、聚合物复合材料(PMC)和陶瓷基复合材料(CMC) 之间材料和工艺方面的差别。正如单一的未增强金属和单一的聚合物和陶瓷，它们之间就 29
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有显著的差别，类似的差别也存在于MMC,PMC和CMC中。主要有：(I)组分的性质与 类型，(2)压实和加工的方法，以及(3)对因它们而产生的工程物理和力学性能的贡献和责任。 尽管MC是（先进设计的）现代工程材料体系较新的成员，人们仍旧可以预期在对 它们的设计和性能表征方面的认识和预计能力有持续的进展。它们的成本和生产能力方面 的改善将会导致未来重要的设计应用。 1.2节中包含的MMC材料的范围包括：所有当前商业提供的或处于高级研制阶段的， 可满足当前或可预料的将来设计感兴趣的MMC材料。没有包含在本章中的是那些作为基 础性研究的原型MMC材料，它们尚未处于商业化和技术完善到可转让状态。 1.2.2MMC体系 1.2.2.1体系定义 一个金属基复合材料体系通常可简单地由作为基体的金属合金名称，和陶瓷增强体的 材料类型、体积含量及形态米命名，例如：6061A30 v/o SiCp指的是有30%体积含量SiC 颗粒作为增强体的非连续增强的6061铝合金。连续增强的MMC可能由SiCf来表示。 这些名称并没有充分地描述出复合材料体系，因为它们没有提供例如基本的压实工艺 (锭坯或粉末冶金压实)、后继的热处理或特定的纤维取向方面的信息。 1.2.2.2与其他材料/复合材料的区别 MMC与其他复合材料有几个方面的差别，其中一些主要差别如下： ●MMC的基体相是纯金属或合金，与聚合物或陶瓷相反。 ●尽管与各自未增强的金属基体合金相比，MMC的延展性和韧性较低，但相对于 CMC或陶瓷，它们却显示有较高的延展性和韧性。 ● 与PMCs一样，MMC内增强体的主要作用是为了提高强度和模量，而CMCs中 增强体的主要作用一般是改善损伤容限。 MMC的热容通常高于聚合物和PMC,但低于陶瓷和CMC。 ●低或适度增强的MMC通常可采用未增强金属同样的加工成形方法。 1.2.3 基体材料 金属是最常用的工程材料。通过适当的选择合金成分和热力学加工方法，金属可以展 现出大范围的容易控制的性能。金属合金在工程中广泛应用不仅因为它们的强度和韧性， 同时也具有多种低廉与简单的零部件加工方法。金属基复合材料的发展已反映了对单独由 单一金属无法获得的性能的需求，把增强物添加到金属中所剪裁得到的复合材料可同时提 高比刚度、疲劳和耐磨蚀性，也可能还同时增加比强度和热特性（如降低热膨胀系数和导 热性)。但因改进其性能所带来的高成本是金属基复合材料潜在应用面临的一大挑战。 同PMC或CMC相比，MMC具有明显不同的性能组合和工艺方法，这很大程度上是 由于作为基体的金属、聚合物和陶瓷材料之间固有的差别，而较少由于所采用的增强体的 性质。纯金属是不透明的有光泽的化学元素并且通常是热和电的优良导体，抛光后，它们 能很好地反射光线。同时，大多数金属都有延展性但密度比较高。这些特性反映了金属中 的相互结合在一起的原子的本质，这些原子有失去电子的趋向；产生的自由电子“气”将 使金属正离子固定在位。相反，陶瓷和聚合物材料是元素的化学化合物，陶瓷中的结合和 30
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