复合材料(fùhécáiliào)的分类第一节概述(ɡàishù)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(lǐnɡyù)。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。这种材料优异性能的组合(zǔhé)是单一材料无法满足的。玻璃纤维增强风机(fēnɡjī)叶片玻璃纤维(bōlixiānwéi)增强塑料制自行车复合材料(fùhécáiliào)制防弹衣特点(tèdiǎn)材料泥土＋稻草水泥(shuǐní)＋钢筋一、复合材料(fùhécáiliào)的分类按增强(zēngqiáng)相的形态分二、复合材料的性能(xìngnéng)特点高温性能优良大多数增强纤维在高温下仍保持高的强度(qiángdù)，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(qiángdù)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共振。纤维与基体界面有吸收振动能量的作用，所以纤维增强复合材料具有很好的减振性能。第二节增强材料(cáiliào)及其增强机制一、增强(zēngqiáng)材料玻璃纤维(bōlixiānwéi)由熔融玻璃经拉丝制成纤维；密度2.4～2.7，与铝相近，弹性模量低于金属，但比强度和比模量高；耐热性好，软化温度550～580℃；耐蚀性好，除氢氟酸、浓碱、浓磷酸外，对其它溶剂有良好的化学稳定性；不吸水、不燃烧、尺寸稳定、隔热、吸声、绝缘、透过电磁波等；制取方便，价格便宜，是应用最广的增强纤维。碳纤维将有机纤维（如粘胶纤维、聚丙烯腈纤维、沥青纤维等）在惰性气氛中经高温碳化而制成wC>90%以上的纤维；密度低、强度和模量高；高、低温性能好（1500℃，-180℃）；化学稳定性高，能耐浓盐酸(yánsuān)、硫酸、磷酸、苯、丙酮等；热胀系数小，热导率高，导电性、自润滑性好；缺点：脆性大，易氧化，与基体结合力差。硼纤维将元素B用蒸汽沉积的方法沉积到耐热金属丝－纤芯（钨丝）上制得的一种复合纤维；熔点高（2300℃）；强度、弹性模量高；良好的耐蚀性；缺点：密度较大(jiàodà)，直径较粗，生产工艺复杂，成本高；不及玻璃纤维和碳纤维应用广泛。芳纶纤维亦称Kevlar纤维，是一种将聚合物溶解在溶剂中，再经纺丝(fǎnɡsī)制成的芳香族聚酰胺类纤维；密度小，比强度、比弹性模量高；抗拉强度比玻璃纤维高45％，韧性好；耐热性好，能在290℃下长期作用；优良的抗疲劳性、耐蚀性、绝缘性和加工性，且价格便宜。碳化硅纤维是以钨丝或碳纤维作纤芯，通过气相沉积法而制得；或用聚碳硅烷纺纱，经烧结而得；是一种高熔点、高强度、高模量的陶瓷纤维，主要用于增强金属和陶瓷；优良的高温(gāowēn)强度，在1100℃时强度仍高达2100MPa。主要(zhǔyào)增强颗粒为陶瓷颗粒，如Al2O3、SiC、Si3N4、WC、TiC、B4C及石墨等；陶瓷颗粒性能好、成本低，易于批量生产；在聚合物中添加不同的填料，构成以填料为分散相、聚合物为连续相的复合材料，可改善制品的力学性能、耐磨性能、耐热性能、导电性能、导磁性能、耐老化性能等。二、增强(zēngqiáng)机制当材料受到较大应力时，一些有裂纹(lièwén)的纤维可能断裂，但基体能阻碍裂纹(lièwén)扩展并改变裂纹(lièwén)扩展方向。颗粒增强复合是将增强颗粒高度弥散地分布在基体中，基体承受载荷，而增强颗粒阻碍导致基体塑性变形的位错运动（金属基体）或分子链运动（高聚物基体）。增强颗粒大小会直接影响增强效果：d过大（>0.1μm）易引起(yǐnqǐ)应力集中而降低强度；d过小（<0.01μm）则接近于固溶体结构，不起颗粒增强作用。一般颗粒直径为d=0.01~0.1μm。第三节常用(chánɡyònɡ)复合材料一、塑料(sùliào)基复合材料使用(shǐyòng)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（一）玻璃纤维(bōlixiānwéi)增强塑料1、热塑性玻璃钢2、热固性玻璃钢（二）碳纤维增强塑料(zēnɡqiánɡsùliào)缺点(quēdiǎn)（三）硼纤维(xiānwéi)增强塑料应用(yìngyòng)（四）碳化硅纤维(xiānwéi)增强塑料应用(yìngyòng)（五）Kevlar纤维(xiānwéi)增强塑料主要用于制作飞机机身(jīshēn)、雷达天线罩、火箭发动机外壳、快艇等。二