3-5复合材料的组成与结构(compositionandstructureofcomposites)3-5-1复合材料定义及分类(definitionandclassificationofcomposites)1.定义(P225页)(1)种类不同，性质差异很大的几种材料及其界面相（层）所组成（组成上）(2)多相固体材料（结构）(3)经设计复合而成（制备上）(4)通过复合效应获得原组份材料所不具备的性能，或产生性能协同作用，与简单混合有本质的区别（性能上）简言之：复合材料由连续基体相(matrixphase)和分散增强相(dispersephase)及界面相(interfacephase)所构成复合材料系统组合2.分类：(1)按来源：天然、人工复合材料等(2)按基体：树脂基、金属基、无机非金属基复合材料等(3)按增强体形态：颗粒增强(particle-reinforced)短纤或晶须增强(choppedfiberorwhiskersreinforced)连续长纤增强(continuousfiber-reinforced)多维编织布增强(braidedfabricorfilamentwinding-reinforced)三维编织体增强等(4)按应用：结构、功能、智能复合材料等(5)按增强材料品种：玻纤、碳纤、有机纤维复合材料等(6)按特定含义：通用、先进、现代、近代、混杂、纳米、原位、分子、宏观复合材料等3-5-2复合材料的组成与特性（1）组成(composition)①基体(matrix)②增强材料(reinforcement)（都是一个庞大的材料体系、品种繁多，结构与性能呈多样化，复合体系的系统组合、排列给复合材料的巨大的发展空间，原则上，基体与增强体结构与性能差异越大，愈具复合价值，但更为重要的是基体与增强体之间的匹配。）A.颗粒增强体：高强、高模、耐高温的陶瓷和石墨等非金属材料的微细粉末，主要起增强、增韧作用，而不是普通填料的填充体积或降低成本的作用，增强体价格往往比基体还贵。B.短纤维（晶须）(choppedfiberorwhisker)：长径比5~1000之间，横截面积小于52×10―5cm2（当量直径约1~10m）的含缺陷很少的单晶纤维，其模量和强度接近其纯晶体的理论值。主要有金属晶须、氧化物晶须、氮化物晶须、硼化物晶须和无机盐类晶须。C.纤维及其织物(braidedfabricorfilamentwinding)：植物纤维、动物纤维、碳物纤维、合成纤维等（2）复合材料的特性(character)一般特性：a.可设计性b.构件复合与成型一次性完成，整体性好c.性能分散性大，性能对工艺工程及工艺参数甚至一些偶然性因素都十分敏感，难以精确控制结构和性能d.复合效应（多种复合效应）(principleofcombinedaction)一般性能特点：a.比强度、比模量大b.破坏安全性高c.耐疲劳性好d.阻尼减震性好e.耐烧蚀性能好2.PMC的组成(1)基体热固性基体(thermosettingmatrix)：i)熔体或溶液粘度低，易于浸渍与浸润，成型工艺性好ii)交联固化成网状结构，尺寸稳定性、耐热性好，但性脆iii)制备过程伴有复杂化学反应热塑性基体(thermoplasticmatrix)：i)溶体或溶液粘度大，浸渍与浸润困难，需较高温度和压力下成型，工艺性差ii)线性分子结构，抗蠕变和尺寸稳定性差，但韧性好iii)制备过程中伴有聚集态结构转变及取向、结晶等物理现象)(2)增强体主要有碳纤、玻纤维、芳纶纤维、硼纤维等树脂基体与增强体相容性、浸润性较差，多经过表面处理与表面改性，浸润剂、偶联剂、涂复层的使用，使其组成复杂化。3.MMC(1)基体：Al、Mg、Ti、Ni等轻金属及其它们的合金（比强度、比模量高）(2)增强体：强度、模量和熔点远高于金属基体的金属或非金属材料。主要有：硼纤维、碳纤维、SiC纤维、Al2O3纤维钨丝、钢丝、不锈钢丝陶瓷颗粒、晶须等特点：保持金属材料特性外，与金属基体相比具有高强、高模、高韧性、高抗冲、尺寸稳定性好、抗疲劳性能好等特点，可沿用大部分金属成型加工方法，适合于用作中、高温结构材料。4.CMC(1)基体：氧化铝、氮化硅、碳化硅、玻璃等特种陶瓷陶瓷本身：高模量、耐高温、耐化学腐蚀、耐磨、抗氧化等陶瓷致命缺点：性脆、抗热震性（抗热冲击性）差，抗震性差且对裂纹、气孔和混杂物等细微缺陷敏感，易突然失效(2)增强材料：碳纤维、硼纤维、α-Al2O3纤维、氧化铝-硼酸盐纤维\钨丝、铌丝、不锈钢丝、SiC晶须、SiN4晶须、ZrO颗粒等，