《复合材料导论》讲稿

phoenix15

【资料名称】复合材料导论Introduction to Composite Materials
) `% k4 v7 d8 J- l0 M5 Z. {% V【作者】石南林 中国科学院金属研究所【发布时间】2004年2月

4 \3 V6 o" s; R6 J' ?! Z【页数】199【格式】WORD【大小】2.3M【附件数量】2
【备注】讲稿

4 {6 X0 b, V$ Y6 u$ G9 F【内容概要】
: e8 U  A. Q: L$ E3 i+ D' w+ u
# h: v9 X8 l: [: h! H* H( u" k
第一章前言
一、材料的发展与人类社会的进步
二、复合材料的提出
三、复合材料的发展历史和意义
5 g8 ]! f1 S8 Y2 |! w/ ?# X四、 课程的重点和要求
第二章      复合材料概述
2 [+ O$ ]5 H" \9 ?" k4 ^一、复合材料的定义和特点
1、复合材料的定义
2、复合材料的特点
3、复合材料的基本结构模式
二、复合材料的分类
三、复合材料的发展历史
四、复合材料的基本性能
; F. q" V! {/ i& y! h, }3 }& @第三章复合材料界面
# d7 Q* t0 D. h4 z% R一、复合材料的界面
二、复合材料的相容性
" V% L, Y, L) |+ ?三、复合材料的界面理论
四、界面结合强度的测定
1、界面结合强度的测定
& Z# L( z4 K+ y6 [/ [/ \: h2、界面结合强度的表征
( _6 |+ j0 B& }0 s: A, n6 L五、界面残余应力
; L: I, V/ w# u/ W( V第四章复合材料的复合理论
一、复合材料的增强机制
1 v! k: H9 m0 a! E7 F1、颗粒增强复合材料的增强机制
2、纤维（包括晶须、短纤维）增强复合材料的增强机制
% z! ^/ h7 B: n/ Y/ d3 q二、复合材料的复合法则 — 混合定律
6 I) T! H8 T- U: Z1 r1、混合定律
) i6 T( C4 D# S" e  W2、连续纤维单向增强复合材料（单向板）
3、短纤维增强复合材料
0 b# q$ k2 X2 w) h3 g/ ?第五章复合材料力学和结构设计基础
* R1 }% U  W; W" F' u一、复合材料力学
1、单层复合材料
2、层合复合材料
# b4 T/ X9 H9 S" \' y. i2 y6 p二、复合材料设计
7 A, y4 G  A/ c" M& Y# f! F* B/ F1、单向层弹性常数预测公式
# v! ~. F' @% F. B5 w7 p2、正交层的工程弹性常数预测公式
3、单向板强度预测公式
& U6 q; W$ @: d/ I7 i% G4、复合材料的强度准则
5、平面正交织物复合材料的强度
3 t. j2 g$ B, [( s0 J6、应力的转换
7、复合材料的其它性能
: ~5 q% I% _" L" N% }5 a' {) h' Z3 K5 S第六章复合材料基体
; p" p; I: {# a& b一、聚合物
3 Q$ [6 E6 a7 w7 b  A0 q0 F: L5 @5 W9 L1、热固性树脂
2、热塑性树脂
. ?/ D  E6 ^/ ~5 I二、金属
1、用于450°C以下的轻金属基体（铝、镁及其合金）
2、用于450~750°C复合材料的金属基体（钛及其合金）
* p$ l' ^& q( e3、用于750°C以上高温复合材料的金属基体
  s# I% w: H/ N3 e* Q( F三、陶瓷
' j$ A% k/ i7 o8 _0 C1、氧化物陶瓷
2、非氧化物陶瓷
3、玻璃陶瓷
四、碳（石墨）
第七章复合材料增强剂
' k) [1 B6 a7 J5 _# `一、复合材料增强剂的特点
- L) a5 t5 V- G! B- e二、纤维
1 z; Y# L8 g6 c, B* c& h% c1、无机纤维
# e2 m# f% ~- k0 D1 y' W" O2、陶瓷纤维
3、有机纤维
4、各种纤维性能的比较
2 w9 Y) n" T+ a& V& T, ^7 ]三、晶须
+ j' E, W: ?/ s5 N3 h- F8 v, W四、颗粒
! C( B7 l. o$ m$ @/ Y第八章聚合物基复合材料（PMC）
一、聚合物基复合材料的分类
二、聚合物基复合材料的性能
$ D) u  k/ T& i6 |- E7 U( Z三、聚合物基复合材料的制备工艺
四、复合材料成型固化工艺
2 J* D3 o4 ]" D8 S1 H9 H1、工艺性
2、复合材料的固化工艺过程
五、PMC的界面
1 K( l0 \2 T8 B# S1、PMC的界面特点
& V: [# q1 i) N: m* G4 {2、PMC的界面表征
! j+ ~/ F& e& }3、PMC的界面作用机理
( o1 Q2 j% J7 q$ {+ I6 m4、PMC的界面设计
8 c: l! Q9 w) ?* s  b3 p% M六、纤维增强聚合物复合材料的力学性能
1、静态力学性能
5 t  v  K8 e' M/ F. W, _* l2、疲劳性能
3、冲击和韧性
8 }1 A  t& l- R* L! B七、铺层设计
1、层合板设计的一般原则
9 \( D% \' v' G& z0 N5 S2、等代设计法
% L! y, t( D; y3、层合板排序设计法
0 [. Z. c0 y5 _) W5 E+ j9 B9 Y4、层合板的层间问题
八、结构设计
1、明确设计条件
2、材料设计
+ H  h2 d/ E) P3、结构设计
第九章金属基复合材料（MMC）
一、金属基复合材料概述
# O9 [! |- U3 C0 _! R1、金属基复合材料的分类
% g* T$ J2 _- V) P% ?! m# O2 {2、金属基复合材料的研究特点
二、金属基复合材料的制备工艺
1、金属基复合材料的制备工艺概述
0 b$ t$ l2 L: @" T% s* G0 ?, C2、先驱（预制）丝（带、板）的制备
3、固态法（连续增强相金属基复合材料的制备工艺）
: b6 T+ D! Y- }4、液态法（非连续增强相金属基复合材料的制备工艺）
$ y* R  K+ B# B5 E, b5、粉末冶金法（非连续增强相金属基复合材料的制备工艺）
0 x' }7 ~" @& b9 h( `+ y3 _9 c. T, J6、原位（in situ）生长（复合法）
三、金属基复合材料的界面和界面设计
% P  A  R' {! T6 |0 }4 s, i1、金属基复合材料的界面
( k6 w5 C5 w/ ^( d4 W2、金属基复合材料的界面结合
3、金属基复合材料的界面残余应力
! J2 h/ P% e$ p5 r四、金属基复合材料的的性能
+ X; G5 }4 W& y8 D1、金属基复合材料的的一般性能特点
2、纤维增强金属基复合材料的的性能
3、颗粒、晶须增强金属基复合材料的的性能
第十章陶瓷基复合材料（CMC）
8 \' k4 N# N$ |5 ]一、陶瓷基复合材料概述
二、陶瓷基复合材料的制备工艺
1、粉末冶金法
, R+ `2 t  u' E4 l' }( M0 g) ~' e2、浆体法
3、反应烧结法
) u0 i2 ?% }+ p" v4、液态浸渍法
" F4 l6 X6 B7 J+ o+ l# K* g5、直接氧化法
0 h& V) E: `# x0 u0 V* ~3 T6、胶-凝胶（Sol-Gel）法
7、化学气相浸渍
8、其它方法
三、陶瓷基复合材料的界面和界面设计
: E0 f+ O% I2 t# w1 B* q2 p1、界面的粘结形式
2、界面的作用
& S0 m& M8 N+ h3、界面的改善
, M/ r! y2 q3 ]* R2 z2 E四、陶瓷基复合材料的的性能
1、室温力学性能
7 B6 G, H% ?) J, b# p8 x2、高温力学性能
五、陶瓷基复合材料的的增韧机制
1、颗粒增韧
2、纤维、晶须增韧
' P1 F/ p8 _6 f5 Y# K+ b第十一章碳碳复合材料（C/C）
一、碳碳复合材料概述
二、碳碳复合材料的制备工艺
1、碳碳复合材料的预成型和基体碳
2、碳碳复合材料的制备工艺
三、碳碳复合材料的界面
1、碳碳复合材料的界面和结构
2、碳碳复合材料的显微组织
四、碳碳复合材料的抗氧化
1、碳碳复合材料的氧化
4 y% {# C3 J: H3 l' Q* z2、碳碳复合材料的氧化保护原理
3、碳碳复合材料的抗氧化保护
9 u4 H* M& ^$ D8 v% V6 N% h: `第十二章水泥复合材料
一、水泥
8 n. b+ P0 L0 x1 f1、水泥的定义和分类
% i, q$ j  j4 ]) _9 ?2、水泥的制造方法和主要成分
3、水泥的强度和硬化
1 `. x% z* Y+ U7 z0 R0 {二、水泥复合材料
1、混凝土
2、纤维增强水泥复合材料
3、聚合物改性混凝土
& S9 R% Z" H/ z* H8 \- j$ `三、水泥复合材料的成型工艺
0 V7 a2 P. e: b3 F) k1、混凝土的配合比设计及成型工艺控制
7 W. T( q  R! o) J1 d8 H; x2、钢筋混凝土的成型工艺
. x0 D6 p8 Y! j2 V9 K" f  w; w3、纤维增强水泥复合材料的成型工艺
4、聚合物改性混凝土的成型工艺
' o1 {: {- H# ?2 v四、（钢筋混凝土）纤维/基体的界面
第十三章混杂复合材料
3 M; }, U* F  h$ J0 E一、混杂复合材料概述
二、混杂复合材料混杂方式
1、单向混杂纤维复合材料
2、单向预浸料角度铺层混杂
3、混杂织物混杂
% V3 V7 t  a& o) Y" R. Q$ G" z4 i4、超级混杂复合材料
5、向编织物混浊
, u- b6 D/ |( q2 k: e8 w6、复合夹层结构
三、混杂复合材料的几个概念
1、混杂效应
" \- ?' ^* V- D4 @+ I2、混杂复合材料的界面和界面数
3、混杂比
% m4 F; B, X; c- U( i: o$ v4、分数度
5、铺层形式
6、临界含量
  i, t$ q8 {, g- ~+ F- t) ]四、混杂复合材料的力学性能
1、弹性模量
  r8 j. r* m) Q2 Y2、横向弹性模量
3、单向混杂复合材料沿纤维主向的强度
9 a& i) |' q4 {' ^. `4、纤维的临界含量
第十四章纳米及分子复合材料
/ A) z, h: v1 T/ ^* T2 B0 B一、纳米粉体的合成
4 h6 T: {9 ~1 E/ A1、纳米粉体的物理制备方法
2、纳米粉体的的化学制备方法
二、先进纳米增强剂的制备
1、碳化硅纳米晶须
5 c! P+ d7 G2 \( n4 U2、碳纳米管
" g5 n! l' Q  p/ r& ]! Z1 c  O) ]3、纳米碳纤维
4 U$ `( z! Q- D4 ], G1 t三、陶瓷基纳米复合材料的制备
1、纳米-纳米复合材料
2、纳米-微米复合材料
5 P% m' i3 }+ H2 D! s, ]四、聚合物有机-无机纳米复合材料的制备方法
1、溶胶-凝胶（Sol-Gel）法
& M* @- o- V4 ]& h- p! f+ Y+ u2、层间插入法
3、共混法
9 |1 K; S1 z8 ^2 J) M; S0 p# c4、原位聚合法
  O9 C. \+ E. N1 v5 W. ~- q. W7 V& U5、分子的自组装和组装
6、辐射合成法
4 ^$ b0 W" A  @; o; C0 t五、聚合物有机-无机纳米复合材料的应用现状
7 J; P- p! {% G: \. m- ^1 y* V六、应用前景展望
7 c* Q! p& X  ?2 F: Z9 y: E第十五章复合材料的应用和发展
- P: f- E# J: D+ o$ o- y& n一、复合材料的应用
& @- R  j3 P$ W) e7 E1、聚合物基复合材料的应用
! x. |& Y+ {  Q$ c, O( L) n2、金属基复合材料的应用
3、陶瓷基复合材料的应用
3 `; L& Q1 z5 V* M! d: C! |4、碳碳复合材料
二、复合材料的发展
1、复合材料的性能对比
: ^: l; h# j$ [0 w3 j2、复合材料的发展趋势



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