《复合材料导论》讲稿

phoenix15

【资料名称】复合材料导论Introduction to Composite Materials
$ D- k$ i5 t  M6 \【作者】石南林 中国科学院金属研究所【发布时间】2004年2月
4 g* [& W2 `1 O, E. v3 r
6 g1 ^) O9 n( N+ T5 b6 b1 L【页数】199【格式】WORD【大小】2.3M【附件数量】2
! n4 t1 P/ r3 j9 o【备注】讲稿
5 i1 b) y/ a  D& L, V
8 E9 i7 F1 O' l* q5 c& z5 a【内容概要】
* {& f5 I- s; @) p- i, l
$ f' t  W( B& a- l7 e% \6 y- ^
第一章前言
: {3 t" v8 t5 X1 O; J3 g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
- V" ^) {# D% c  _1 p四、 课程的重点和要求
第二章      复合材料概述
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
) c/ Q6 S, k! a二、复合材料的分类
6 Y, d: P9 \  N) x7 T三、复合材料的发展历史
四、复合材料的基本性能
第三章复合材料界面
一、复合材料的界面
二、复合材料的相容性
三、复合材料的界面理论
7 E( Z& P6 I1 R# h5 L* k: k四、界面结合强度的测定
' h9 x/ y2 E2 ?% o" }1、界面结合强度的测定
$ Q' K9 r6 X$ W% Q2、界面结合强度的表征
$ y; r: S3 q9 U2 Y" ]% _五、界面残余应力
第四章复合材料的复合理论
% Q& D& {: K4 @; v/ m一、复合材料的增强机制
: P9 u- ?3 M) D3 N, G, i1、颗粒增强复合材料的增强机制
- E9 q" e7 v0 p. l! l9 Q; a. B; ~0 r2、纤维（包括晶须、短纤维）增强复合材料的增强机制
, B$ ^5 d& X! ?. C# {% e; U二、复合材料的复合法则 — 混合定律
5 o- z& Z8 h1 T: T( e1 O4 ^2 z1、混合定律
5 Y" z/ h! I1 {- P' b$ V2、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
, d8 K% @( ^' m, s$ J4 \第五章复合材料力学和结构设计基础
一、复合材料力学
1、单层复合材料
$ y) w- R% d9 m+ H" H" d9 Q& j2、层合复合材料
: e4 K. g1 B( d0 ?二、复合材料设计
1、单向层弹性常数预测公式
8 o4 G: I6 w0 Z) ?5 l9 F, |$ j5 _2、正交层的工程弹性常数预测公式
3、单向板强度预测公式
7 W& n) |3 n: W% {9 J/ V4、复合材料的强度准则
5、平面正交织物复合材料的强度
* w' U# d5 j! O% h$ W7 d6、应力的转换
# o2 k  x  m% J9 r7、复合材料的其它性能
" H" e! w' c% Z3 ^% M1 e7 w! E第六章复合材料基体
$ w! O2 ^7 [7 J8 V一、聚合物
1、热固性树脂
: N' p+ l5 W/ X) u: D2、热塑性树脂
二、金属
0 v; T& W0 O1 T' e" j; w1、用于450°C以下的轻金属基体（铝、镁及其合金）
1 d& v7 `( u3 n9 F* V7 o, {2、用于450~750°C复合材料的金属基体（钛及其合金）
* |( S. H1 c+ o8 T3、用于750°C以上高温复合材料的金属基体
三、陶瓷
1、氧化物陶瓷
) W1 U7 a& w6 D9 j$ F4 ^2、非氧化物陶瓷
% C7 X4 @0 E/ g4 H! H7 Q9 Y1 _3、玻璃陶瓷
四、碳（石墨）
2 s0 A4 w  q! Z/ S第七章复合材料增强剂
一、复合材料增强剂的特点
二、纤维
1、无机纤维
+ z1 S( X; w# j( G' w2、陶瓷纤维
3、有机纤维
) V. S, k% C. f8 C# F4、各种纤维性能的比较
* c1 {3 G5 o9 i, z' U三、晶须
' g9 c' b: d) F/ b: u5 A* O四、颗粒
0 ^! @% _; m/ p3 T6 S& Q0 V第八章聚合物基复合材料（PMC）
一、聚合物基复合材料的分类
  C9 `* E# ]  W& ?0 `二、聚合物基复合材料的性能
三、聚合物基复合材料的制备工艺
6 c; S; ^  M. d- Z# x1 E5 l+ G7 Y四、复合材料成型固化工艺
1、工艺性
# }2 ]! L/ r2 c3 ?2、复合材料的固化工艺过程
/ w3 N& e5 c! |2 `3 q* e3 l! n五、PMC的界面
1、PMC的界面特点
, r4 t+ e) b# v- T4 V2、PMC的界面表征
3、PMC的界面作用机理
( G- \  H5 k& ]. C7 X% X4、PMC的界面设计
六、纤维增强聚合物复合材料的力学性能
1 r2 ?$ {- j8 `8 E4 v1、静态力学性能
; B( i% {9 M# ^2、疲劳性能
: X1 l9 D/ n! s' C. A3、冲击和韧性
七、铺层设计
# n/ h, p+ {* {% A( b" a% j1、层合板设计的一般原则
1 s" d" G$ O2 u% L, U  u7 V$ v2、等代设计法
3、层合板排序设计法
4、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
  F3 p2 K" l9 q) _  D) s& S' g3、结构设计
& j& O4 k% C6 ~$ j第九章金属基复合材料（MMC）
+ z! k( d* v  m9 M一、金属基复合材料概述
/ I2 L2 ^! W6 ?" R" g% C( j1、金属基复合材料的分类
2、金属基复合材料的研究特点
7 p( a& T3 X, Q. ~! H4 c8 D% `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
* y  v( R" D) c7 {6 |) u! E1 p- i' m2、先驱（预制）丝（带、板）的制备
3 {' ~6 Y9 W: \8 U. j3、固态法（连续增强相金属基复合材料的制备工艺）
4、液态法（非连续增强相金属基复合材料的制备工艺）
+ l  _& @9 r" U; A( c5、粉末冶金法（非连续增强相金属基复合材料的制备工艺）
6、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
- e% f) c; w( ~7 `$ U$ d1 C, }1、金属基复合材料的界面
* f  ~' m, |) R/ Q  h# a7 L2、金属基复合材料的界面结合
9 t0 N; X& X, s" ~8 [3、金属基复合材料的界面残余应力
四、金属基复合材料的的性能
1、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
- Y; m0 f& A$ |+ w2 ~/ ?% F* C3、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）
一、陶瓷基复合材料概述
6 T) E8 j9 g* O) l) m二、陶瓷基复合材料的制备工艺
' A# ^+ M4 z0 b- j' G3 A% K& |+ z2 z  x1、粉末冶金法
2、浆体法
- O3 {1 ^# i+ k9 I3、反应烧结法
4、液态浸渍法
5、直接氧化法
1 S( i0 f3 |% V) I; E6、胶-凝胶（Sol-Gel）法
' O. @  `  N7 j7、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
1、界面的粘结形式
: y' m6 J5 J- D0 b9 b2、界面的作用
3、界面的改善
5 c/ s2 @/ A3 \& e6 |四、陶瓷基复合材料的的性能
/ p2 `' Y1 j4 t& w- U9 @2 K9 s1、室温力学性能
2、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
4 m; @6 C3 d" E/ Z9 F& B+ [2、纤维、晶须增韧
第十一章碳碳复合材料（C/C）
3 {9 j' F8 k5 R% d; E+ p/ i一、碳碳复合材料概述
: r- h: c2 ?- I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
4 V5 B$ E& K) G9 J1、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
( P9 W+ u, G% A  j; C1、碳碳复合材料的氧化
' p6 w! o, {- [6 v; U6 ~2、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
4 Y$ }" V. r2 j* M. h第十二章水泥复合材料
一、水泥
4 h1 a" `0 o5 p' M5 k( m- u- k1、水泥的定义和分类
2、水泥的制造方法和主要成分
3、水泥的强度和硬化
3 w$ o4 _; E$ T% D: x二、水泥复合材料
4 s3 H* u+ u5 D0 n5 H1 f1、混凝土
  I% y! Y3 o/ B8 [2 t4 o7 e2、纤维增强水泥复合材料
3、聚合物改性混凝土
三、水泥复合材料的成型工艺
1、混凝土的配合比设计及成型工艺控制
! _/ d0 a' Y3 `9 R5 P4 H2、钢筋混凝土的成型工艺
3、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
四、（钢筋混凝土）纤维/基体的界面
) d( w0 C9 K0 d3 k2 p1 C第十三章混杂复合材料
# `2 I4 Y# Z$ v- O* w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
4、超级混杂复合材料
! W- Y7 j: F% `7 h6 v5、向编织物混浊
3 E3 o4 S; W, x3 Z6、复合夹层结构
6 O& B$ U3 w7 P! j  q! p" \三、混杂复合材料的几个概念
1、混杂效应
8 b. o4 R, `+ G9 r2 l% S3 z2、混杂复合材料的界面和界面数
7 Q. |0 k- h) n3 H3、混杂比
8 O; U4 h& Q5 Y: C+ X- B4、分数度
+ b* k5 }8 f+ q5 ?: g$ ~  [5、铺层形式
6、临界含量
9 D  \( H1 |4 _! ~) m$ h& R. d四、混杂复合材料的力学性能
1、弹性模量
2、横向弹性模量
2 h% P) ^$ a$ @8 R2 e3、单向混杂复合材料沿纤维主向的强度
; [# p- R' y8 n& O4 g" G4、纤维的临界含量
第十四章纳米及分子复合材料
一、纳米粉体的合成
0 t; T9 j5 A2 m1、纳米粉体的物理制备方法
2、纳米粉体的的化学制备方法
7 |9 {1 {7 {) }1 r+ T二、先进纳米增强剂的制备
1、碳化硅纳米晶须
( _% K" |6 \. a2 w5 c1 y9 f+ a8 }# K2、碳纳米管
: U1 [) t4 |1 w$ }3、纳米碳纤维
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
% s# ^0 R1 f; O6 \& Q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
! X. Q% P: u& ~* N2、层间插入法
3、共混法
+ u) y9 m+ o+ Q6 [1 r0 K4 y- }' q4、原位聚合法
- V/ Y( H; @! W: |5、分子的自组装和组装
6、辐射合成法
五、聚合物有机-无机纳米复合材料的应用现状
8 q- |" A) B- m% C+ T% I六、应用前景展望
第十五章复合材料的应用和发展
一、复合材料的应用
1、聚合物基复合材料的应用
/ b3 J( e9 L9 ?8 P. s2、金属基复合材料的应用
3、陶瓷基复合材料的应用
4、碳碳复合材料
+ e. Z4 y. R2 b+ B5 Y二、复合材料的发展
1、复合材料的性能对比
) T  z' X$ g) {. s; R2、复合材料的发展趋势
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