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复合材料工程导论论文

姓名:袁芳芳 学号:140400912 班级:卓越复材1402

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目录

1.复合材料发展历史简介...................................................................1.1古代复合材料发展状况........................................................1.1.1中国古代复合材料发展状况.....................................1.1.2外国古代复合材料发展状况.....................................1.2现代复合材料........................................................................1.2.1现代复合材料简介.....................................................1.2.1常用树脂基复合材料的发展历史..............................2.复合材料领域的热点.......................................................................2.1先进复合材料........................................................................2.1.1树脂基先进复合材料.................................................2.1.2金属基先进复合材料.................................................2.1.3碳/碳复合材料...........................................................2.1.4陶瓷基先进复合材料.................................................3.本专业的主要课程及个人的兴趣点...............................................3.1本专业的主要课程................................................................3.2个人的兴趣点........................................................................4.致谢..................................................................................................5.参考文献..........................................................................................多年前曾侯乙墓葬中，发现有用于车战的长达3米多的戈戟和受，用木芯外包纵向竹丝，以漆作胶粘剂，丝线环向缠绕，其设计思想与近代复合材料相仿。1000多年以前，中国已用木料和牛角制弓，可在战车上放射。至元代，蒙古弓用木材芯子，受拉面贴单向纤维，受压面粘牛角片，丝线缠绕，漆作胶粘，弓轻巧有力，是古代复合材料中制造水平高超的夹层结构。在金属基复合材料方面，中国也有高超的技艺。如越王剑，是金属包层复合材料制品，不仅光亮锋利，而且韧性和耐蚀性优异，埋藏在潮湿环境中几千年，出土后依然寒光夺目，锋利无比。

1.1.2外国古代复合材料发展状况

5000年以前，中东地区用芦苇增强沥青造船。古埃及墓葬出土，发现有用名贵紫檀木在普通木材上装饰贴面的棺撑家具。古埃及修建金字塔，用石灰、火山灰等作粘合剂，混和砂石等作砌料，这是最早最原始的颗粒增强复合材料。但是，上述辉煌的历史遗产，只是人类在与自然界的斗争实践中不断改进而取得的，同时都是取材于天然材料，对复合材料还是处于不自觉的感性认识阶段。

1.2 现代复合材料

现代复合材料20世纪40年代，玻璃纤维和合成树脂大量商品化生产以后，纤维复合材料发展成为具有工程意义的材料，同时相应地开展了与之有关的研究设计工作。这可以认为是现代复合材料的开始，也是对复合材料进入理性认识阶段。

1.2.1现代复合材料简介

早期发展出的现代复合材料，由于性能相对较低，生产量大，使用面广，被称之为常用复合材料。后来随着高技术发展的需要，在此基础上又发展出性能高的先进复合材料。常用树脂基复合材料第一次世界大战前，用胶粘剂将云母片热压制成人造云母板。20世纪初市场上有虫胶漆片与纸复合制成的层压板出售。但真正的纤维增强塑料工业，是在用合成树脂代替天然树脂、用人造纤维代替天然纤

续出现金属基和陶瓷基先进复合材料。对结构用先进复合材料，除英国外，各技术发达国家均提出研制开发目标。如日本通商产业省制定的下一代材料工业基础发展计划(1981一1988)对复合材料提出的要求:树脂基复合材料的耐热性不低于250℃，拉伸强度达到2.5GPa以上;金属基复合材料的耐热性不低于45℃，拉伸强度达到1.5GPa以上。

2.1.1树脂基先进复合材料

树脂基先进复合材料:经60年代末期试用，树脂基高性能复合材料已用于制造军用和民用飞机的承力结构，近年来又逐步进入其他工业领域。其增强体纤维有破纤维、芳纶，或两者混杂使用;树脂基体主要是固化体系为120℃或175℃的环氧树脂，还有少量聚酞亚胺树脂，以适应耐热性高达250”C的要求。几种树脂基先进复合材料的制成年份依次排列如下: 1964年碳纤维增强树脂基复合材料 1965年硼纤维增强树脂基复合材料

1969年碳/玻璃混杂纤维增强树脂基复合材料 1970年碳/芳纶混杂纤维增强树脂基复合材料

2.1.2金属基先进复合材料

金属基先进复合材料:70年代末期发展出来用高强度、高模量的耐热纤维与金属复合，特别是与轻金属复合而成金属基复合材料，克服了树脂基复合材料耐热性差和不导电、导热性低等不足。金属基复合材料由于金属基体的良导电和导热性，加上纤维增强体不仅提高了材料的强度和模量，而且降低了密度。此外，这种材料还具有耐疲劳、耐磨耗、高阻尼、不吸潮、不放气和低膨胀系数等特点，已经广泛用于航天航空等尖端技术领域作为理想的结构材料。金属基复合材料有纤维

3.2个人的兴趣点

我对复合材料中碳纤维这一块比较感兴趣。碳纤维与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成的结构材料简称碳纤维复合材料。在复合材料大家族中，纤维增强材料一直是人们关注的焦点。自玻璃纤维与有机树脂复合的玻璃钢问世以来，碳纤维、陶瓷纤维以及硼纤维增强的复合材料相继研制成功，性能不断得到改进，使其复合材料领域呈现出一派勃勃生机。接下来我想向大家简单的介绍一下我所了解的碳纤维。

碳纤维的结构：碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小，因此有很高的比强度。碳纤维是由含碳量较高，在热处理过程中不熔融的人造化学纤维，经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为23000~43000Mpa亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比钢高。

碳纤维的用途：碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势。碳纤维是50年代初应火箭、宇航及航空等尖端科学技术的需要而产生的，现在还广泛应用于体育器械、纺织、化工机械及医学领域。随着尖端技术对新材料技术性能的要求日益苛刻，促使科技工作者不断努力提高。80年代初期，高性能及超高性能的碳纤维相继出现，这在技术上是又一次飞跃，同时也标志着碳纤维的研究和生产已进入一个高级阶段。由碳纤维和环氧树脂结合而成的复合材料，由于其比重小、刚性好和强度高而成为一种先进的航空航天材料。因为航天飞行器的重量每减少1公斤，就可使运载火箭减轻500公斤。所以，在航空航天工业中争相采用先进复合材料。有一种垂直起落战斗机，它所用的碳纤维复合材料已占全机重量的1/4，占机翼重量的1/3。据报道，美国航天飞机上3只火箭推进器的关键部件以及先进的MX导弹发射管等，都是用先进的碳纤维复合材料制成的。现在的F1（世界

5.参考文献

吴人洁.2000.复合材料.天津:天津大学出版社。

丁永涛,王志,殷敬华.2005.高分子复合材料研究新进展.郑州:黄河水利出版社。包蕾，姜继森.2005.磁性微粒—导电高分子纳米复合材料的研究进展.材料科学与工程学报,23(6):925～928。

李成功,傅恒志,于翘等.2000.航空航天材料.北京:国防工业出版社。