复合材料性能试验方法选择和结果评价 张汝光 (上海玻璃钢研究院 200126) 摘要：由于复合材料性能的多样性和性能机理的复杂性，其试验方法也同样多样、复杂。应该根据试验目的和考虑材料的性能机理，正确选择试验方法或制订试验方案，以确保试验结果的可靠性。对试验方法和试验结果都要作科学的评价。 关键词：复合材料性能试验 多样性 复杂性 可靠性 1 概 述 要用好材料，首先就要认识材料。认识材料的最重要途径就是通过材料的性能试验。由于复合材料本身就是个结构，在进行复合材料产品设计时，不能简单地选择材料，而是要同时设计复合材料。因此认识材料就不单单是了解材料的性能数值范围，而还要了解复合材料的性能机理。复合材料性能试验变得更加重要。 复合材料的性能试验一般有三种不同的目的。一是揭示复合材料的材料性能机理；二是取得用于产品设计的材料性能参数；三是取得供材料质量评定用的材料性能参数。试验目的的不同，对试验方法的要求，就有各自不同的侧重点，自然就会有不同的试验方法或方案。 复合材料细观不均匀结构的本质，使其性能不但具有各向异性的特点，在许多情况下，还具有各种耦合效应。这就使得复合材料的性能试验相对于常规材料，要多样、复杂，同时也具有更多的影响材料性能的因素。在制订试验方案或选择试验方法时，这些方面都应该加以考虑，做认真、细致的分析。对试验方法和试验结果都要作科学的评价。 2复合材料性能试验的目的 制订试验方案或选择试验方法，首先要根据自己的试验目的。即使是对同一个性能，目的不同，对试验方案或方法也会有不同的考虑和选择。 2.1为揭示材料性能机理的性能试验 揭示材料性能机理，就是揭示在一定条件下材料作出响应的全过程及其原因，揭示各种因素是如何影响这一过程。显然，以揭示材料性能机理为目的的材料性能试验，要强调的是试验所得到的性能规律首先必须是定性上准确。因此，在考虑试验方法 时，首先要确保这一点。例如，当我们要揭示某一因素对某一性能的影响规律时，在试验条件中要特别注意严格排除其他影响因素同时发生变化，否则试验结果就无法说明是哪一因素的影响规律，测试数据再准确也毫无用处。 2.2 为取得用于产品设计性能参数的性能试验 要取得用于产品设计性能参数，对其性能试验要求，自然是试验结果的可靠性。例如，试样工作区内要确保材料是处在试验所要求的条件状态下，试验中所测数据，必须取自试样工作区或是与工作区内数值相同。除此之外，可靠性还要求试验要有一定的试样个数，对试验结果除要计算平均值外，还需要计算离散系数。在产品设计中，仅有性能参数的平均值而没有离散系数，就无法确定该性能的离散程度，就将无法确定在一定置信度要求下，如何使用这一平均值参数。 2.3为取得供质量评定性能参数的性能试验 质量评定，可以是在生产过程中的质量检验，也可以是对产品的质量检验。进行质量评定，往往都预先设定一个合格的材料性能标准，将试验结果与这一标准相比较，以评定其质量是否合格。这种其结果用于对比的材料性能试验，应该强调的是：试验必须严格按照同一标准试验方法进行。因为任何试验方法都只有具有相对的理想或合理性(第5节中进一步说明)，不同的试验方法往往会得出不同的结果，它们之间常常不具有可对比性，最具权威的试验方法自然是国家标准试验方法。作为产品性能指标的性能数据，必须按照国家标准试
金属基复合材料的种类与性能 摘要：金属基复合材料科学是一门相对较新的材料科学，仅有40余年的发展历史。金属基复合材料的发展与现代科学技术和高技术产业的发展密切相关，特备是航天、航空、电子、汽车以及先进武器系统的迅速发展对材料提出了日益增高的性能要求，除了要求材料具有一些特殊的性能外，还要具有优良的综合性能，有力地促进了先进复合材料的迅速发展。单一的金属、陶瓷、高分子等工程材料均难以满足这些迅速增长的性能要求。金属基复合材料正是为了满足上述要求而诞生的。 关键词：金属；金属基复合材料；种类；性能特征；用途 1. 金属基复合材料的分类 1.1按增强体类型分 1.1.1颗粒增强复合材料 颗粒增强复合材料是指弥散的增强相以颗粒的形式存在，其颗粒直径和颗粒间距较大，一般大于1μm。 1.1.2层状复合材料 这种复合材料是指在韧性和成型性较好的金属基材料中含有重复排列的高强度、高模量片层状增强物的复合材料。片曾的间距是微观的，所以在正常比例下，材料按其结构组元看，可以认为是各向异性的和均匀的。 层状复合材料的强度和大尺寸增强物的性能比较接近，而与晶须或纤维类小尺寸增强物的性能差别较大。因为增强物薄片在二维方向上的尺寸相当于结构件的大小，因此增强物中的缺陷可以成为长度和构件相同的裂纹的核心。 由于薄片增强的强度不如纤维增强相高，因此层状结构复合材料的强度受到了限制。然而，在增强平面的各个方向上，薄片增强物对强度和模量都有增强，这与纤维单向增强的复合材料相比具有明显的优越性。 1.1.3纤维增强复合材料 金属基复合材料中的一维增强体根据其长度的不同可分为长纤维、短纤维和晶须。长纤维又叫连续纤维，它对金属基体的增强方式可以以单项纤维、二维织物和三维织物存在，前者增强的复合材料表现出明显的各向异性特征，第二种材料在织物平面方向的力学性能与垂直该平面的方向不同，而后者的性能基本是个向同性的。连续纤维增强金属基复合材料是指以高性能的纤维为增强体，金属或他们的合金为基体制成的复合材料。纤维是承受载荷的，纤维的加入不但大大改变了材料的力学性能，而且也提高了耐温性能。 短纤维和晶须是比较随机均匀地分散在金属基体中，因而其性能在宏观上是各向同性的；在特殊条件下，短纤维也可以定向排列，如对材料进行二次加工（挤压）就可达到。 当韧性金属基体用高强度脆性纤维增强时，基体的屈服和塑性流动是复合材料性能的主要特征，但纤维对复合材料弹性模量的增强具有相当大的作用。 1.2按基体类型分 主要有铝基、镁基、锌基、铜基、钛基、镍基、耐热金属基、金属间化合物基等复合材料。目前以铝基、镁基、钛基、镍基复合材料发展较为成熟，已在航天、航空、电子、汽车等工业中应用。在这里主要介绍这几种材料 1.2.1铝基复合材料 这是在金属基复合材料中应用最广的一种。由于铝合金基体为面心立方结构，因此具有良好的塑性和韧性，再加之它所具有的易加工性、工程可靠性及价格低廉等优点，为其在工程上应用创造了有利条件。再制造铝基复合材料时通常并不是使用纯铝而是铝合金。这主要是由于铝合金具有更好的综合性能。
航空航天复合材料技术发展现状 2008-11-25 中国复合材料在线［收藏该文章］ 材料的水平决定着一个领域乃至一个国家的科技发展的整体水平；航空、航天、空天三大领域都 对材料提出了极高的要求；材料科技制约着宇航事业的发展。 固体火箭发动机以其结构简单，机动、可靠、易于维护等一系列优点，广泛应用于武器系统及航 天领域。而先进复合材料的应用情况是衡量固体火箭发动机总体水平的重要指标之 一。在固体发动机研制及生产中尽量使用高性能复合材料已成为世界各国的重要发展目标， 目前已拓展到液体动力领域。科技发达国家在新材料研制中坚持需求牵引和技术创新相结合，做到了需求牵引带动材料技术发展，同时材料技术创新又推动了发动机水平提高的良性发展。 目前，航天动力领域先进复合材料技术总的发展方向是高性能、多功能、高可靠及低成本。 作为我国固体动力技术领域专业材料研究所，四十三所在固体火箭发动机各类结构、功能复合材料研究及成型技术方面具有雄厚的技术实力和研究水平，突破了我国固体火箭发动 机用复合材料壳体和喷管等部件研制生产中大量的应用基础技术和工艺技术难关，为我国的 固体火箭发动机事业作出了重要的贡献，同时牵引我国相关复合材料与工程专业总体水平的 提高。建所以来，先后承担并完成了通讯卫星东方红二号远地点发动机，气象卫星风云二号 远地点发动机，多种战略、战术导弹复合材料部件的研制及生产任务。目前，四十三所正在 研制多种航天动力先进复合材料部件，研制和生产了载人航天工程的逃逸系统发动机部件。 二、国内外技术发展现状分析 1、国外技术发展现状分析 1.1结构复合材料 国外发动机壳体材料采用先进的复合材料，主要方向是采用炭纤维缠绕壳体，使发动机质量比有较大提高。如美国“侏儒”小型地地洲际弹道导弹三级发动机（SICBM-1 、-2、- 3 ）燃烧室壳体由IM-7炭纤维/HBRF-55A 环氧树脂缠绕制作，IM-7炭纤维拉伸强度为 5 300MPa , HBRF-55A 环氧树脂拉伸强度为84.6MPa，壳体容器特性系数（PV/Wc ）＞3 9KM ;美国的潜射导弹“三叉戟II （D5 ）”第一级采用炭纤维壳体，质量比达0.944，壳 体特性系数43KM，其性能较凯芙拉/环氧提高30% 国外炭纤维的开发自八十年代以来，品种、性能有了较大幅度改观，主要体现在以下两个方 面：①性能不断提高，七、八十年代主要以3000MPa的炭纤维为主，九十年代初普遍使用 的IM7、IM8纤维强度达到5300MPa,九十年代末T1000纤维强度达到7000MPa,并已开始工程应用；②品种不断增多，以东丽公司为例，1983年产的炭纤维品种只有4种，至U 1995 年炭纤维品种达21种之多。不同种类、不同性能的炭纤维满足了不同的需要，为炭纤维复合材料的广泛应用提供了坚实的基础。 芳纶纤维是芳族有机纤维的总称，典型的有美国的Kevlar、俄罗斯的APMOC,均已在多 个型号上得到应用，如前苏联的SS24、SS25洲际导弹。俄罗斯的APMOC纤维生产及其应 用技术相当成熟，APMOC纤维强度比Kevlar高38%、模量高20%，纤维强度转化率已达到75%以上。PBO纤维是美国空军1970年开始作为飞机结构材料而着手研究的产品，具有刚
聚合物复合材料性能解释以及测试标准指南1．1拉伸性能 拉伸性能包括拉伸强度，弹性模量、泊松比、断裂伸长率等。对于如高压容器、高压管、叶片等产品，必须要测出聚合物复合材料的拉伸性能，才能进行产品设计及检验。 对于不同的聚合物复合材料，拉伸性能试验方法是不同。对于普通的，用国标GB/T1447进行测试；对于缠绕成型的，用国标GB/T1458进行测试；对于定向纤维增强的，用国标GB/T33541进行测试；对于拉挤成型的，用国标GB/T13096-1进行测试。使用最多的是 GB/T1447。 国标GB/T1447，对于不同成型工艺复合材料，又规定不同形状的拉伸试样，有带R型、直条型及哑铃型。使用拉伸试验机或万能试验按规定的加载速度对试样施加拉伸载荷直到试样破坏。用破坏载荷除以试样横截面面积则为拉伸强度。从测出的应力----应变曲线的直线段的斜率则为弹性模量，试样横向应变与纵向应变比为泊松比。破坏时的应变称为断裂伸长率。 单位面积上的力，称为应力，通常用MPa（兆帕）表示，1MPa相当于1N/mm2的应力。应变是单位长度的伸长量，是没有量刚（单位）的。 不同的现代复合材料其拉伸性能大不一样，以玻璃纤维增强的玻璃钢为例：1：1玻璃钢，拉伸强度为（200-250）MPa，弹性模量为（10-16）GPa；4：1玻璃钢，拉伸强度为（250-350）MPa，弹性模量为（15-22）GPa；单向纤维的玻璃钢（如缠绕），拉伸强度大于800MPa，弹性模量大于24GPa；SMC材料，拉伸强度为（40-80）MPa，弹性模量为（5-8）GPa；DMC 材料，拉伸强度为（20-60）MPa，弹性模量为（4-6）GPa。 1. 2弯曲性能 一般产品普遍存在弯曲载荷，弯曲性能是很重要的，同时，往往用弯曲性能来进行原材料，成型工艺参数，产品使用条件因素等的选择。
复合材料概论总思考题 一．复合材料总论 1.什么是复合材料？复合材料的主要特点是什么？ ①复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。 ②1）组元之间存在着明显的界面；2）优良特殊性能；3）可设计性；4)材料和结构的统一 2.复合材料的基本性能（优点）是什么？——请简答6个要点 （1）比强度，比模量高（2）良好的高温性能（3）良好的尺寸稳定性（4）良好的化学稳定性（5）良好的抗疲劳、蠕变、冲击和断裂韧性（6）良好的功能性能 3.复合材料是如何命名的？如何表述？举例说明。4种命名途径 ①根据增强材料和基体材料的名称来命名，如碳纤维环氧树脂复合材料 ②(1) 强调基体：酚醛树脂基复合材料（2）强调增强体：碳纤维复合材料 （3）基体与增强体并用：碳纤维增强环氧树脂复合材料（4）俗称：玻璃钢 4.常用不同种类的复合材料(PMC，MMC，CMC)各有何主要性能特点？ PMC MMC CMC（陶瓷基） 使用温度60~250℃400~600℃1000~1500℃ 材料硬度低高最高 强度较高较高较高 耐老化性能差中优 导热性能差好一般 耐化学腐蚀性能好差好 生产工艺难易程度成熟居中最复杂 生产成本最低居中最高 5.复合材料在结构设计过程中的结构层次分几类，各表示什么？在结构设计过程中的设计层次如何，各包括哪些内容？3个层次 答：1、一次结构：由集体和增强材料复合而成的单层材料，其力学性能决定于组分材料的力学性能、相几何和界面区的性能； 二次结构：由单层材料层复合而成的层合体，其力学性能决定于单层材料的力学性能和铺层几何三次结构：指通常所说的工程结构或产品结构，其力学性能决定于层合体的力学性能和结构几何。 2、①单层材料设计：包括正确选择增强材料、基体材料及其配比，该层次决定单层板的性能； ②铺层设计：包括对铺层材料的铺层方案作出合理安排，该层次决定层合板的性能； ③结构设计：最后确定产品结构的形状和尺寸。 6.试分析复合材料的应用及发展。 答：①20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。至60年代，在技术上臻于成熟，在许多领域开始取代金属材料。 ②随着航空航天技术发展，对结构材料要求比强度、比模量、韧性、耐热、抗环境能力和加工性能都好。针对不同需求，出现了高性能树脂基先进复合材料，标志在性能上区别于一般低性能的常用树脂基复合材料。以后又陆续出现金属基和陶瓷基先进复合材料。 ③经过60年代末期使用，树脂基高性能复合材料已用于制造军用飞机的承力结构，今年来又逐步进入其他工业领域。
高性能聚氨酯/玻纤复合材料 （GRPU） 刘锦春 青岛科技大学高分子科学与工程学院 Liujinchun2001@https://www.doczj.com/doc/935015248.html,
1、聚氨酯/玻纤复合材料简介 近年来，聚氨酯树脂以其韧性好、固化快、无苯乙烯烟雾等优点使其复合材料脱颖而出。随着人们对聚氨酯成型技术的掌握和在控制其反应性以延长其适用期方面的进步，聚氨酯已进入长期由不饱和聚酯和乙烯基酯树脂主宰的复合材料领域。在过去，聚氨酯复合材料主要是用结构反应注射法（SRIM）成型的汽车内饰件和外部件，如皮卡车箱、车底板、行李架、内门板等（聚氨酯经过发泡）。然而在近几年中，聚氨酯复合材料发展了拉挤、缠绕、真空灌注和长纤维喷射等技术，主要用不发泡的聚氨酯复合材料来制造窗框、浴缸、电灯杆和卡车、越野车的大型部件等。聚氨酯拉挤聚氨酯拉挤一般具有低粘度、中度至高度反应性、良好的冲击强度和韧性以及短梁剪切性能。与其他材料相比，用聚氨酯拉挤可产生多种效益。它可以提高制品中玻璃纤维含量而使制品强度大大提高。例如，用玻璃纤维与聚氨酯树脂拉挤窗框，所得窗框的强度比PVC窗框高8倍，其导电性比铝低40倍，因而绝缘性能好得多。同时，因为聚氨酯拉挤窗框的脆性更小，它们不会开裂而经久耐用。 高性能聚氨酯/玻璃纤维复合材料是一种以高硬度聚氨酯弹性体为基体材料,玻璃行为为增强材料,采用连续拉挤工艺生产的一种具有高强度、高模量、轻质高分子复合材料。 聚氨酯拉挤技术的产品不仅比传统材料具有更高的强度、更好的隔热保温效果，而且更轻质环保。其应用领域十分宽广，从最初的华丽浴缸，到冲浪和滑雪板，再到今天的窗框、集装箱地板等创新应用，聚氨酯复合材料已融入了我们日常生活的方方面面。 据报道，在过去的几年中，中国对于复合材料的需求已呈现逐步增长的态势。复合材料是一种高科技材料，是将几种材料的特性整合成为一种具有卓越新性能的全方位解决方案。正是因为材料的独特性能，比如轻质、高强度和刚性、以及能够帮助实现更高的成本效率和生态责任，所以聚氨酯复合材料已备受各行业的关注。尤其是在建筑和运输行业，创新的技术与应用，更是备受瞩目。 2、聚氨酯/玻纤复合材料性能特点 经过数年开发，国外聚氨酯拉挤成型已实现商业化。在聚氨酯拉挤过程中，可以使用更多的增强纤维，使制品强度大大增高。同时，由于聚氨酯本身优异的
摘要：近年来，各种复合材料制备技术日益更新，从陶瓷基复合材料、金属基复合材料到聚合物基复合材料，各种制备技术都得到了很大改善，使得复合材料的性能和应用得到了显著提高。本文综述陶瓷基复合材料、金属基复合材料、聚合物基复合材料等几种重要的研究方法以及应用。 关键词：先进，复合材料，制造技术。 正文：一·陶瓷基复合材料 工程陶瓷的开发是目前国内外甚为重视的新型材料研究领域。纯陶瓷材料因其脆性，不能满足苛刻条件下的使用要求。因此，目前广泛采取增韧技术来提高陶瓷的使用性能。纤维和晶须增韧陶瓷是一类有效的方法。用纤维来增韧陶瓷的技术是十年代以后开始的，最初是用碳纤维增强陶瓷，八十年代以来又开发了用陶瓷纤维和晶须增韧陶瓷，增韧效果不断取得进展，增韧技术也不断有所创新。连续纤维增强陶瓷基复合材料是最有前途的高温结构材料之一，以其优异的高韧性、高强度得到世界各国的高度重视。 连续纤维补强陶瓷基复合料(Continuous Fiber Reinforced Ceramic Matrix Composites，简称CFCC)是将耐高温的纤维植入陶瓷基体中形成的一种高性能复合材料。由于其具有高强度和高韧性，特别是具有与普通陶瓷不同的非失效性断裂方式，使其受到世界各国的极大关注。连续纤维增强陶瓷基复合材料已经开始在航天航空、国防等领域得到广泛应用.20世纪70年代初，科学家在连续纤维增强聚合物基复合材料和纤维增强金属基复合材料研究基础上，首次提出纤维增强陶瓷基复合材料的概念，为高性能陶瓷材料的研究与开发开辟了一个方向。随着纤维制备技术和其它相关技术的进步，人们逐步开发出制备这类材料的有效方法，使得纤维增强陶瓷基复合材料的制备技术日渐成熟。 由于纤维增强陶瓷基复合材料有着优异的高温性能、高韧性、高比强、高比模以及热稳定性好等优点，能有效地克服对裂纹和热震的敏感性[5-6]，因此，在重复使用的热防护领域有着重要的应用和广泛的市场。连续纤维增韧陶瓷基复合材料具有类似金属的断裂行为，对裂纹不敏感，不会发生灾难性破坏。其耐高温和低密度特性，使其成为发展先进航空发动机、火箭发动机和空天飞行器防热结构的关键材料。 二·金属基复合材料 金属基复合材料具有比强度高，比刚度高，耐热，耐磨，导热，导电，尺寸稳定等优点，是一种很有发展前途的新材料，金属基复合材料广泛应用于制造航空抗天零部件，也用于制造各种民用产品。 按基体分，金属基复合材料分为：铝基、镁基、钛基、锌基、铁基、铜基等金属基复合材料；按增强材料分，可分为：纤维增强金属基复合材料；其纤维有C、SiC、Si3N4、B4C、Al2O3等纤维；粒子增强金属基复合材料，增强粒子有：Al2O3、TiC、SiC、Si3N4、BN、SiC、MgO等。 纤维增强金属基复合材料的制造方法： （1）叠层加压法：工艺过程是：将金属（合金）箔片或纤维增强金属片按要求剪裁，并一层一层的进行叠层，然后加热加压进行成型和连接，一般是在真空或气体中进行。适于这种方法的材料有铝、钛、铜、高温合金，其增强纤维随需要而定。为了改善连接性能，有事在两片之间加入中间金属或在待连接表面涂覆或沉积一层中间金属。 （2）辊轧成型连接法：其主要的基材是铝、钛箔片，增强纤维主要是B、C、SiC、Si3N4等，有时在基材表面要涂覆一层低熔点的中间金属，增强纤维表面要预先浸沾铝或经物理气相沉积（PVI）、化学气相沉积（CVI）处理。 （3）钎焊法：在增强纤维与基材之间加入箔状、粉末状或膏状的钎料，经真空钎焊或保护钎焊而成。钎焊法可以制造管材、型材、叶片等。 （4）热等静压法：如图2所示，其工艺过程是：将纤维与基材进行叠层并装入一模具中，
精品文档 1．拉伸性能聚合物复合材料性能解释以及测试标准指南1 拉伸性能包括拉伸强度，弹性模量、泊松比、断裂伸长率等。对于如高压容器、高压管、 叶片等产品，必须要测出聚合物复合材料的拉伸性能，才能进行产品设计及检验。 GB/T1447 对于不同的聚合物复合材料，拉伸性能试验方法是不同。对于普通的，用国标进行测试；对于定向纤维增强的，用国标进行测试；对于缠绕成型的，用国标GB/T1458进行测试。使用最多的是进行测试；对于拉挤成型的，用国标GB/T13096-1GB/T33541 GB/T1447。 型、，对于不同成型工艺复合材料，又规定不同形状的拉伸试样，有带R 国标GB/T1447使用拉伸试验机或万能试验按规定的加载速度对试样施加拉伸载荷直到试直条型及哑铃型。应变曲线的直线样破坏。用破坏载荷除以试样横截面面积则为拉伸强度。从测出的应力----破坏时的应变称为断裂伸长试样横向应变与纵向应变比为泊松比。段的斜率则为弹性模量，率。 的应力。1N/mm2（兆帕）表示，1MPa相当于单位面积上的力，称为应力，通常用MPa 应变是单位长度的伸长量，是没有量刚（单位）的。 玻璃钢，11：不同的现代复合材料其拉伸性能大不一样，以玻璃纤维增强的玻璃钢为例：）（250-350：1玻璃钢，拉伸强度为（MPa，弹性模量为10-16）GPa；4）拉伸强度为（200-250，800MPa）15-22GPa；单向纤维的玻璃钢（如缠绕），拉伸强度大于MPa，弹性模量为（DMCGPa；弹性模量为，（5-8）40-80SMC弹性模量大于24GPa；材料，拉伸强度为（）MPa 。）GPa4-620-60材料，拉伸强度为（）MPa，弹性模量为（ 1. 2弯曲性能 往往用弯曲性能来进行原材料，弯曲性能是很重要的，同时，一般产品普遍存在弯曲载荷， 成型工艺参数，产品使用条件因素等的选择。精品文档． 精品文档 进行进行测试；对于拉挤材料，用国标GB/T13096.2 弯曲性能，一般采用国标GB/T1449 GB/T3356进行测试。测试；对于单向纤维增强的，用国标 采用当中加载的三点弯曲测试弯曲性能的试样一般是矩形截面积的长条，简称为矩形梁。 横截面积上还要承受剪切应梁的横截面的上表面承压缩应力，梁下表面承受拉伸应力，法。因此梁所承受弯曲时，其应力状态是很复杂的，破坏形式也是多种力，中性层剪应力最大，试验方法和试样尺寸同样也很敏原材料品种、性能及成型工艺参数对弯曲性能很敏感，的。）有l/h感，为了达到材料弯曲破坏，国标对试样的跨（跨度或支距）高（试样厚度）比（。l/h≥16，对于单向纤维增强的材料，要求l/h≥32一定要求，一般要求 1.1由于弯曲性能的复杂性及对各因素的敏感性，对于上述不同材料的弯曲性能，或大于 节中的拉伸性能。在正常成型工艺情况下，一般弯曲强度略大于1.1节中拉伸性能，或小于拉伸强度，弯曲弹性模量略小于拉伸弹性模量。 压缩性能．3 1 是不能承受压缩力的，当聚合其本身很柔软，增强纤维或织物，只能承受很大的拉伸力， 因物复合材料承受压缩载荷时，是靠聚合物基体把增强纤维或织物粘结成整体时才能承受。成型工艺、二者的界面等的关系很此，聚合物复合材料的压缩性能与聚合物的品种、性能、有的甚同一种复合材料的压缩性能变化也很大。一般高温高压成型的压缩性能要高，密切，压缩强度略比拉伸强一般情况弹性模量，压缩的与拉伸的相差的极小，至于高于拉伸性能。度低，特别是室温固化，成型工艺质量欠佳的材料，压缩强度要比拉伸强度低得多。 1010×棱型或35×10×10（mm）30×GB/T1448压缩性能，一般用国标进行测试。标准试样
8 高性能复合材料发展现状与发展方向 8.1 国内复合材料发展现状与发展方向 复合材料学界较普遍认为我国复合材料发展中亟待研究解决下列问题： （1）在发展复合材料新品种的同时，注意发展复合材料构件的制造技术，特别是先进制造技术； （2）在研究复合材料构件无损检测方法的同时，加紧研究制定无损评价标准。 其中有五个问题是研究重点： ①增强纤维的研制、生产与供应； ②复合材料低成本生产技术； ③新工艺、新设备的研制与发展； ④复合材料生产环境及回收利用； ⑤国际大环境与市场经济条件下我国复合材料发展的对策。 8．1．1 航天功能复合材料的现状与展望 （1）引言 《美国国防部关键技术计划》指出：“下一代复合材料结构的研究将侧重于材料的多功能性能方面”。 20世纪90年代初、中期，美国用于这方面的研究经费为（1.7~1.8）亿美元/年。 功能复合材料的成功应用，使先进战略导弹弹头的有效载荷与结构重量之比大幅度提高（达到4:1），并实现了小型化、被动滚控和强突防。同时具有全天候能力和百米级命中精度。 （2）航天高技术对功能复合材料的要求 1）军事对抗要求 航天高技术对功能复合材料的军事对抗要求包括： ①生存性（全天候、突防、隐身、探测—透波）； ②小型化、轻质化（结构—功能一体化、多功能一体化）； ③高精度（稳定外形）。 2）环境要求 航天高技术对功能复合材料的环境要求（即生存性要求）包括： ①防热； ②抗热应力； ③抗侵蚀； ④耐空间原子氧； ⑤耐高低温交变； ⑥耐空间辐射 ⑦阻尼减震。 （3）航天功能复合材料的研究方向与主要研究内容 航天功能复合材料的研究方向包括：防热功能复合材料、透波和多功能复合材料、功能复合材料的加工技术和功能复合材料测试评价技术。 ①防热功能复合材料主要研究内容 防热功能复合材料的研究内容主要包括:先进碳/碳复合材料技术、先进碳/酚醛防热复合材料技术、低成本、碳/碳复合材料、新型防热复合材料探索和防热复合材料修补技术； 探索研究防热复合材料现场诊断与损伤预警。 ②透波、多功能复合材料主要研究内容
聚合物复合材料性能解释以及测试标准指南 1．1拉伸性能 拉伸性能包括拉伸强度，弹性模量、泊松比、断裂伸长率等。对于如高压容器、高压管、叶片等产品，必须要测出聚合物复合材料的拉伸性能，才能进行产品设计及检验。 对于不同的聚合物复合材料，拉伸性能试验方法是不同。对于普通的，用国标GB/T1447进行测试；对于缠绕成型的，用国标GB/T1458进行测试；对于定向纤维增强的，用国标GB/T33541进行测试；对于拉挤成型的，用国标GB/T13096-1进行测试。使用最多的是 GB/T1447。 国标GB/T1447，对于不同成型工艺复合材料，又规定不同形状的拉伸试样，有带R型、直条型及哑铃型。使用拉伸试验机或万能试验按规定的加载速度对试样施加拉伸载荷直到试样破坏。用破坏载荷除以试样横截面面积则为拉伸强度。从测出的应力----应变曲线的直线段的斜率则为弹性模量，试样横向应变与纵向应变比为泊松比。破坏时的应变称为断裂伸长率。 单位面积上的力，称为应力，通常用MPa（兆帕）表示，1MPa相当于1N/mm2的应力。应变是单位长度的伸长量，是没有量刚（单位）的。 不同的现代复合材料其拉伸性能大不一样，以玻璃纤维增强的玻璃钢为例：1：1玻璃钢，拉伸强度为（200-250）MPa，弹性模量为（10-16）GPa；4：1玻璃钢，拉伸强度为（250-350）MPa，弹性模量为（15-22）GPa；单向纤维的玻璃钢（如缠绕），拉伸强度大于800MPa，弹性模量大于24GPa；SMC材料，拉伸强度为（40-80）MPa，弹性模量为（5-8）GPa；DMC 材料，拉伸强度为（20-60）MPa，弹性模量为（4-6）GPa。 1. 2弯曲性能 一般产品普遍存在弯曲载荷，弯曲性能是很重要的，同时，往往用弯曲性能来进行原材料，成型工艺参数，产品使用条件因素等的选择。 弯曲性能，一般采用国标GB/T1449进行测试；对于拉挤材料，用国标GB/T13096.2进行
SMC复合材料特性 SMC复合材料,SMC复合材料是Sheet molding compound的缩写，翻译成中文是片状模塑料。主要原料由SMC专用纱、不饱和树脂、低收缩添加剂、填料及各种助剂组成，是树脂基复合材料的一种，它在20世纪60年代初首先出现在欧洲，在1965年左右，美、日相继发展了这种工艺。我国于80年代末，引进了国外先进的SMC材料生产线和生产工艺。纤维增强不饱和聚酯箱体材料采用SMC复合材料具有以下优点: 1、电性能好 用于制造电器产品的纤维增强聚酯材料有如下的电性能： 绝缘电阻（浸水24h）：1.0x10 MΩ 耐电弧：180s 耐漏电起痕指数：≥600v 绝缘防护和抗爬电指标符合DIN/VDE相关标准。这种材料不仅具有极佳的电绝缘性，而且在高频下亦能保持良好的介电性能，不受电磁作用，不反射电磁波。这些性能远非金属材料所能相比。 2、耐化学腐蚀 纤维增强聚酯材料具有很好的耐酸、稀碱、盐、有机溶剂、海水等腐蚀的特性，而金属材料不耐酸、不耐海水腐蚀。 3、轻质高强 比强度和比模量是衡量材料承载能力的指标之一，纤维增强聚酯材料的比模量与钢材相当，但其比强度可达到钢材的4倍。 4、抗疲劳性能好 纤维增强聚酯材料的拉伸强度略好于钢材，钢材及大多数金属材料的抗疲劳极限是其拉伸强度的40%-50%，而纤维增强的复合材料的抗疲劳极限普遍高于这一数值，最高的可达到70%-80%。 5、缺口敏感性 当构件超载并有少量纤维断裂时，载荷迅速分配在未破坏的纤维上重新达到力学平衡。这是金属构件不能相比的。 6、热导率低、膨胀系数小 在有温差时所产生的热导率低，是隔热应用的良好材料，热膨胀系数比金属小的多。 7、优异的耐紫外线抗老化性能 在非金属材料中，纤维增强聚酯材料有着优秀的抗老化性能。经过抗老化性能测试表明，使用地点不同，所处气候带不同，其表面最大老化厚度为20年小于50μm。大多数箱体的最小厚度为5mm，小于箱体厚度的1%，因此对箱体的机械性能没有明显的影响。令外我公司采取了一种特殊的耐紫外线表面处理工艺，更加强化了其耐老化性能。 8、使用寿命长
新型复合材料的发展与应用复合材料是应现代科学技术发展而涌现出的一类具有极大生命力的新材料，它们均由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合起来而得到的一种多相固材料。复合材料区别于单一材料的显著特征是材料性能的可设计性，即经过选择性设计和加工，通过各组分性能间的相互补充，可获得新的优良性能。 生活中有许许多多的复合材料，传统的复合材料有钢筋混凝土，玻璃钢鱼竿、一体成型的鞋子、用于开关绝缘的合成树脂等。新型复合材料是具有更高性能的材料，具有比强度高、比模量高、密度低等，它包括用碳、芳纶、瓷等纤维和晶体等高性能增强体与耐热性好的热固性和热塑性树脂基构成的高性能聚合物复合材料。 人类在远古时代就从实践中认识到，可以根据用途需要，组合两种或多种材料，利用性能优势互补，制成原始的复合材料。所以，复合材料既是一种新型材料，也是一种古老的材料。复合材料的发展历史，可以从用途、构成、功能，以及设计思想和发展研究等，大体上分为古代复合材料和现代复合材料两个阶段。 古代复合材料在东郊半坡村仰韶文化遗址，发现早在公元前2000年以前，古代人已经用草茎增强土坯作住房墙体材料。 在金属基复合材料方面，中国也有高超的技艺。最具代表性的如越王剑，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。 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。。 到了19世纪，两次工业革命的进行，天然聚合物的性能已经不能满足工业发展对材料性能的需要。工业革命的进行、经济实力的迅速发展，带动科学技术巨大发展，不同于天然材料的现代复合材料应运而生。而真正现代意义上的复合材料最早出现在1847年。许许多多的科学家为复合材料的发展做出了重大贡献。 1847年瑞典化学家Berzelius，这位现代化学的奠基人之一，首次在实验室发明了饱和聚酯。 1894年Vorlander在实验室着手对乙二醇马来酸的研究工作，成为记录在案最早的一位研究不饱和聚酯树脂的化学家。 1920年先锋人物Wallace Carothers开始对乙二醇与不饱和脂肪酸合成的聚酯的研究工作。 1922年首个聚酯树脂被研发成功。 1930年末研究人员Bradley，Kropa和Johnson三人共同研究不饱和聚酯的固化情况，在报告中提高，固化后，它们可以分为可熔性和不可溶性（热固性）。 1935年欧文斯科宁（Owens Corning）首次引入玻璃纤维 1941年不饱和聚酯首次投入美国的压铸商业市场 1942年美国橡胶公司开发出玻璃纤维增强聚酯树脂作为基体的复合材料。 1946年船艇制造商开始意识到纤维增强复合材料为整个工业带来了何种变革，在这年中首个复合材料船身的游艇在美国建成，还首次引入了冷固化系统。 1950年早期闭模工艺开发完成。
国内外高性能复合材料发展概况 2004-06-24 https://www.doczj.com/doc/935015248.html,来源: 作者:佚名点击数：2406次 玻璃市场将缓慢复苏 | 2015年中国有望进入光伏平价消费时代 | 玻璃：需求渐缓，价格逐稳 由于高性能复合材料包含于整个复合材料之中，且高性能是相对而言的，因此叙述国内外发展概况宜论述整个复合材料为好。复合材料根据基体种类可分为树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、水泥基复合材料等。 一、树脂基复合材料树脂基复合材料是最先开发和产业化推广的，因此应用面最广、产业化程度最高。根据基体的受热行为可分为热塑性复合材料和热固性复合材料。 1、热固性树脂基复合材料热固性树脂基复合材料是指以热固性树脂如不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基酯树脂等为基体，以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等为增强材料制成的复合材料。 树脂基复合材料自1932年在美国诞生之后，至今已有近70年的发展历史。1940～1945年期间美国首次用玻璃纤维增强聚酯树脂、以手糊工艺制造军用雷达罩和飞机油箱，为树脂基复合材料在军事工业中的应用开辟了途。1944年美国空军第一次用树脂基复合材料夹层结构制造飞机机身、机翼；1946年纤维缠绕成型在美国获得专利；1950年真空袋和压力袋成型工艺研究成功并试制成功直升飞机的螺旋桨；1949年玻璃纤维预混料研制成功，利用传统的对模法压制出表面光洁的树脂基复合材料零件；20世纪60年代美国用纤维缠绕工艺研制成功"北极星A"导弹发动机壳体。为了提高手糊成型工艺的生产率，在此期间喷射成型工艺得到了发展和应用，使生产效率提高了2－4倍。1961年德国研制成功片状模塑料（SMC），使模压成型工艺达到新水平（中压、中温、大台面制品）；1963年树脂基复合材料板材开始工业化生产，美、法、日等国先后建起了高产量、大宽幅连续生产线，并研制成功透明复合材料及其夹层结构板材；1965年美国和日本用SMC压制汽车部件、浴盆、船上构件等；拉挤成型工艺始于20世纪50年代，60年代中期实现了连续化生产，除棒材外还生产细管、方形、工字形、槽形等型材，到了70年代，拉挤技术有了重大突破，目前美国生产拉挤成型机组最先进，其制品断面达76×20cm2，并设计有环向缠绕机构；进入70年代，树脂反应注射成型（RRIM）研究成功，改善了手糊工艺，使产品两面光洁，已用于生产卫生洁具、汽车零件等。70年代初热塑性复合材料得到发展，其生产工艺主要是注射成型和挤出成型，只用于生产短纤维增强塑料。1972年美国PPG公司研制成功玻璃纤维毡增强热塑性片状模塑料（GMT），1975年投入生产，其最大特点是成型周期短，废料可回收利用。80年代法国研究成功湿法生产热塑性片状模塑料（GMT）并成功地用于汽车制造工业。离心浇铸成型工艺于20世纪60年代始于瑞士，80年代得到发展，英国用此法生产10m。长复合材料电线杆，而用离心法生产大口径压力管道用于城市给水工程，技术经济效果十分显著。到目前为止，树脂基复合材料的生产工艺已有近20种之多，而且新的生产工艺还在不断的出现。
复合材料的种类及特点 用塑性材料将另一种高强度的纤维按受力方向粘接在一起，以获得一定的综合性能，这种材料则被称为复合材料。但是在近年来复合材料的定义又有了更广泛的含义。由两种或两种以上的材料复合在一起，并获得了新性能的材料都可以称其为复合材料。基体一般为一种连续相的材料，它把纤维或者是粒子等等的增强材料固结成为一个整体，所以在不同的基体和不同的增强材料下可以组成不同类型的复合材料。复合材料的分类方法有四种:第一种则是利用构成材料进行分类;第二种则是按照复合性质进行分类;第三种则是利用复合效果进行分类;第四种则是按照结构特点进行分类。通过这四种不同的分类方法可以将制备成型的复合材料进行有规律的分类。在我国复合材料拥有良好的发展空间，其首要的原因则是由于能源的短缺，不少陆地资源陆续出现枯竭的现象，同时随着社会的进步和发展所带来的工业化发展和人口急剧增加都会造成环境恶化等严重的问题;另一方面人们将步入高度的信息化社会，同时伴随着人们生活质量的提高。最后是我国国防事业的大力发展，在这些方面上都提供了复合材料发展的机遇。在复合材料领域中，由高比强度、比模量的高性能纤维作为增强体的树脂基复合材料被称为先进树脂基复合材料，它一直是发达国家对复合材料应用和研究的主体。先进树脂基复合材料具有比强度和比刚度高，可设计性强，抗疲劳断裂性能好，耐腐蚀，结构尺寸稳定性好以及便于大面积整体成形的独特优点，充分体现了集结构承载和功能于一身的鲜明特点。所以在研究领域发展先进树脂基复合材料成为至关重要的一项课题。 先进树脂基复合材料中包含有热固性树脂基复合材料和热塑性树脂基复合材料。其中热固性树脂基体在制备过程中产生交联反应，在理想的交联反应中不但能形成体型交联结构，而且在交联反应中能形成附加的刚性环结构，大大提高了热固性复合材料在极端恶劣环境下的使用，所以在大多数己经成型的研究中热固性树脂己经成为主要的研究对象，其在航空航天领域、能源工业方面、电子工业方面、体育日用品方面、建筑结构工程方面都做出了杰出的贡献。 热固性树脂复合材料的基体主要分为以下几种类型。 （1）环氧树脂(EP)基体:综合性能优异，工艺性好，价格较低，粘结力强，稳定性好目前依然是在各个领域中应用最广泛的树脂基体。但是由于环氧树脂基体还存在韧性不足耐湿耐热性能比较差，在制备预浸料的储存上时间较短，所以要在解决这些不足的基础上对环氧树脂
聚合物复合材料性能及 测试标准 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】
聚合物复合材料性能解释以及测试标准指南 1．1 拉伸性能包括拉伸强度，弹性模量、泊松比、断裂伸长率等。对于如高压容器、高压管、叶片等产品，必须要测出聚合物复合材料的拉伸性能，才能进行产品设计及检验。 对于不同的聚合物复合材料，拉伸性能试验方法是不同。对于普通的，用国标GB/T1447进行测试；对于缠绕成型的，用国标GB/T1458进行测试；对于定向纤维增强的，用国标GB/T33541进行测试；对于拉挤成型的，用国标GB/T13096-1进行测试。使用最多的是GB/T1447。 国标GB/T1447，对于不同成型工艺复合材料，又规定不同形状的拉伸试样，有带R型、直条型及哑铃型。使用拉伸试验机或万能试验按规定的加载速度对试样施加拉伸载荷直到试样破坏。用破坏载荷除以试样横截面面积则为拉伸强度。从测出的应力----应变曲线的直线段的斜率则为弹性模量，试样横向应变与纵向应变比为泊松比。破坏时的应变称为断裂伸长率。 单位面积上的力，称为应力，通常用MPa（兆帕）表示，1MPa相当于1N/mm2的应力。应变是单位长度的伸长量，是没有量刚（单位）的。 不同的现代复合材料其拉伸性能大不一样，以玻璃纤维增强的玻璃钢为例：1：1玻璃钢，拉伸强度为（200-250）MPa，弹性模量为（10-16）GPa；4：1玻璃钢，拉伸强度为（250-350）MPa，弹性模量为（15-22）GPa；单向纤维的玻璃钢（如缠绕），拉伸强度大于800MPa，弹性模量大于 24GPa；SMC材料，拉伸强度为（40-80）MPa，弹性模量为（5-8）GPa；DMC材料，拉伸强度为（20-60）MPa，弹性模量为（4-6）GPa。
复合材料力学性能表征(characterization of mechanical properties of composites) 力学性能包括拉伸、压缩、弯曲、剪切、冲击、硬度、疲劳等，这些数据的取得必须严格遵照标准。试验的标准环境条件为：温度23℃±2℃，相对湿度45％～55％，试样数量每项试验不少于5个。 此检测方法适用于树脂基复合材料，金属基复合材料力学性能可参考此方法进行。 拉伸拉伸试验是对尺寸符合标准的试样，在规定的试验速度下沿纵轴方向施加拉伸载荷，直至其破坏。通过拉伸试验可获得如下材料的性能指标： 式中P为最大载荷，N；b，h分别为试样的宽度和厚度，mm。 式中△L为试样破坏时标距L0内的伸长量，mm；L0为拉伸试样的测量标距，mm。 拉伸弹性模量Et 式中△P为载荷一形变曲线上初始直线段的载荷增量，N；△L为与△P相对应的标距L0内的变形增量，mm。 由于复合材料的各向异性，特别是用单向预浸带做的复合材料通常同时测以下项目： σL：∥纤维方向的拉伸强度； σT：⊥纤维方向的拉伸强度； EL：∥纤维方向的拉伸模量； ET：⊥纤维方向的拉伸模量。 应力-应变曲线记录拉伸过程中应力-应变变化规律的曲线，用于求取材料的力学参数和分析材料拉伸破坏的机制。 压缩对标准试样的两端施加均匀的、连续的轴向静压加载荷，直至试样破坏，以获得有关压缩性能的参数，若压缩试验中试样破坏或达最大载荷时的压缩应力为P(N)，试样横截面积为 F(mm2)，则压缩强度σc为：
由压缩试验中应力-应变曲线上初始直线段的斜率，即应力与应变之比，可求出压缩弹性模量(MPa)。 由于复合材料的各向异性，特别是用单向预浸带做的复合材料通常同时测 σL：∥纤维方向的压缩强度； σT：⊥纤维方向的压缩强度； EL：∥纤维方向的压缩模量； ET：上纤维方向的压缩模量。 弯曲复合材料在弯曲试验中受力状态比较复杂，拉、压、剪、挤压等力同时对试样作用，因而对成型工艺配方，试验条件等因素的敏感性较大。用弯曲试验作为筛选试验是简单易行的方法。 复合材料的弯曲试验一般采用三点加载简支梁法，即将标准试样放在两支点上，在中间施加载荷，使试样变形直至破坏。材料的弯曲强度σ f为： 式中P为破坏载荷，N(或挠度为1.5倍试样厚度时的载荷)；l为跨度，mm；b，h分别为试样 的宽度和厚度，mm。 弯曲弹性模量Ef是指比例极限内应力与应变的比值，可按下式计算： 式中△P为载荷，N(或挠度曲线上使直线段产生弯曲的载荷增量)；△f为与△P对应的试样跨 距中点处的挠度增量。 剪切复合材料的特点之一是层间剪切强度低，并且层问剪切形式复杂，因此剪切试验对于复合材料的质量控制特别重要。层问剪切强度测试方法有直接剪切法和短梁弯曲法等。 (1)直接剪切法。试样的形式和尺寸如图，对试样的A、C面以一定的加载速度施加剪切，直至 试样破坏。试样破坏时单位面积上所承受的载荷值为层间剪切强度τs。 式中Pb为破坏载荷，N；b，h分别为受剪面的宽度和高度，mm。 (2)短梁弯曲法。本方法用来测定单向纤维增强树脂复合材料平板的层间剪切强度，采用短梁 三点弯曲法。试样厚度h=2～5mm，宽度b=6.0mm±0.5mm，跨度l=5h，试样长度L=1+10mm。层间剪切强度τs。按下式计算：