1.1 複合材料的發展概況
第一代：2023年到2023年，玻璃纖維增強塑料；
第二代：2023年到2023年，先進複合材料的發展時期；
第三代：2023年到2023年，纖維增強金屬基複合材料；
***：2023年以後，多功能複合材料。
縱觀複合材料的發展過程，可以看到：
早期發展出現的複合材料，由於效能相對比較低，生產量大，使用面廣，可稱之為常用複合材料。後來隨著高技術發展的需要，在此基礎上又發展出效能高的先進複合材料。
什麼是複合材料 ? (判斷)
1、複合材料是由兩種或兩種以上物理和化學性質不同的物質組合而成的一種多相固體材料。
複合材料＝基體(連續相)＋增強材料(分散相)
2、用經過選擇的、含一定數量比的兩種或兩種以上的組分（或稱組元），通過人工復合、組成多相、且各相之間有明顯介面的、具有特殊效能的固體材料
1.3 複合材料的命名（填空、選擇、名解）
（1）強調基體時以基體材料的名稱為主
如樹脂基複合材料、金屬基複合材料、陶瓷基複合材料等。
（2）強調增強體時以增強體材料的名稱為主
如玻璃纖維增強複合材料、碳纖維增強複合材料、陶瓷顆粒增強複合材料等。
（3）基體材料名稱與增強體材料並用。
用來表示某一種具體的複合材料，增強體材料+基體材料
例如：「玻璃纖維環氧樹脂複合材料」，或簡稱為「玻璃/環氧複合材料」。
碳纖維和金屬基體構成的複合材料叫「金屬基複合材料」，「碳/金屬複合材料」。
碳纖維和碳構成的複合材料叫「碳/碳複合材料」。
mmc金屬基複合材料，frp纖維增強塑料，玻璃纖維/環氧gf/epoxy, 或g/ep(g-ep)
1.4 複合材料的分類
按增強材料形態分類：連續纖維複合材料、短纖維複合材料、粒狀填料複合材料、編織複合材料、其他: 層疊、骨架、塗層、片狀、天然增強體
按增強纖維種類分類：玻璃纖維複合材料、碳纖維複合材料、有機纖維複合材料、金屬纖維複合材料、陶瓷纖維複合材料、混雜複合材料。
按基體材料分類：聚合物基複合材料、金屬基複合材料、無機非金屬基複合材料
按材料作用分類：結構複合材料、功能複合材料、基體材料、增強體材料
同質複合材料：增強材料和基體材料屬於同種物質，如碳/碳複合材料。
異質複合材料：前面提及的複合材料多屬此類。
1.5 複合材料的基本效能
複合材料的特點：
1.可綜合發揮各種組成材料的優點，使一種材料具有多種效能，具有天然材料所沒有的效能；
2.可按對材料效能的需要進行材料設計和製造；
3.可製成所需的任意形狀的產品。
複合材料效能的影響因素：取決於增強相的效能、含量及分布狀況，基體相的效能、含量，以及它們之間的的介面結合、成型工藝、結構設計等。
複合材料的效能是根據使用條件進行設計的。
（1）使用溫度和材料硬度：樹脂基： 60～250c；金屬基： 400～ 600c；陶瓷基： 1000～1500c。
硬度：陶瓷基》金屬基》樹脂基。
（2）力學效能：從強度方面來講，三類複合材料都可獲得較高的強度。
（3）耐老化效能：陶瓷基》金屬基》樹脂基。
（4）導熱性能：金屬基： 50 ～ 65w/(m·k)；陶瓷基：
0.7 ～ 3.5w/(m·k)；樹脂基：
0.35 ～ 0.45w/(m·k)。
（5）耐化學腐蝕性能：一般來講陶瓷基和樹脂基複合材料優於金屬基複合材料。
（6）生產工藝和成本高低：陶瓷基》金屬基》樹脂基。
1、複合材料的三個結構層次：（考）
從分析的角度上，複合材料與均質各向同性材料的差別主要是它的各向異性和非均質性，此差別是屬於物理方面的
複合材料的應用
● 航空航天、**—在力學耐高溫方面滿足要求，同時減輕重量，節省能源
● 資訊電子、生物方面－光、磁、電效能、生物相容性
● 生活方面，提高安全性合和舒適度—隔音，絕熱、抗振
● 節約能源、開發能源方面—重量輕、耐腐蝕性好，壽命長
● 海洋資源開發方面—耐腐蝕好，力學效能好
● 環境方面－耐腐蝕性好，可以變廢為寶
第二章、複合材料的基體材料
選擇基體的原則
金屬基體材料結構複合材料的基體
功能複合材料的基體
● 選擇基體的原則（考）：(1)金屬基複合材料的使用要求;(2)金屬基複合材料組成特點;(3)基體金屬與增強物的相容性。
金屬基體材料：al、mg、ti、ni、cu、fe、zn、pb及其合金，金屬間化合物（tial、nial等）。
1、金屬基複合材料的使用要求（考）
金屬基複合材料構件的使用效能要求是選擇金屬基體材料最重要的依據。
（1）航天航空：高比強度和比模量以及尺寸穩定性；選輕金屬，al、mg及其合金
（2）高效能發動機：高比強度和比模量，耐高溫效能；選ti、ni及其合金
（3）汽車發動機：耐熱、耐磨、導熱、成本低廉；選al合金
（4）積體電路：高導熱、低膨脹；選ag、cu、al
2、金屬基複合材料組成特點——（連續與非連續增強複合材料）
（1）連續纖維增強的複合材料
基體的主要作用應是以充分發揮增強纖維的效能為主，基體本身應與纖維有良好的相容性和塑性，而並不要求基體本身有很高的強度。選用塑性較好的基體。
（2）非連續增強（顆粒、晶須、短纖維）的複合材料
基體是主要承載物，基體的強度對複合材料具有決定性的影響。選用高強度合金作為基體。
3、基體金屬與增強物的相容性
化學性質穩定，潤濕性好，膨脹係數差要小，以確保兩相介面具有足夠的結合力；盡可能在金屬基複合材料成形過程中抑制介面反應。
● 結構複合材料的基體（考）：輕金屬基體、耐熱合金基體
1. 用於450℃以下的輕金屬基體：鋁、鎂及其合金
（連續纖維增強mmc：一般選用純鋁或含合金元素少的單相鋁合金；顆粒、晶須增強mmc：則選用具有高強度的鋁合金。）
2. 用於450-700℃的複合材料的金屬基體：鈦及其合金
（鈦合金相對密度小、耐腐蝕、耐氧化、強度高。可在450-700 ℃使用。sic/ti製成的葉片和傳動軸等零件可用於高效能航
空發動機。）
3. 用於1000℃以上的高溫複合材料的的金屬基體：鎳基、鐵基耐熱合金和金屬間化合物
（w/ni合金高溫永續性能和高溫蠕變效能，一般可提高1-3倍，主要用於高效能發動機葉片等重要零件）
● 功能複合材料的基體
主要的金屬基體是al及其合金、cu及其合金、ag、pb、zn等。
電子封裝：al和cu。
耐磨零部件：al、mg、zn、cu、pb等金屬及合金。
集電和電觸頭：al、cu、ag及合金。
陶瓷基體材料特點：優異的耐高溫性質、與纖維或晶須之間有良好的介面相容性以及較好的工藝效能
常用的陶瓷基體主要包括：玻璃、玻璃陶瓷、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷等。
氧化物陶瓷：a1203，mgo，sio2，zro2，莫來石(3a12o3·2sio2)等。
非氧化物陶瓷：氮化物、碳化物、硼化物和矽化物。
2.2.1 陶瓷材料發展歷史及概念內涵
傳統陶瓷：是採用粘土及其天然礦物質經粉碎加工、成型、燒結等過程制得，如日用陶瓷、建築陶瓷、電瓷，其主要原料是矽酸鹽礦物，所以歸屬於矽酸鹽類材料。
特種陶瓷：高溫陶瓷、介電陶瓷、壓電陶瓷、高導熱陶瓷、高耐腐蝕陶瓷，所用材料不侷限於天然礦物，而是擴大到經過人工提純加工或合成的化工材料。
現代陶瓷：是以特種陶瓷為基礎由傳統陶瓷發展起來的又具有與傳統陶瓷不同的鮮明特點的一類新型陶瓷。它早已超出傳統陶瓷的概念和範疇，是高新技術的產物
2.2.2 陶瓷的分類
1. 按化學成分分類
1 氧化物陶瓷：al2o3、sio2、mgo、zro2、ceo2、cao、cr2o3及莫萊石（3al2o3·3sio4）和尖晶石（mgal2o3）等，這類cmc避免在高溫、高應力環境下使用，因為al2o3、 zro2的抗熱震性差、 sio2高溫下容易發生蠕變和相變。
2 碳化物陶瓷：一般具有比氧化物陶瓷更高的熔點。最常用的是sic、wc、b4c、tic，製備過程應有氣氛保護；耐熱溫度約為900—1000℃
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