工程化学教案 第八章 ②基体与增强材料分子间应容易形成新的键合。具有一定的塑性和韧性。③基体与增强 材料间应有高而适度的结合强度，热膨胀性能相协调。④增强材料有合理的含量、尺寸 和分布。本节只介绍其中重要的两大类 二、颗粒增强复合材料 这类材料是由基材和均匀分布于其中的一种或几种金属或非金属颗粒组成的，它在 新材料中占有重要地位。分散的颗粒可起改善基材特性和增强整体作用。一般说，颗粒 所占的体积分数大于20%的材料称为颗粒增强复合材料，含量较少时，则称弥散强化材 料。粒子直径一般在0.01一0.1μm范围时增强效果最好：粒径过大(>0.1μm)容易引 起应力集中而使强度降低：粒径过小(<0.01μm=,则近于固溶体结构，不起颗粒增强 作用。颗粒增强复合材料中，基体主要承受载荷，而增强粒子会阻碍基体塑性变形（金 属基体)或分子链运动（高聚物基体）。下面介绍其中的两类：1.颗粒增强有机高聚物： 将各种物质颗粒以填料的形式加到塑料（树脂）、橡胶中而使后者改性、增强。2。金 属陶瓷：是以金属颗粒分散于陶瓷基体形成的复合材料。这种材料兼有金属的韧性和抗 弯性、陶瓷的高硬度、耐高温和抗氧化的特点，称为金属陶瓷。它作为机械强度高，耐 磨和抗蚀性优越的材料，用于汽轮机叶片，切削刀具、火箭喷嘴，轴承和高温无润滑件 等重要零部件。金属陶瓷的制备方法与普通陶瓷相似。一般将原料制成极细的粉末， 经加压成型再高温烧结成型。其中烧结又有热压、热等静压和电火花烧结等新技术的发 展。 三、纤维增强复合材料 这类材料中纤维状的材料作为填料，以起增强的作用。1，纤维增强塑料(FR即) 20世纪40年代初，出现了以合成树脂为黏结剂，以玻璃纤维（或其加工品，如玻璃布）为增 强剂的玻璃纤维增加塑料。热塑性与热固性树脂都可作黏结剂而有热塑和热固性树脂与玻璃 纤维的复合材料，通称玻璃钢。这是工程中的第一代复合材料。玻璃钢质轻、比强度高，且 耐蚀、耐辐射，容易成型，成本较低。因此，在汽车、轮船、飞机、石油化工、体有器材和 生活用具等方面得到了广泛应用。但其弹性模量小，只有钢的1/10，于是60年代后出现了 高强度、高模量的碳纤维、碳化硅纤维以及芳纶纤维为增强剂的第二代复合材料。碳纤维 重量轻、强度高、刚性好，耐腐蚀，且可与树脂、金属、陶瓷等复合，因此碳纤维复合材料 工程化学教案 第八章 • • 35 ②基体与增强材料分子间应容易形成新的键合。具有一定的塑性和韧性。③基体与增强 材料间应有高而适度的结合强度，热膨胀性能相协调。④增强材料有合理的含量、尺寸 和分布。本节只介绍其中重要的两大类。 二、 颗粒增强复合材料 这类材料是由基材和均匀分布于其中的一种或几种金属或非金属颗粒组成的，它在 新材料中占有重要地位。分散的颗粒可起改善基材特性和增强整体作用。一般说，颗粒 所占的体积分数大于 20％的材料称为颗粒增强复合材料，含量较少时，则称弥散强化材 料。粒子直径一般在 0.01—0.1μm 范围时增强效果最好；粒径过大(＞0.1μm)容易引 起应力集中而使强度降低；粒径过小(＜0.01μm＝，则近于固溶体结构，不起颗粒增强 作用。 颗粒增强复合材料中，基体主要承受载荷，而增强粒子会阻碍基体塑性变形(金 属基体)或分子链运动(高聚物基体)。下面介绍其中的两类： 1. 颗粒增强有机高聚物： 将各种物质颗粒以填料的形式加到塑料(树脂)、橡胶中而使后者改性、增强。 2. 金 属陶瓷：是以金属颗粒分散于陶瓷基体形成的复合材料。这种材料兼有金属的韧性和抗 弯性、陶瓷的高硬度、耐高温和抗氧化的特点，称为金属陶瓷。它作为机械强度高，耐 磨和抗蚀性优越的材料，用于汽轮机叶片，切削刀具、火箭喷嘴，轴承和高温无润滑件 等重要零部件。 金属陶瓷的制备方法与普通陶瓷相似。一般将原料制成极细的粉末， 经加压成型再高温烧结成型。其中烧结又有热压、热等静压和电火花烧结等新技术的发 展。 三、 纤维增强复合材料 这类材料中纤维状的材料作为填料，以起增强的作用。 1. 纤维增强塑料（FRP） 20 世纪 40 年代初，出现了以合成树脂为黏结剂，以玻璃纤维(或其加工品，如玻璃布)为增 强剂的玻璃纤维增加塑料。热塑性与热固性树脂都可作黏结剂而有热塑和热固性树脂与玻璃 纤维的复合材料，通称玻璃钢。这是工程中的第一代复合材料。玻璃钢质轻、比强度高，且 耐蚀、耐辐射，容易成型，成本较低。因此，在汽车、轮船、飞机、石油化工、体育器材和 生活用具等方面得到了广泛应用。但其弹性模量小，只有钢的 1/10，于是 60 年代后出现了 高强度、高模量的碳纤维、碳化硅纤维以及芳纶纤维为增强剂的第二代复合材料。 碳纤维 重量轻、强度高、刚性好，耐腐蚀，且可与树脂、金属、陶瓷等复合，因此碳纤维复合材料