复合材料复合理论.ppt

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1、 材料特种制备与加工研究部材料特种制备与加工研究部 Division of Special Fabrication and Process of Materials主要内容 1、物理性能的复合法则 1.1加和（平均）特性 1.2乘积（传递）特性 1.3结构敏感特性 材料特种制备与加工研究部材料特种制备与加工研究部 Division of Special Fabrication and Process of Materials1 物理性能的复合法则 对于复合材料，最引人注目的是其高比强度、高比弹性模量等力学性能。但是其物理性能(non-structural properties)也应该通过复合化

2、得到提高。按照Alberts和Halo的分类，物理性能分为:1.1加和（平均）特性 1.2乘积（传递）特性 1.3结构敏感特性 材料特种制备与加工研究部材料特种制备与加工研究部 Division of Special Fabrication and Process of Materials1.1加和特性(mean properties)主要由原材料的组合形状和体积分数决定复合材料的性能。相当于力学性能中的弹性模量、线膨胀率等结构不敏感特性。复合法则为 式中Pc为复合材料的特性，Pi为构成复合材料的原材料的特性，Vi为构成复合材料的原材料的体积分数，n由实验确定，其范围为-1n1。热传导、电导、

3、透磁率等都属于此类，称为移动现象。其稳态过程可以按静电场、静磁场的方法处理。材料特种制备与加工研究部材料特种制备与加工研究部 Division of Special Fabrication and Process of Materials 诱电率、透磁率、电导系数、热导率、扩散系数等稳态过程的相似性现象势梯度Xi=-物理常数 Lij流束 Ji=Lijxi静电场静磁场电导热传导扩散静电势磁势电动势温度浓度电场磁场电场温度梯度浓度梯度诱电率透磁率电导率热导率扩散系数电场密度磁场密度电流密度热流束质量流束 材料特种制备与加工研究部材料特种制备与加工研究部 Division of Special Fa

4、brication and Process of Materials1.2传递特性(乘积特性，product properties)复合材料的乘积特性的概念是充分发挥构成复合材料的两种以上原材料的不同性能。对于复合材料，假定X作为输入时产生输出Y（Y/X）；而Y又作为第二次的输入，产生输出Z（Z/Y）。这样就相当于产生了连锁反应，从而引出新的机能（Z/X）。这种基本想法与传统的的复合材料中“引入作为强化的材料的第二相以改善基体材料的性能不足的部分”的想法从本质上是不同的。它为开发出具有全新性能的功能性复合材料指出了方向。现在对该系统的研究主要是有关定向凝固合金等方面，当然对复合材料的发展也寄予很大的希望。材料特种制备与加工研究部材料特种制备与加工研究部 Division of Special Fabrication and Process of Materials1.3结构敏感特性 在复合材料的力学性能中，弹性模量等属于不敏感特性。即它主要受第二相的体积分数所支配，而与其绝对尺寸和分散状态关系不大。物理性能中的传导率也属于此类。另一方面，还有一类性能对材料的微观结构和尺寸很敏感，例如力性能中的强度。