復合材料的性能第一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日5.1.1 熱傳導: 導熱系數，W/(mK)，表征材料的導熱能力。 材料本身的特性 溫度的函數

5.1 PMC的熱性能第二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

5.1.1 熱傳導5.1 PMC的熱性能第三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

5.1.1 熱傳導5.1 PMC的熱性能第四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

5.1.1 熱傳導5.1 PMC的熱性能第五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

5.1.1 熱傳導5.1 PMC的熱性能第六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

5.1.1 熱傳導5.1 PMC的熱性能第七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

5.1.2 比熱定義：單位質量的物質升溫1℃所需的熱量稱之。

與別的性質不同，復合材料的比熱與組材料的比熱間的關系比較簡單，符合加和性原理：5.1 PMC的熱性能第八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

5.1.2 比熱比熱的測試方法主要有卡計法、電脈沖加熱法與比較法。5.1 PMC的熱性能圖5-2下落等溫銅卡計比熱測試法 裝置原理圖第九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日5.1.2 比熱 測試溫度為T的試樣及度樣筒在很短的時間內落入溫度為TK的銅卡計中，若試樣筒與銅卡計達成熱淚盈眶平衡后的溫度為TB，則試樣及試樣筒的總熱焓的減少量等于銅卡計的熱焓增加量，即： （mCP+mTCPT)(T-TB)=mk

CPK(TB-TK)其中，m—試樣的質量；CP—試樣的比熱；mT—試樣筒的質量；CPT—試樣筒的比熱；mk—銅卡的質量；CPK—銅卡的比熱。 空白試驗中試樣筒與銅卡計達成熱平衡后的溫度為TB`，則有：

mTCPT(T-TB`)=mk

CPK(TB`-TK)

CP=（mk

CPK/m)(TB-TB`)/(T-TB)

5.1 PMC的熱性能第十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

5.1.2 比熱5.1 PMC的熱性能

復合材料的比熱的復合效應與其復合狀態無關，而只與組分材料因素有關，表現為最簡單的平均效應。第十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日5.1.3 熱膨脹性能

熱膨脹系數：表征材料受熱時線度或體積的變化程度。=（L/T）P/L

=（V/T）P/V=(L/T)/L=(V/T)/V=1+2+3=35.1 PMC的熱性能第十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

5.1.3 熱膨脹性能 負膨脹系數和零膨脹系數材料5.1 PMC的熱性能第十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

5.1.3 熱膨脹性能

5.1 PMC的熱性能第十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

5.1.3 熱膨脹性能

5.1 PMC的熱性能第十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

5.1.3 熱膨脹性能 復合材料熱膨脹系數的影響因素

組成材料因素:材料的熱膨脹系數，組成材料含量與模量的乘積

5.1 PMC的熱性能第十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

5.1.3 熱膨脹性能 復合材料熱膨脹系數的影響因素復合狀態的影響：增強材料在基體中的分布、排布方式，纖維預應力

使用條件因素：使用溫度，熱循環5.1 PMC的熱性能第十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日5.1.3 耐熱性能

PMC的耐熱性能主要決定于其聚合物基體的耐熱性能。5.1 PMC的熱性能第十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

復合材料的力學性能主要包括靜態性能（拉、壓、彎、扭等）和動態性能（斷裂韌性、蠕變性能、疲勞、沖擊等）。 聚合物基的復合材料種類可能非常多，但決定一種復合材料性能的主要因素是纖維類型、纖維體積分數、纖維形式及基體類型等。5.2.1 靜態力學性能

PMC一般直到斷裂都是完全彈性的，沒有屈服點或塑性區。此外，PMC的斷裂應變很小，與金屬相比，斷裂功小、韌性差。5.2 PMC的力學性能第十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

5.2.1 靜態力學性能

5.2 PMC的力學性能第二十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

5.2.1 靜態力學性能

5.2 PMC的力學性能第二十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

5.2.1 靜態力學性能

5.2 PMC的力學性能第二十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日5.2.3 疲勞性能 所有材料在低于靜態強度極限的動載荷作用下，經過不同時間都要破壞的現象稱為疲勞。通常用疲勞壽命（循環次數）N或疲勞強度SN來表示材料的疲勞性能，并以所加應力幅值或最大應力與應力循環次數的關系曲線（S-N曲線）形式給出。

PMC的S-N曲線的影響因素：纖維類型及體積分數 基體類型鋪層方式 界面性質載荷形式 平均應力交變應力頻率 環境條件5.2 PMC的力學性能第二十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

5.2.3 疲勞性能

5.2 PMC的力學性能第二十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

5.2.3 疲勞性能

5.2 PMC的力學性能第二十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

5.2.4 沖擊韌性 評價復合材料沖擊韌性最普通的方法是通過測量破壞一個標準試樣所需能量來確定沖擊韌性。5.2 PMC的力學性能第二十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

5.2.4 沖擊韌性5.2 PMC的力學性能第二十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日5.3.1 電性能 體積電阻率：RV=V

d/s5.3 PMC的其他性能第二十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日5.3.1 電性能 表面電阻率：RS=S

d/a a—材料表面的導電寬度。5.3 PMC的其他性能第二十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日5.3.2 光學性能

PMC波形板和平板的透光性最好，其全透光率為85-90%，接近普通玻璃的透光率。但由于其散射光占全透光很大的比例，因此，沒有普通平板玻璃那樣透明。 影響透光性的主要因素： 玻璃纖維與樹脂基體的透光性； 玻璃纖維與樹脂基體的折射率； 其他因素（表面形狀與光滑程度、纖維的含量與形態、固化劑的種類和用量、著色劑、填料的種類與含量等）。5.3 PMC的其他性能第三十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日5.3.3 老化性能

PMC在長期的使用過程中，由于物理和化學因素的作用，面發生物化性能的下降或變差的現象稱為老化。 造成PMC老化的因素有：陽光、高能幅射、工業廢氣、鹽霧、微生物等。 老化性能測試： 戶外測試（戶外曝曬） 棚內老化試驗 人工加速老化 5.3 PMC的其他性能第三十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日第六章碳/碳復合材料 碳/碳復合材料是以碳纖維（或石墨）為增強纖維，以碳（或石墨）為基體的復合材料。特點： 優異的熱性能，高的導熱性、低的熱膨脹系數、抗熱沖 擊。 優異的高溫力學性能，高溫下的高強度和模量、低蠕變、 高斷裂韌性。高溫時隨溫度的升高強度也升高。 是目前唯一可用于達2800℃的復合材料。6.1 簡介第三十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

6.1 簡介第三十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

6.1 簡介圖6-2碳/碳復合材料制造的剎車零件第三十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

6.2.1 預成型體的制備 基本思路：先將碳增強材料預先制成預成型體，然后再以基體碳填充逐漸形成致密的碳/碳復合材料。 與聚合物基復合材料一樣可制成單向、二維或三維的織物。6.2 碳/碳復合材料的制備工藝第三十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日6.2.2 基體碳的制備 目前碳/碳復合材料的基體碳主要是通過化學氣相沉積（CVD）和液態浸漬含碳化率高的高分子物質的碳化來獲得。一、化學氣相沉積工藝 化學氣相沉積原理：通過氣相的分解或反應生成固態物質，并在某固定基體（基底）上成核、生長。CH4(g)

加熱

C(s)+2H2(g)

作為分解或反應的氣體有甲烷、丙烷、丙烯、乙炔、天燃氣、汽油等。6.2 碳/碳復合材料的制備工藝第三十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

6.2.2 基體碳的制備 一、化學氣相沉積工藝 反應氣體通過層流向沉積襯底的過界層擴散。沉積襯底表面吸附反應氣體，反應氣體產生反應并形成 固態產物和氣體產物。 所產生的氣體產物解吸附，并沿一邊界層區域擴散。 產生的氣體產物排出。 化學氣相沉積的主要工藝參數是反應溫度與壓力。在獲得碳/碳復合材料的基體碳時，其溫度都在950℃以上。 具體的工藝有等到溫工藝、壓力梯度工藝和溫度梯度工藝。6.2 碳/碳復合材料的制備工藝第三十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

6.2.2 基體碳的制備 一、化學氣相沉積工藝

6.2 碳/碳復合材料的制備工藝第三十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

6.2.2 基體碳的制備 二、液態浸漬-碳化工藝 用該工藝可獲得基體碳中的樹脂碳和瀝青碳。為了達到碳/碳復合材料的要求，一般需要經過多次浸漬-碳化過程。6.2 碳/碳復合材料的制備工藝第三十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日6.2.2 基體碳的制備 二、液態浸漬-碳化工藝

500℃時主要是縮水，形成水蒸氣逸出，體積收縮約40%。

600-700℃時，樹脂熱解出甲烷與CO，體積收縮至約50%。隨溫度的升高只是脫氫，因此體積收縮趨于穩定。

>1700℃之后，樹脂碳趨于石墨化，由于收縮造成的裂縫的 綜合作用，體積收縮會有所增加。6.2 碳/碳復合材料的制備工藝第四十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

6.2.2 基體碳的制備 二、液態浸漬-碳化工藝6.2 碳/碳復合材料的制備工藝第四十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

6.3 碳/碳復合材料的性能第四十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

6.3 碳/碳復合材料的性能第四十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日 碳/碳復合材料是目前耐高溫工程結構材料的理想材料，但碳/碳復合材料在高于370℃時就會發生氧化，氧化保護極為重要。 在制備碳/碳復合材料過程中在基體中預先包含有氧化 抑制劑 在碳復合材料的表面涂覆耐高溫涂層，阻隔氧侵入6.4 碳/碳復合材料的氧化保護第四十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日 在制備碳/碳復合材料過程中在基體中預先包含有氧化 抑制劑

采用碳/碳復合材料內含硼或硼化物類抑制劑，可將其氧化開始溫度提高到600℃，當溫度再高時只能應用高溫抗氧化涂層的方法。6.4 碳/碳復合材料的氧化保護第四十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

在碳復合材料的表面涂覆耐高溫涂層，阻隔氧侵入 溫度低于1500℃時

SiC和Si3N4陶瓷是較好的抗氧化陶瓷涂層。它們具有較好的化學穩定性，相對較低的蒸氣壓和氧的擴散滲透率，與碳相容性好，熱膨脹系數低。6.4 碳/碳復合材料的氧化保護第四十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

在碳復合材料的表面涂覆耐高溫涂層，阻隔氧侵入 溫度介于1500-1800℃時 采用如SiO2+SiC的復合涂層。6.4 碳/碳復合材料的氧化保護第四十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

在碳復合材料的表面涂覆耐高溫涂層，阻隔氧侵入 溫度高于1800℃時 采用如ZrO2·HO2·Y2O3

和ThO2的復合涂層。它們在2000℃以上時仍有所需的熱穩定性。

Al2O3則可用于1800-2000℃。6.4 碳/碳復合材料的氧化保護第四十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日第七章PMC的應用

試驗表明，人造衛星的重量如果減少1公斤，則用于其發射的火箭重量可減少200公斤以上。衛星天線、支撐結構與殼體等基本上都是PMC材料。另一個原因是由于聚合物基復合材料優異的結構穩定性。美國航天飛機中使用PMC材料后的減重超過了1200公斤，主要有KF/EP復合材料制的壓力容器等，其艙門就使用了CF/EP復合材料1452公斤。此外，“三叉戟I”、MX型導彈殼體等都是采用了K-49/EP復合材料。7.1 在宇航工業中的應用第四十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日第七章PMC的應用

7.1 在宇航工業中的應用第五十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日第七章PMC的應用

航空工業是聚合物基復合材料使用最早、用量最多的部分之一。7.2 在航空工業中的應用第五十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

7.2 在航空工業中的應用第五十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

7.2 在航空工業中的應用第五十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

7.2 在航空工業中的應用第五十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

7.3 在石油化工領域的應用 由于聚合物基復合材料具有突出的耐酸、耐堿和耐其他介質腐蝕等特點，已在石油化工設備和化學防腐工程上獲得了廣泛應用。 采用聚合物基復合材料代替不銹鋼、銅、鉛、鈦、鎳合金制造的各種貯罐、容器、冷卻塔、酸洗槽、液體輸送管道、煙囪等因質量輕、強度高、耐腐蝕、維修方便、使用壽命長等特點取得了明顯的經濟效益。

美國各大石油公司的公路加油站所用的汽油貯罐已采用玻璃鋼制造，容量為22.5m3,美國最大的玻璃鋼貯罐已達3000m3。 美國用玻璃鋼管代替2000多米鋼管輸送苛性鉀生產中的殘液，質量減輕60%，成本降低1/3，壽命由原來的6-9個月提高到2-5年。第五十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期日

7.4 在