1．复合材料组成、分类和特点
复合材料中至少包括基体相和增强相两大类。基体相起粘结、保护增强相并把外加荷载造成的应力传递到增强相上去的作用，基体相可以由金属、树脂和陶瓷等构成，在承载中，基体相承受应力作用的比例不大；增强相是主要承载相，并起着提高强度(或韧性)的作用，增强相的形态各异，有纤维状、细粒状和片状等。工程上开发应用较多的是纤维增强复合材料。通常有如下几种分类方法。
按基体材料类型可分为：有机材料基、无机非金属材料基和金属基复合材料三大类
按增强相体类型可分为：颗粒增强型、纤维增强型和板状增强型复合材料三大类。
按用途可分为结构复合材料与功能复合材料两大类。结构复合材料指以承受荷载为主要目的，作为受力结构使用的复合材料。功能复合材料指具有除力学性能以外其他物理性能的复合材料，即具有各种电学性能、磁学性能、光学性能、热学性能、声学性能、摩擦性能、阻尼性能以及化学分离性能等的复合材料。
以增强纤维类型分为碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、有机纤维复合材料、复合纤维复合材料和混杂纤维复合材料等。
与普通材料相比，复合材料具有许多特性，可改善或克服单一材料的弱点，充分发挥它们的优点，并赋予材料新的性能；可按照构件的结构和受力要求，给出预定的分布、合理的配套性能，进行材料的最佳设计等。具体表现在：
(1)高比强度和高比模量。复合材料的突出优点是比强度和比模量高。比强度和比模量是度量材料承载能力的一个指标，如碳纤维增强树脂复合材料的比模量比钢和铝合金高5倍，其比强度也高3倍以上。
(2)耐疲劳性高。疲劳破坏是材料在交变荷载作用下，由于裂缝的形成和扩展而形成的低应力破坏。复合材料疲劳强度较高，如碳纤维不饱和聚酯树脂复合材料疲劳极限可达其拉伸强度的70％～80％，而金属材料只有40％～50％。
(3)抗断裂能力强。纤维复合材料中有大量独立存在的纤维，一般每平方厘米上有几千到几万根，由具有韧性的基体把它们结合成整体，当纤维复合材料构件由于超载或其他原因使少数纤维断裂时，荷载就会重新分配到其他未断裂的纤维上，使构件不至于在短时间内发生突然破坏。因此复合材料都具有比较高的断裂韧性。
(4)减振性能好。结构的自振频率与结构本身的质量和形状有关，并与材料比模量的平方根成正比。如果材料的自振频率高，就可避免在工作状态下产生共振及由此引起的早期破坏。
(5)高温性能好，抗蠕变能力强。由于纤维材料在高温下仍能保持较高的强度，所以一纤维增强复合材料，如碳纤维增强树脂复合材料的耐热性比树脂基体有明显提高。而金属基复合材料在耐热性方面更显示出其优越性，如铝合金的强度随温度的增加下降得很快，而用石英玻璃增强铝基复合材料，在500℃下能保持室温强度的40％。碳化硅纤维、氧化铝纤维与陶瓷复合，在空气中能耐1200～1400℃高温，要比所有超高温合金的耐热性高出100℃以上。将其用于柴油发动机，可取消原来的散热器、水泵等冷却系统，使质量减轻约100kg；而用于汽车发动机，使用温度可高达1370℃。
(6)耐腐蚀性好。很多种复合材料都能耐酸碱腐蚀，如玻璃纤维增强酚醛树脂复合材料，在含氯离子的酸性介质中能长期使用，可用来制造耐强酸、盐、酯和某些溶剂的化工管道、泵、阀、容器和搅拌器等设备。
(7)复合材料还具有较优良的减摩性、耐磨性、自润滑性和耐蚀性等特点，而且复合材料构件制造工艺简单，表现出良好的工艺性能，适合整体成型。在制造复合材料的同时，也就获得了制件，从而减少了零部件、紧固件和接头的数目，并可节省原材料和工时。但因纤维增强复合材料为各向异性材料，对复杂受力件显然不适应，因为它的横向拉伸强度和层间剪切强度都很低。此外，复合材料抗冲击能力还不是很好，且成本太高，使其应用受到限制。 |
