复合材料是由多种组分组成，许多性能优于单一组分的材料。例如，纤维增强的树脂基复合材料，具有质量轻、强度高、可设计性好、耐化学腐蚀、介电性能好、耐烧蚀及容易成型加工等优点。设两种材料的各自特征为A和B，由这两种材料组成的复合材料的特性为x，则：

x=f（A, B）

根据两种材料的优缺点，通过选择设计，可以获得性能优异的复合材料。

1.1.3.1　高比强度、高比模量

比强度=拉伸强度（MPa）/密度（g/cm3）

在质量相等的前提下，比强度用于衡量材料承载能力。

比模量=弹性模量（GPa）/密度（g/cm3）

在质量相等的前提下，比模量为刚度特性指标。一般比强度越大，原料自重就越小；比模量越大，零件的刚性就越大。据估计，与高强度钢相比，用复合材料制成具有相同强度的零件时，其重量可减轻70%左右，这对于需要减轻材料重量的构件具有重要意义。

表1-1所示为一些常用材料及纤维复合材料的比强度和比模量。

表1-1　一些常用材料及纤维复合材料的比强度、比模量

由表1-1可知，复合材料的高比强度和高比模量取决于增强纤维的高性能和低密度。碳纤维树脂基复合材料具有较高的比模量和比强度。在强度和刚度相同的情况下，结构质量可以减轻，或尺寸减小。这在节省能源、提高构件的使用性能方面是现有其他材料所不能比拟的。

高性能纤维是指对外部的作用不易产生反应，并具有高弹性模量、高强度、耐热、耐摩擦、耐化学药品、适应性强的纤维。其密度小，强度和模量高，对复合材料性能有重要影响。

1.1.3.2　抗疲劳性能好

疲劳是指零件或结构件在应力大小或应力方向交替（循环）变化下，经一段时间工作后，产生突然断裂的现象。

一般金属材料的疲劳破坏是无明显预兆的突发性破坏，而纤维复合材料具有良好的抗疲劳性。增强纤维的缺陷少，抗疲劳性好，基体的塑性好，能减小或消除应力集中区域的尺寸及数量，使源于基体、纤维缺陷处或界面上的疲劳难以萌生，抑制微裂纹的出现，即使形成微裂纹，基体（如聚合物基）的塑性形变也能使裂纹尖端钝化，减缓其扩展。

在裂纹的缓慢扩展过程中，基体的纵向拉压将引起其横向收缩，而在裂纹尖端的前缘造成基体与纤维分离，所以，经过一定应力循环后，裂纹由横向改为沿纤维与基体间的界面纵向扩展。

由于基体中分布着大量纤维，裂纹的扩展常常经历非常复杂和曲折的路径，其疲劳破坏从纤维的薄弱环节开始，逐步扩展到界面上，破坏前有明显的前兆，所以，纤维复合材料的疲劳强度比较高（表1-2）。(www.daowen.com)

表1-2　不同材料在不同循环次数时的应力

单位：MPa

1.1.3.3　良好的阻尼减振性能

复合材料具有良好的阻尼减振性，主要源于复合材料的高比模量，所以，它的自振频率很高，不容易因共振而出现快速脆断。另外，复合材料中的基体界面具有吸震能力，使材料的振动阻尼很高，一旦振起来，在较短的时间内也可以停下来。

鉴于复合材料具有特殊的振动阻尼特性，可减振和降低噪声、抗疲劳性能好，损伤后易修理，便于整体成型，故可用于制造汽车车身、受力构件、传动轴、发动机架及其内部构件。

共振会严重影响结构的安全，甚至会造成破坏。而共振是外载振动频率与结构自振频率相同时产生的现象。如果能提高结构的自振频率（固有频率），就能有效地防止共振。自振频率除了与结构形状和质量有关外，还与结构材料的比模量平方根成正比。由于纺织复合材料比模量高，故振动的衰减速度要比钢快。

固有频率f（Hz）：

式中：h为试件的厚度；l为试件的长度；E为试件的模量；ρ为试件的密度。

1.1.3.4　良好的耐高温性能

由于增强纤维（除玻璃纤维以外）的熔点（或软化点）都比较高，因此，由它们构成的复合材料在高温下的强度和模量都有所提高。例如：铝合金的温度从室温升到400℃时，强度从500MPa下降到30～50MPa，弹性模量接近于零，但经过碳纤维或硼纤维增强后，在400℃时，强度和模量则可以保持室温水平；航天飞机头锥温度可达2760℃，机翼前缘温度可达1930℃，无法采用金属材料结构，但碳/碳复合材料、陶瓷复合材料在航空、航天领域的耐高温方面却有着很重要的应用。

1.1.3.5　优良的透电磁波特性

透电磁波性能是指电磁波的透过率要高，同时，波的畸变度要小。此特性和承力特性相结合，可使复合材料用于制备机载雷达天线罩和信标机天线罩，同时，又是一部分机体结构的通用材料。这种物理特性也可用于隐形飞机和巡航导弹的结构。

1.1.3.6　可设计性强

通过改变纤维、基体的种类及相对含量、纤维集合形式及排列方式、铺层结构等可以满足对复合材料结构与性能的各种设计要求。复合材料制品的制造始于整体成型，一般不需焊、铆、切割等二次加工，工艺过程比较简单。

除此之外，某些特定的纤维复合材料还具有其他特点，如电绝缘性好、耐摩擦、耐腐蚀、抗冲击、耐高低温以及特殊的光、电、磁性能等。由于上述种种优越性，复合材料的应用范围将越来越广，用量将越来越多。