復合材料是由兩種或兩種以上的不同材料組合而成的機械工程材料。各種組成材料在性能上能互相取長補短，產(chǎn)生協(xié)同效應，使復合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料，從而滿足各種不同的要求。

復合材料的組成包括基體和增強材料兩個部分。非金屬基體主要有合成樹脂、碳、石墨、橡膠、陶瓷；金屬基體主要有鋁、鎂、銅和它們的合金；增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維等有機纖維和碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲及硬質(zhì)細粒等。

復合材料的歷史可追溯很遠，如從古沿用迄今的稻草增強粘土，和已使用上百年的鋼筋混凝土，就是由兩種不同材料復合而成。

20世紀20年代以后發(fā)展起來的銅-鎢和銀-鎢電觸頭材料，碳化鎢-鈷基硬質(zhì)合金，和其他粉末燒結材料，其實質(zhì)也是復合材料。40年代，因航空工業(yè)的需要，發(fā)展了玻璃纖維增強塑料(俗稱玻璃鋼)的雷達罩，從此出現(xiàn)了復合材料這一名稱。

50年代以后陸續(xù)發(fā)展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強度、高模量纖維；70年代又出現(xiàn)了芳香族聚酰胺纖維(簡稱芳綸纖維)，如聚對苯甲酰胺纖維和碳化硅纖維。這些高強度、高模量纖維能與合成樹脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等非金屬基體，或鋁、鎂、鈦等金屬基體復合而成各具特點的材料，為了區(qū)別于一般玻璃纖維增強材料，這種材料稱為高級復合材料。

復合材料根據(jù)其組成可分為金屬與金屬復合材料；金屬與非金屬復合材料；非金屬與非金屬復合材料三種。根據(jù)結構特點又可分為纖維復合材料、層疊復合材料、細粒復合材料和骨架復合材料。

纖維復合材料通常是置纖維狀材料于基體內(nèi)組成，如纖維增強塑料、纖維增強金屬等；層疊復合材料是由兩種或兩種以上不同材料疊合而成，如用兩種具有不同膨脹系數(shù)的金屬，復合而成的能指示溫度變化的熱工儀表材料等；細粒復合材料是將硬質(zhì)細粒均勻分布于基體中，如彌散強化合金、金屬陶瓷；骨架復合材料是在連續(xù)多孔的結構材料中填充其他材料，或由面板和芯子組成的夾層結構材料等。其他如定向共晶復合材料，是在特定的熔煉或液體金屬凝固條件下，基體內(nèi)部生成定向的纖維狀結構而得，故亦稱自增強纖維復合材料。

復合材料中以纖維增強材料應用最廣、用量最大。其特點是比重小、比強度和比模量大。例如碳纖維與環(huán)氧樹脂復合的材料，其比強度和比模量均較高強度鋼和鋁合金大數(shù)倍，還具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性、減摩耐磨、自潤滑、耐熱、耐疲勞、耐蠕變、消音、電絕緣等性能。再如，石墨纖維與樹脂復合，可得到膨脹系數(shù)幾乎等于零的材料。

纖維增強復合材料的另一特點是各向異性，因此可按制件不同部位的強度要求設計纖維的排列。如以碳纖維或碳化硅纖維增強的鋁基復合材料，在500℃時仍能保持足夠的強度和模量，比未增強的鋁好得多；碳化硅纖維與鈦復合，不但鈦的耐熱性提高，且耐磨損，可用作發(fā)動機風扇葉片；碳化硅纖維與氮化硅陶瓷復合，使用溫度可達1500℃，比超合金渦輪葉片的使用溫度高很多。

非金屬基復合材料由于密度小，用于汽車可減輕重量、提高車速、節(jié)約能源。如用碳纖維增強塑料制成的車身和發(fā)動機罩，其重量可比金屬制的輕一半以上；用碳纖維與玻璃纖維混合制成的復合材料片彈簧，其剛度和承載能力與重量大五倍多的鋼片彈簧相等。

復合材料中應用最廣的是玻璃纖維增強復合材料，其次是碳纖維、石墨纖維、硼纖維、芳綸纖維和碳化硅等增強的復合材料。高級復合材料由于價格昂貴，主要用于軍工、航天、原子能等尖端技術，民用方面除高級運動器材和關鍵性機械零部件外，其他還很少正式采用。

復合材料范圍廣，品種多，性能優(yōu)異，有很大的發(fā)展前途。玻璃纖維增強熱固性塑料中的片狀模塑料發(fā)展很快，已出現(xiàn)了許多分支，其制品已由非受力件擴大到受力件如傳動支架等。玻璃纖維增強熱塑性塑料的用途越來越廣，其發(fā)展速度在有的國家已超過熱固性的增長率。

高級復合材料的發(fā)展方向是降低成本，擴大應用范圍。用兩種或兩種以上的不同纖維作為增強材料，不但可降低成本，且其混合效應超過一般的混合規(guī)律。航空中的基本結構件、工業(yè)用機器人、晦洋開發(fā)用的結構材料、汽車片彈簧和驅(qū)動軸等，將越來越多地采用混合纖維增強復合材料。

定向凝固的鑄造復合材料如碳化鉭與鎳或鈷、碳化鈮與鈮等的共晶復合材料，以及無機纖維增強陶瓷復合材料，使用溫度均超過現(xiàn)有的耐熱合金，也將得到發(fā)展。碳纖維與銅的復合材料可用作低電壓、大電流電機和超導等特殊電機的電刷材料，耐磨減摩和電子材料。

在成型工藝方面，增強反應注射成型、反應注射成型、彈性貯存成型和真空浸清成型等均已獲得發(fā)展。功能復合材料將多種功能集于一身，如將光電材料與電磁材料復合成光磁復合材料。這種材料在功能轉(zhuǎn)換器件中很有發(fā)展前途。