复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。 

1.1.1　复合材料的性能

   复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。其特点是比重小、比强度和比模量大。例如碳纤维与环氧树脂复合的材料，其比强度和比模量均比钢和铝合金大数倍，还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能。石墨纤维与树脂复合可得到热膨胀系数几乎等于零的材料。纤维增强材料的另一个特点是各向异性，因此可按制件不同部位的强度要求设计纤维的排列。以碳纤维和碳化硅纤维增强的铝基复合材料，在500℃时仍能保持足够的强度和模量。碳化硅纤维与钛复合，不但钛的耐热性提高，且耐磨损，可用作发动机风扇叶片。碳化硅纤维与陶瓷复合， 使用温度可达1500℃，比超合金涡轮叶片的使用温度（1100℃）高得多。碳纤维增强碳、石墨纤维增强碳或石墨纤维增强石墨，构成耐烧蚀材料，已用于航天器、火箭导弹和原子能反应堆中。非金属基复合材料由于密度小，用于汽车和飞机可减轻重量、提高速度、节约能源。用碳纤维和玻璃纤维混合制成的复合材料片弹簧，其刚度和承载能力与重量大5倍多的钢片弹簧相当。 

1.1.2　复合材料成型

复合材料的成型方法按基体材料不同各异。树脂基复合材料的成型方法较多，有手糊成型、喷射成型、纤维缠绕成型、模压成型、拉挤成型、RTM成型、热压罐成型、隔膜成型、迁移成 型、反应注射成型、软膜膨胀成型、冲压成型等。金属基复合材料成型方法分为固相成型法和液相成型法。前者是在低于基体熔点温度下，通过施加压力实现成型，包括扩散焊接、粉末冶金、热轧、热拔、热等静压和爆炸焊接等。后者是将基体熔化后，充填到增强体材料中，包括传统铸造、真空吸铸、真空反压铸造、挤压铸造及喷铸等、陶瓷基复合材料的成型方法主要有固相烧结、化学气相浸渗成型、化学气相沉积成型等。 

1.2　复合材料应用于火炮身管

1.2.1　复合身管出现起因

未来战争对火炮的战斗性能提出了更高的要求，要求其能减轻炮身质量，提高机动性能，增强火炮威力，延长其使用寿命，这一切都离不开火炮的高技术化，尤其是火炮身管的高技术化，而身管材料及其结构则构成了技术的关键。对于大口径的自行火炮，运用常规材料若按常规设计，都会引起火炮身管增重，而身管增重不仅会降低系统的机动性能，还会引起炮口端部的严重下垂，影响其设计精度。

国外在上世纪80年代开始对复合材料在火炮身管上的应用进行研究，并进行了大量的实验，取得了重大的进展。为了减少身管的增重和自然弯曲，国外采用了高强度、高刚度、低密度的高性能复合材料制造复合材料身管。我国在其他方面的研究起于上世纪90年代，重点是研制复合材料及其结构对身管性能的影响，以适应我国火炮高技术发展的需要。

于是我们将复合材料应用于火炮身管，这样有利于减轻身管重量，延长身管使用寿命，从而提高火炮武器系统的战技性能。复合材料身管按使用的材料不同有树脂基复合材料身管、金属基复合材料身管、陶瓷基复合材料身管、碳复合材料身管四种；按其结构的不同又有金属内衬复合材料身管、陶瓷内衬复合材料身管和多层复合材料身管三种。