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复合材料是什么
复合材料是什么
浏览量: 801 作者: 广州固特嘉建筑工程有限公司 发布时间: 2022-09-28 09:22:13
复合材料是由物理或化学方法将多种不同特性的材料复合加工而成的有着新特性的材料,各类材料在功能上相得益彰,达到协同作用。
复合材料是什么

  复合材料是由物理或化学方法将多种不同特性的材料复合加工而成的有着新特性的材料,各类材料在功能上相得益彰,达到协同作用。为了充分满足各类要求,复合材料的综合性能好于原始材料。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类,常见的金属基材是铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要包含合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等,加固材料主要包含玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质微粒。


复合材料是什么

复合材料的特点

  (1)高比强度和高比模量。复合材料的突出特点是高的比强度和比模量。比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,比强度比钢和铝合金高3倍以上。


  (2)耐疲劳性高。纤维复合材料特别是树脂基复合材料对缺口和应力集中不太敏感,纤维与基体的界面可以钝化或改变扩展裂纹尖端的方向,阻拦裂纹的高速扩展,因而疲劳强度较高。碳纤维不饱和聚酯树脂复合材料的疲劳极限可达其拉伸强度的70%~80%,而金属材料的疲劳极限仅为40%~50%。


  (3)抗断裂能力强。纤维复合材料中具有大量的独立纤维,一般为每平方厘米数千至数万根。它们通过一个有着韧性的基体结合成一个整体。当纤维复合材料构件的少数纤维因过载或其他原因断裂时,载荷会重新分配到其他未断裂的纤维上,使构件不会在短时间内突然损坏。因而,复合材料具有很高的断裂韧性。


  (4)减振性能好。结构的固有频率与结构本身的质量和形状有关,与材料的比模量的平方根成正比。倘若材料的固有频率很高,就可以避免共振和由此引起的早期损伤。


  (5)高温性能好,抗蠕变能力强。由于纤维材料高温环境仍能保持较高的强度,因此纤维增强复合材料如碳纤维增强树脂复合材料的耐热性明显高于树脂基体。但是,金属基复合材料在耐热性方面显示出其优越性。比如,铝合金的强度随温度的升高而迅速下降,而应时玻璃增强的铝基复合材料在室温下500℃时能保持40%的强度,碳化硅纤维、氧化铝纤维、陶瓷复合材料在空气中的耐热温度为1200~1400℃,比所有超高温合金的耐热温度高100℃以上。


  (6)良好的耐蚀性。多种复合材料耐酸碱腐蚀,如玻璃纤维增强酚醛树脂复合材料,可以从含氯离子的酸性介质中长期使用,适合于制造耐强酸、盐、酯和某些溶剂的化工管道、泵、阀门、容器、搅拌器等设备。


  (7)优良的减摩性、耐磨性、自润滑性和耐蚀性。由于复合材料构件制造工艺简单,表现出了良好的工艺性能,适合整体成型。在制造复合材料的同时,获得制成品,大大减少零件、紧固件和接头的数量,节约原材料和工时。


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复合材料的应用

  1.玻璃纤维:


  现阶段,高性能复合材料中使用的玻璃纤维主要有高强度玻璃纤维、石英玻璃纤维和高硅氧玻璃纤维。


  高强度玻璃纤维复合材料不光用于军事,近几年来也被广泛应用于民用产品,如防弹头盔、防弹服、直升机机翼、预警机雷达罩、各类高压压力容器、民用飞机直板、体育设备、各类耐高温产品以及最近报道的性能优异的轮胎帘线。


  2.碳纤维:


  碳纤维有着高强度、高模量、耐高温、导电等一系列特性。最初被广泛应用于航空航天领域,近几年来也被广泛应用于运动器材和体育设备。


  工业碳纤维被广泛应用于土木工程、交通运输、汽车、能源等领域。


  3.芳纶纤维:


  芳纶纤维具有很高的比强度和比模量,因而被广泛应用于高性能复合材料零件(如火箭发动机壳体、飞机发动机盖、整流罩、方向舵等。)、船舶(如航母、核潜艇、游艇、救生艇等。)、汽车(如轮胎帘线、高压软管、摩擦材料、高压气瓶等。)、耐热输送带、运动器材等。


  4.热塑性树脂基复合材料;


  热塑性树脂基复合材料是20世纪80年代发展起来的,主要包含长纤维增强粒料(LFP)、连续纤维增强预浸带(MITT)和玻璃纤维毡增强热塑性复合材料(GMT)。


  根据不同要求,树脂基体主要包含PP、PE、PA、PBT、PEI、PC、PES、PEEK、PI、PAI等热塑性工程塑料。纤维类型包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维和硼纤维等。


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