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- 1、复合材料是什么
- 2、什么是复合材料
1、复合材料是什么
复合材料是人们运用先进的材料制备技术将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料。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。
复合材料:
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。
2、什么是复合材料
复合材料:由两个或两个以上的独立物理相,包含基体材料和增强材料所组成的一种固体产物。复合材料分三类:天然复合材料,如木材、骨骼、肌肉等;细观复合材料,如合金、增强塑料等;宏观复合材料,如钢筋混凝土等。适合于工程结构的复合材料有下列三个特点:
(1) 含两种或两种以上物理性质不同并可用机械方法分离的材料;
(2) 可人为控制将一种材料分布到其它材料中,以达最佳性能;
(3) 性能优于单独组分材料,并具独特性能。
工程上生产与应用的复合材料内含两类材料:增强材料与基体材料。如复合材料玻璃钢,其所用的树脂为基体材料,是分散介质;增强材料为玻璃纤维,是分散相;另外在增强材料与基体树脂之间还有第三相,即它们的界面。这三个单元的有机组合,使所制成的玻璃钢复合材料具有单独组分所不可能具备的优异性能。这也是复合材料得到飞速发展的主要原因之一。
增强材料:提供强度与刚度。 形态:多为纤维状。 材质:玻璃纤维、碳纤维、芳伦(Kevlar)纤维、硼纤维、碳化硅纤维等。
基体材料:将增强材料粘接成固态整体,保护增强材料,传递荷载,阻止裂纹扩展。
材质:合成树脂(分为热固性树脂与热塑性树脂);金属;陶瓷;水泥等。
根据基体的不同复合材料又可细分为:
聚合物基复合材料,又称纤维增强塑料。分为纤维增强热固性塑料FRP与纤维增强热塑性塑料FRTP。应用最广的为玻璃纤维增强塑料GRP(Glass Reforced Plastics);
金属基复合材料:如连续或非连续硼纤维、碳纤维增强铝镁、钛、镍等金属基体;
陶瓷基复合材料:如碳纤维、碳化硅(SiC)晶须增强陶瓷,极大提高了陶瓷的韧性(提高断裂韧性最高可达9倍以上);
水泥基复合材料:如碳纤维、玻璃纤维、植物纤维增强水泥等;碳纤维增强碳基体称为C/C复合材料。
上述各种复合材料,目前全世界产量最大应用最广的是聚合物基复合材料。
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