復合材料的特點
發布時間：2023-04-29 15:03瀏覽次數：
復合材料的特點
復合材料的特點：復合材料是由多種組分的材料組成，許多性能優于單一組分的材料。例如纖維增強的樹脂基復合材料，具有質量輕、強度高、可設計性好、耐化學腐蝕、介電性能好、耐燒蝕及容易成型加工等優點。
1）輕質高強，比強度和比剛度高
復合材料的突出優點是比強度和比模量（即強度、模量與密度之比）高。比強度和比模量是衡量材料承載能力的一個指標，比強度越高，同一零件的比重越小;比模量越高，零件的剛性越好。玻璃纖維增強樹脂基復合材料的密度為1.5-2.Og/cm3,是普通碳鋼的1/4?1/5,比鋁合金還要輕1/3左右，而機械強度卻能超過普通碳鋼的水平,具體數據見表OT。若按比強度計算，玻璃纖維增強的樹脂基復合材料不僅超過碳鋼，而且可超過某些特殊合金綱。
一「表0-1幾種常用材料與復合材料的比強度、比模量
| 材料名稱 | 密度/(g/cn?) |
拉伸強度 /GPa |
彈性模量 /(xlO2GPa) |
比強度 /106cm |
比模量 /108cm |
| 結構鋼 | 7.85 | 1.19 | 2.06 | 1.49 | 2.57 |
| 鋁合金 | 2.78 | 0.39 | 0.72 | 1.37 | 2.54 |
| 鈦合金 | 4.52 | 0.71 | 1.16 | 1.54 | 2.52 |
| 玻璃纖維聚酯復合材料 | 2.00 | 1.24 | 0.48 | 6.08 | 2.35 |
| 碳纖維/環氧復合材料n | 1.45 | 1.47 | 1.37 | 9.94 | 9.26 |
| 碳纖維/環氧復合材料I | 1.60 | 1.05 | 2.35 | 6.43 | 14.39 |
| 芳綸纖維/環氧復合材料 | 1.40 | 1.37 | 0.78 | 9.59 | 5.46 |
| 硼纖維/環氧復合材料 | 2.10 | 1.38 | 2.1 | 6.6 | 10 |
| 硼纖維/鋁基復合材料 | 2.65 | 1.00 | 2.0 | 3.8 | 7.5 |
碳纖維復合材料、有機纖維復合材料具有比玻璃纖維復合材料更低的密度和更高的強度，因此具有更高的比強度。
2）可設計性
復合材料可以根據不同的用途要求靈活地進行產品設計，具有很好的可設計性。對于結構件來說，可以根據受力情況合理布置增強材料,達到節約材料、減輕質量的目的。對于有耐腐蝕性能要求的產品,設計時可以選用耐腐蝕性能好的基體樹脂和增強材料;對于其他一些性能要求，如介電性能、耐熱性能等，都可以方便地通過選擇合適的原材料來滿足要求。復合材料良好的可設計性還可以最大限度地克服其彈性模量、層間剪切強度低等缺點。
3） 電性能
復合材料具有優良的電性能,通過選擇不同的樹脂基體、增強材料和輔助材料，可以將其制成絕緣材料或導電材料。例如:玻璃纖維增強的樹脂基復合材料具有優良的電絕緣性能，并且在高頻下仍能保持良好的介電性能，因此可作為高性能電機、電器的絕緣材料;玻璃纖維增強的樹脂基復合材料還具有良好的透波性能，被廣泛地用于制造機載、艦載和地面雷達罩。復合材料通過原材料的選擇和適當的成型工藝可以制得導電復合材料，這是一種功能復合材料,在冶金、化工和電池制造等工業領域具有廣泛的應用前景。
4） 耐腐蝕性能
聚合物基復合材料具有優異的耐酸性能、耐海水性能，也能耐堿、鹽和壽機溶劑。因此，它是一種優良的耐腐蝕材料,用其制造的化工管道、貯罐、塔器等使用壽命較長、維修費用極低。
5） 熱性能
玻璃纖維增強的聚合物基復合材料具有較低的導熱系數，是一種優良的絕熱材料。選擇適當的基體材料和增強材料可以制成耐燒蝕材料和熱防護材料,能有效地保護火箭、導彈和宇宙飛行器在2ooor以上承受高溫、高速氣流的沖刷。
6） 抗疲勞性能
疲勞破壞是材料在交變載荷作用下，由于微觀裂縫的形成和擴展而造成的低應力破壞。由于纖維增強復合材料中纖維與基體的界面能阻止裂紋擴展,而且疲勞破壞前有明顯的征兆，一般碳纖維復合材料的疲勞極限可達到其拉伸強度的70%~80%。
7） 減振性能
復合材料的比模量高，所以它的自振頻率很高，不容易發生共振而快速脆斷;另外，復合材料是一種非均質多相體系，在復合材料中振動衰減都很快。
8） 工藝性能
纖維增強的聚合物基復合材料具有優良的工藝性能，能滿足各種類型制品的制造需要,特別適合于大型、形狀復雜、數量少的制品制造。
9） 耐熱性
金屬基和陶瓷基復合材料能在較高的溫度下長期使用,但是聚合物基復合材料不能在高溫下長期使用，即使耐高溫的聚酰亞胺基復合材料，其長期工作溫度也只能在300V左右。
10） 老化現象
在自然條件下，由于紫外光、濕熱、機械應力、化學侵蝕的作用,會導致復合材料的性能變差,即發生所謂的老化現象。復合材料在使用過程中發生老化現象的程度與其組成、結構和所處的環境有關。
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