什么是复合材料

　　（3）性能优于单独组分材料，并具独特性能。
　　
　　科学家把复合材料这种扬长避短的作用称为复合效应。人们利用复合效应可自由选择复合材料组成物质，人为设计各种新型复合材料，把材料科学推进到了一个新阶段。因此，国外把复合材料称为第四代材料，又称“设计材料”。
　　
　　2．复合材料的分类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。
　　
　　增强材料作用：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。
　　
　　基体材料作用：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两大类；金属；陶瓷；水泥
　　
　　根据基体的不同复合材料又细分为：
　　
　　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。上述诸种复合材料，目前全世界产量最大应用最广（约90%以上）首推聚合物基复合材料。
　　
　　3．聚合物基复合材料的特性
　　
　　（1）轻质高强。以CFRP为例：与钢相比，比重仅为钢的1/5，比强度为钢的8倍，比模量为3.6倍，疲劳强度为2.7倍，抗拉强度为1.4倍。
　　
　　（2）耐腐蚀性优异。全世界每年腐蚀金属约1.2亿吨，我国金属腐蚀损失每年约600亿以上。FRP因根本不发生金属的电化学腐蚀，可取代昂贵的不锈钢。
　　
　　（3）制造容易，生产率高。美国阿特拉斯导弹，用纤维缠绕聚合物基复合材料壳体取代合金钢，生产周期缩短为1/3。波音公司某型飞机由11000个金属零部件组成，改用聚合物基复合材料仅为1500个零部件，减少90%。
　　
　　（4）可设计性好。纤维增强材料的数量与方向可根据受力情况调变；以最大程度提高结构抗力。如纤维缠绕成型的FRP容器或管道，选定纤维缠绕角为54 44 ，则可实现轴向环向等强度。而金属压力容器与管道却实现不了。
　　
　　（5）抗震性优良。CFRP的自振频率为钢的1.9倍。振动阻尼高，同尺寸梁实验：CFRP梁2.5min停止振动，钢梁需9min。
　　
　　（6）其它优异性能如透波性、隔热性等。
　　
　　4．聚合物基复合材料的应用
　　
　　上世纪40年代美国最早用GRP制造飞机组合部件及航空气瓶。先进聚合物基复合材料在世界各国飞机上的应用（占总重量百分比）：
　　
　　美国F-22     26%                     苏-27              20%
　　
　　法EF-2000    43%                    中国歼-10          6%
　　
　　波音-777     9900kg/架空中客车A340&nbs

上一页 [1] [2] [3] [4] [5] 下一页