复合材料(Composite materials), 是由两种或两种以上不一样性质材料, 经过物理或化学方法, 在宏观上组成含有新性能材料。 多种材料在性能上相互取长补短, 产生协同效应, 使复合材料综合性能优于原组成材料而满足多种不一样要求。 复合材料基体材料分为金属和非金属两大类。 金属基体常见有铝、 镁、 铜、 钛及其合金。 非金属基体关键有合成树脂、 橡胶、 陶瓷、 石墨、 碳等。 增强材料关键有玻璃纤维、 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。
橡塑复合材料
复合材料使用历史能够追溯到古代。 从古至今沿用稻草增强粘土和已使用上百年钢筋混凝土均由两种材料复合而成。 20世纪40年代, 因航空工业需要, 发展了玻璃纤维增强塑料(俗称玻璃钢), 以后出现了复合材料这一名称。 50年代以后, 陆续发展了碳纤维、 石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。 70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。 这些高强度、 高模量纤维能和合成树脂、 碳、 石墨、 陶瓷、 橡胶等非金属基体或铝、 镁、 钛等金属基体复合, 组成各具特色复合材料。
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分类
复合材料是一个混合物。 复合材料按其组成份为金属和金属复合材料、 非金属和金属复合材料、 非金属和非金属复合材料。 按其结构特点又分为: ①纤维复合材料。 将多种纤维增强体置于基体材料内复合而成。 如纤维增强塑料、 纤维增强金属等。 ②夹层复合材料。 由性质不一样表面材料和芯材组合而成。 通常面材强度高、 薄; 芯材质轻、 强度低, 但含有一定刚度和厚度。 分为实心夹层和蜂窝夹层两种。
③细粒复合材料。 将硬质细粒均匀分布于基体中, 如弥散强化合金、 金属陶瓷等。 ④混杂复合材料。 由两种或两种以上增强相材料混杂于一个基体相材料中组成。 和一般单增强相复合材料比, 其冲击强度、 疲惫强度和断裂韧性显著提升, 并含有特殊热膨胀性能。 分为层内混杂、 层间混杂、 夹芯混杂、 层内/层间混杂和超混杂复合材料。
60年代, 为满足航空航天等尖端技术所用材料需要, 前后研制和生产了以高性能纤维(如碳纤维、 硼纤维、 芳纶纤维、 碳化硅纤维等)为增强材料复合材料, 其比强度大于4×106厘米(cm), 比模量大于4×108cm。 为了和第一代玻璃纤维增强树脂复合材料相区分, 将这种复合材料称为优异复合材料。 按基体材料不一样, 优异复合材料分为树脂基、 金属基和陶瓷基复合材料。 其使用温度分别达250~350℃、 350~1200℃和1200℃以上。 优异复合材料除作为结构材料外, 还可用作功效材料, 如梯度复
第五代战机复合材料
合材料(材料化学和结晶学组成、 结构、 空隙等在空间连续梯变功效复合材料)、 机敏复合材料(含有感觉、 处理和实施功效, 能适应环境改变功效复合材料)、 仿生复合材料、 隐身复合材料等。
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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。 比如碳纤维和环氧树脂复合材料, 其比强度和比模量均比钢和铝合金大数倍, 还含有优良化学稳定性、 减摩耐磨、 自润滑、 耐热、 耐疲惫、 耐蠕变、 消声、 电绝缘等性能。 石墨纤维和树脂复合可得到膨胀系数几乎等于零材料。 纤维增强材料另一个特点是
各向异性, 所以可按制件不一样部位强度要求设计纤维排列。 以碳纤维和碳化硅纤维增强铝基复合材料, 在500℃时仍能保持足够强度和模量。 碳化硅纤维和钛复合, 不仅钛耐热性提升, 且耐磨损, 可用作发动机风扇叶片。 碳化硅纤维和陶瓷复合,
再生树脂复合材料
使用温度可达1500℃, 比超合金涡轮叶片使用温度(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, 组成耐烧蚀材料, 已用于航天器、 火箭导弹和原子能反应堆中。 非金属基复合材料因为密度小, 用于汽车和飞机可减轻重量、 提升速度、 节省能源。 用碳纤维和玻璃纤维混合制成复合材料片弹簧, 其刚度和承载能力和重量大5倍多钢片弹簧相当。
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成型方法
复合材料成型方法按基体材料不一样各异。 树脂基复合材料成型方法较多, 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
复合材料电缆支架
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, 经过施加压力实现成型, 包含扩散焊接、 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
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