複合材料有特性:
1、複合材料的比強度和比剛度較高。材料的強度除以密度稱為比強度;材料的剛度除以密度稱為比剛度。這兩個參量是衡量材料承載能力的重要指標。比強度和比剛度較高說明材料重量輕,而強度和剛度大。這是結構設計,特別是航空、航天結構設計對材料的重要要求。現代飛機、導彈和衛星等機體結構正逐漸擴大使用纖維增強複合材料的比例。
2、 複合材料的力學效能可以設計,即可以透過選擇合適的原材料和合理的鋪層形式,使複合材料構件或複合材料結構滿足使用要求。例如,在某種鋪層形式下,材料在一方向受拉而伸長時,在垂直於受拉的方向上材料也伸長,這與常用材料的效能完全不同。又如利用複合材料的耦合效應,在平板模上鋪層製作層板,加溫固化後,板就自動成為所需要的曲板或殼體。
3、複合材料的抗疲勞效能良好。一般金屬的疲勞強度為抗拉強度的40~50%,而某些複合材料可高達70~80%。複合材料的疲勞斷裂是從基體開始,逐漸擴充套件到纖維和基體的介面上,沒有突發性的變化。因此,複合材料在破壞前有預兆,可以檢查和補救。纖維複合材料還具有較好的抗聲振疲勞效能。用複合材料製成的直升飛機旋翼,其疲勞壽命比用金屬的長數倍。
4、複合材料的減振效能良好。纖維複合材料的纖維和基體介面的阻尼較大,因此具有較好的減振效能。用同形狀和同大小的兩種粱分別作振動試驗,碳纖維複合材料粱的振動衰減時間比輕金屬粱要短得多。
5、 複合材料通常都能耐高溫。在高溫下,用碳或硼纖維增強的金屬其強度和剛度都比原金屬的強度和剛度高很多。普通鋁合金在400℃時,彈性模量大幅度下降,強度也下降;而在同一溫度下,用碳纖維或硼纖維增強的鋁合金的強度和彈性模量基本不變。複合材料的熱導率一般都小,因而它的瞬時耐超高溫效能比較好。
6、複合材料的安全性好。在纖維增強複合材料的基體中有成千上萬根獨立的纖維。當用這種材料製成的構件超載,並有少量纖維斷裂時,載荷會迅速重新分配並傳遞到未破壞的纖維上,因此整個構件不至於在短時間內喪失承載能力。 複合材料的成型工藝簡單。纖維增強複合材料一般適合於整體成型,因而減少了零部件的數目,從而可減少設計計算工作量並有利於提高計算的準確性。另外,製作纖維增強複合材料部件的步驟是把纖維和基體粘結在一起,先用模具成型,而後加溫固化,在製作過程中基體由流體變為固體,不易在材料中造成微小裂紋,而且固化後殘餘應力很小。
複合材料有特性:
1、複合材料的比強度和比剛度較高。材料的強度除以密度稱為比強度;材料的剛度除以密度稱為比剛度。這兩個參量是衡量材料承載能力的重要指標。比強度和比剛度較高說明材料重量輕,而強度和剛度大。這是結構設計,特別是航空、航天結構設計對材料的重要要求。現代飛機、導彈和衛星等機體結構正逐漸擴大使用纖維增強複合材料的比例。
2、 複合材料的力學效能可以設計,即可以透過選擇合適的原材料和合理的鋪層形式,使複合材料構件或複合材料結構滿足使用要求。例如,在某種鋪層形式下,材料在一方向受拉而伸長時,在垂直於受拉的方向上材料也伸長,這與常用材料的效能完全不同。又如利用複合材料的耦合效應,在平板模上鋪層製作層板,加溫固化後,板就自動成為所需要的曲板或殼體。
3、複合材料的抗疲勞效能良好。一般金屬的疲勞強度為抗拉強度的40~50%,而某些複合材料可高達70~80%。複合材料的疲勞斷裂是從基體開始,逐漸擴充套件到纖維和基體的介面上,沒有突發性的變化。因此,複合材料在破壞前有預兆,可以檢查和補救。纖維複合材料還具有較好的抗聲振疲勞效能。用複合材料製成的直升飛機旋翼,其疲勞壽命比用金屬的長數倍。
4、複合材料的減振效能良好。纖維複合材料的纖維和基體介面的阻尼較大,因此具有較好的減振效能。用同形狀和同大小的兩種粱分別作振動試驗,碳纖維複合材料粱的振動衰減時間比輕金屬粱要短得多。
5、 複合材料通常都能耐高溫。在高溫下,用碳或硼纖維增強的金屬其強度和剛度都比原金屬的強度和剛度高很多。普通鋁合金在400℃時,彈性模量大幅度下降,強度也下降;而在同一溫度下,用碳纖維或硼纖維增強的鋁合金的強度和彈性模量基本不變。複合材料的熱導率一般都小,因而它的瞬時耐超高溫效能比較好。
6、複合材料的安全性好。在纖維增強複合材料的基體中有成千上萬根獨立的纖維。當用這種材料製成的構件超載,並有少量纖維斷裂時,載荷會迅速重新分配並傳遞到未破壞的纖維上,因此整個構件不至於在短時間內喪失承載能力。 複合材料的成型工藝簡單。纖維增強複合材料一般適合於整體成型,因而減少了零部件的數目,從而可減少設計計算工作量並有利於提高計算的準確性。另外,製作纖維增強複合材料部件的步驟是把纖維和基體粘結在一起,先用模具成型,而後加溫固化,在製作過程中基體由流體變為固體,不易在材料中造成微小裂紋,而且固化後殘餘應力很小。