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復(fù)合材料是什么?性能特點(diǎn)及應(yīng)用

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  常用復(fù)合材料是用玻璃纖維等性能較低的增強(qiáng)體與普通高聚物(樹(shù)脂)構(gòu)成。由于它的產(chǎn)品易造型、品質(zhì)高端、價(jià)格低廉的等優(yōu)勢(shì)大力發(fā)展,玻璃鋼制品復(fù)合材料已廣泛用于玻璃鋼造型裝飾、工藝品玻璃鋼模型、船舶、車(chē)輛玻璃鋼外殼、化工管道和貯罐、建筑結(jié)構(gòu)等方面。

   先進(jìn)復(fù)合材料指用高性能增強(qiáng)體如碳纖維、芳綸等于高性能耐熱高聚物構(gòu)成的復(fù)合材料,后來(lái)又把金屬基、陶瓷基和碳(石墨)基以及功能復(fù)合材料包括在內(nèi)。它們的性能雖然優(yōu)良,但價(jià)格相對(duì)較高,主要用于國(guó)防工業(yè)、航空航天、精密機(jī)械、深潛器、機(jī)器人結(jié)構(gòu)件等。

  復(fù)合材料中以纖維增強(qiáng)材料應(yīng)用更廣、用量更大。其特點(diǎn)是比重小、比強(qiáng)度和比模量大。例如碳纖維與環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合的材料,其比強(qiáng)度和比模量均比鋼和鋁合金大數(shù)倍,還具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、減摩耐磨、自潤(rùn)滑、耐熱、耐疲勞、耐蠕變、消聲、電絕緣等性能。石墨纖維與樹(shù)脂復(fù)合可得到熱膨脹系數(shù)幾乎等于零的材料。纖維增強(qiáng)材料的另一個(gè)特點(diǎn)是各向異性,因此可按制件不同部位的強(qiáng)度要求設(shè)計(jì)纖維的排列。以碳纖維和碳化硅纖維增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料,在500℃時(shí)仍能保持足夠的強(qiáng)度和模量。碳化硅纖維與鈦復(fù)合,不但鈦的耐熱性提高,且耐磨損,可用作發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片。碳化硅纖維與陶瓷復(fù)合, 使用溫度可達(dá)1500℃,比超合金渦輪葉片的使用溫度(1100℃)高得多。碳纖維增強(qiáng)碳、石墨纖維增強(qiáng)碳或石墨纖維增強(qiáng)石墨,構(gòu)成耐燒蝕材料,已用于航天器、火箭導(dǎo)彈和原子能反應(yīng)堆中。非金屬基復(fù)合材料由于密度小,用于汽車(chē)和飛機(jī)可減輕重量、提高速度、節(jié)約能源。用碳纖維和玻璃纖維混合制成的復(fù)合材料片彈簧,其剛度和承載能力與重量大5倍多的鋼片彈簧相當(dāng)。

 


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