復(fù)合材料,是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料,通過物理或化學(xué)的方法,在宏觀(微觀)上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補短,產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。復(fù)合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細粒等。
復(fù)合材料是一種混合物。在很多領(lǐng)域都發(fā)揮了很大的作用,代替了很多傳統(tǒng)的材料。復(fù)合材料按其組成分為金屬與金屬復(fù)合材料、非金屬與金屬復(fù)合材料、非金屬與非金屬復(fù)合材料。
按其結(jié)構(gòu)特點又分為:
①纖維增強復(fù)合材料。將各種纖維增強體置于基體材料內(nèi)復(fù)合而成。如纖維增強塑料、纖維增強金屬等。
②夾層復(fù)合材料。由性質(zhì)不同的表面材料和芯材組合而成。通常面材強度高、薄;芯材質(zhì)輕、強度低,但具有一定剛度和厚度。分為實心夾層和蜂窩夾層兩種。
③細粒復(fù)合材料。將硬質(zhì)細粒均勻分布于基體中,如彌散強化合金、金屬陶瓷等。
④混雜復(fù)合材料。由兩種或兩種以上增強相材料混雜于一種基體相材料中構(gòu)成。與普通單增強相復(fù)合材料比,其沖擊強度、疲勞強度和斷裂韌性顯著提高,并具有特殊的熱膨脹性能。分為層內(nèi)混雜、層間混雜、夾芯混雜、層內(nèi)/層間混雜和超混雜復(fù)合材料。
復(fù)合材料主要可分為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料兩大類。結(jié)構(gòu)復(fù)合材料是作為承力結(jié)構(gòu)使用的材料,基本上由能承受載荷的增強體組元與能連接增強體成為整體材料同時又起傳遞力作用的基體組元構(gòu)成。增強體包括各種玻璃、陶瓷、碳素、高聚物、金屬以及天然纖維、織物、晶須、片材和顆粒等,基體則有高聚物(樹脂)、金屬、陶瓷、玻璃、碳和水泥等。由不同的增強體和不同基體即可組成名目繁多的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料,并以所用的基體來命名,如高聚物(樹脂)基復(fù)合材料等。結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的特點是可根據(jù)材料在使用中受力的要求進行組元選材設(shè)計,更重要是還可進行復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計,即增強體排布設(shè)計,能合理地滿足需要并節(jié)約用材。常用復(fù)合材料如玻璃鋼便是用玻璃纖維等性能較低的增強體與普通高聚物(樹脂)構(gòu)成。由于它的價格低廉的以大量發(fā)展,已廣泛用于船舶、車輛、化工管道和貯罐、建筑結(jié)構(gòu)、體育用品等方面。
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