理论教育 优化后:增强材料分类的优化方案

优化后:增强材料分类的优化方案

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:近年来,晶须作为一种新型增强材料而倍受青睐。

优化后:增强材料分类的优化方案

1.2.1.1 纤维

纤维不仅能使材料显示出较高的抗张强度和刚度,而且能减小收缩,提高热变形温度和低温冲击强度等。复合材料的性能在很大程度上取决于纤维的性能、含量及使用状态。

高性能增强纤维有玻璃纤维、碳纤维、高强高模聚乙烯纤维、芳纶、玄武岩纤维、纳米纤维。可分为有机纤维和无机纤维。

有机纤维:芳纶、聚乙烯纤维和聚酰胺纤维等。

无机纤维:玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、氮化硼纤维及其他纤维。

1.2.1.2 晶须

晶须是在人工控制条件下,以单晶形式生长成的一种纤维。晶须的直径一般为几微米,长几十微米。由于晶须的直径非常小,所以,没有在大晶体中常出现的缺陷,因而强度接近于完整晶体的理论值。近年来,晶须作为一种新型增强材料而倍受青睐。晶须没有显著的疲劳效应,切断、磨粉或其他的施工操作都不会降低其强度。晶须在复合材料中的增强效果与其品种、用量关系极大。

晶须一般都是一维线形针状体,主要用作复合材料增强体,生产成本很高,不易推广使用。晶须复合材料由于其价格昂贵,目前主要用在空间和尖端技术上,在民用方面主要用于合成牙齿、骨骼及直升机的旋翼等。(www.daowen.com)

1.2.1.3 颗粒

用以改善复合材料力学性能,提高断裂性、耐磨性和硬度,增进耐腐蚀性能的颗粒状材料,称为颗粒增强体。

颗粒增强体的特点:选材方便,可根据不同的性能要求选用不同的颗粒增强体;颗粒增强体成本低,易于批量生产。

颗粒增强体的平均尺寸为3.5~10μm,最细的为纳米级(1~100nm),最粗的颗粒粒径大于30μm。目前使用的颗粒增强体有碳化硅、氧化铝、氮化硅、碳化钛、石墨碳酸钙等。

在复合材料中,颗粒增强体的体积含量通常为15%~20%,特殊的也可达5%~75%。

常见增强材料性能见表1-3。

对于不同种类的增强材料,其价格、性能大不相同,因此,在选择增强材料时,要从最终应用角度充分考虑,从而选择合适的增强材料。

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