9.3.3.1 比强度和比模量大
在复合材料中,由于增强相多数是强度很高的纤维,而且组成材料密度较小,所以复合材料的比强度、比模量比其他材料要高得多。如碳纤维增强环氧树脂复合材料的比模量约为钢的 3.5 倍,比强度约为钢的 8 倍。这对宇航、交通运输工具,要求在保证性能的前提下,减轻自重具有重大的意义。
9.3.3.2 疲劳强度高
复合材料的基体中密布着大量的增强纤维,而基体的塑性一般较好,而且增强纤维和基体的界面可阻止疲劳裂纹扩展,从而有效地提高复合材料的疲劳极限,具有较高的疲劳强度。碳纤维增强复合材料的疲劳极限是抗拉强度的 70%~80%,而大多数金属材料的疲劳强度只有抗拉强度的 40%~50%。
9.3.3.3 减振性能好
当外加荷载的频率与结构的自振频率相同时,会产生共振现象,威胁结构的安全。而结构的自振频率除了与其本身的质量、形状有关外,还与材料的比模量的平方根成正比,由于复合材料的比模量大,自振频率很高,不易产生共振,同时纤维与基体的界面具有吸振能力,即使有振动,也会很快衰减,所以复合材料的减振性能好。
9.3.3.4 高温性能好
大多数增强材料熔点高、弹性模量高、高温强度高,因而复合材料的高温性能也比较高。例如,一般铝合金在 400 °C 以上时强度仅为室温时的 1/10,弹性模量接近于零,而用碳纤维或硼纤维增强的铝材,在 400 °C 时强度和弹性模量几乎和室温一样。(www.daowen.com)
9.3.3.5 断裂安全性高
在纤维增强复合材料截面上分布着相互隔离的众多纤维,当其受力发生过载时,其中部分纤维会发生断裂,但随即进行应力的重新分配,由未断纤维将荷载承担起来,不致造成构件在瞬间完全丧失承载能力而发生脆断,因此复合材料的工作安全性高。
9.3.3.6 工艺性较好
复合材料的制备和复合材料制品的成型往往是同时完成的,减少了工时,节约了材料和能源。
除了上述几种特性外,复合材料还有良好的化学稳定性、自润滑和耐磨、隔热、隔音等特性。
复合材料也有一些缺点,如断裂伸长率小、抗冲击性较差、横向强度较低、成本较高等。
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