理论教育 复合材料性能特点简介

复合材料性能特点简介

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】: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。

复合材料性能特点简介

9.3.3.1 比强度和比模量大

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

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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