复合材料的特点及应用
定义:复合材料是由两种或多种不同类型、不同性能、不同形态、不同成分和不同相型的组分材料,通过适当的复合方法,将其组合成一种具有整体结构特性的,使用性能优异的材料体系。
复合材料品种较多,按基本分类通常为:金属基复合材料、陶瓷基复合材料、树脂基复合材料、碳/碳复合材料和纳米复合材料。
在这里,且介绍我们从事的树脂基复合材料。
树脂基复合材料主要由树脂基体、增强材料、填料与助剂组成。
一、常用的热固性树脂基本有:不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、乙烯基酯树脂、有机硅树脂等。
见表1
表1几种热固性树脂及复合材料的主要特性和用途
二、树脂基复合材料常用的增强材料有玻璃纤维及其织物、芳纶纤维及其织物、碳纤维及其织物、高拉伸聚乙烯纤维及其织物以及其他高性能纤维及其织物等。
三、树脂基复合材料的主要特点
1.材料的形成与制品的成型同时完成。
利用复合材料形成和制品成型同时完成的特点,可以实现大型制品一次性成型,从而简化了制品结构并且减少了组成零件和联接零件的数量,这对减轻制品质量,降低工艺消耗和提高结构使用性能十分有利。
2.制品轻质高强、具有突出的比强度、比模量
纤维增强制品相对密度仅有1.4~2.0,只有普通钢的1/4~1/6,比铝合金还轻1/3。
而机械强度却达到或超过普通钢的水平。
玻璃纤维增强的环氧复合材料拉伸强度和弯曲强度均在400Mpa以上。
碳纤维增强的环氧树脂比强度、比模量见表2
表2
1.03×)×
0.13×0.27×
可见复合材料的比强度比钢高3~8倍,比模量高3~6倍。
3.尺寸稳定性好
4.优越的耐热、耐高温特性。
一般其热变形温度在150℃~260℃之内。
5.电性能优良
由于复合材料具备的优良的电性能,其制品不存在电化学腐蚀和杂散电流腐蚀,可广泛地用于制造仪表、电机及电器中的绝缘零部件,以提高电气设备的可靠性并延长其使用寿命。
此外,制品在高频作用下良好的介电性和微波透过性,已用于制造多种雷达罩等高频绝缘产品。
6.卓越的耐腐蚀性
对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐等介质具有良好的化学稳定性,特别是在强的非氧化性酸和相当广泛的PH值范围内的介质中具有良好的稳定性。
7.可设计性、可配制性显著
鉴于复合材料的上述优越特性,多用于制造机械结构件、绝缘件、高频受力件和其他功能性结构部件。