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复合材料的特点

日期:2019-09-23 10:09:30 来自:皇品雅致

与传统的材料相比,复合材料具有以下几个特点:
  1.可设计性。复合材料的物理性和化学性声、光、热、力、电、防腐、抗氧化等,都可以按照不同用途制成不同性能的材料。
  2.材料与结构的统一性。传统材料的构件成型是经过对材料的重新加工,重新加工过程中材料不发生组分和化学变化,而复合材料构件与材料是同时形成的,一般不再由“复合材料”加工成复合材料构件。由于复合材料的这一特点,使之结构的整体性好,可大幅度地减少零部件和连接数量,从而缩短加工周期,降低成本,提高构件的可靠性。
  3.发挥复合效应的优越性。复合材料虽由各组分材料经过复合工艺形成,但它并不是几种材料简单的混合,而是在原材料的基础上形成新的性能。
  4.材料性能对复合工艺的依赖性。复合材料结构在形成的过程中有组分材料的物理和化学变化,过程非常复杂,构件的性能埘工艺方法、工艺参数、工艺过程等依赖性较大,同时在成型过程中很难准确地控制工艺参数。
  
  复合材料的优点:
  1.强度高、模量大。复合材料“轻质高强”,例如,碳纤维增强环氧树脂复合材料强度比是钢的5倍,铝合金的4倍,钛合金的3.5倍,模量是钢、铝、钛的4倍。
  2.阻尼减振性好。复合材料界面有较大的吸收振动能量能力,致使材料的振动阻尼较高。
  3.安全性高。复合材料的破损不像传统材料那样事发突然,而是经过一系列的损伤、开裂、界面脱黏、纤维断裂等加工过程,从而迟滞了破损突然发生,提高了安全性。
  
  复合材料的分类
  (1)按使用性能不同分为:结构复合材料、功能复合材料。
  (2)按基体材料类型分为:树脂基复合材料、金属基复合材料、无机非金属基复合材料。
  (3)按分散相的形态分为:连续纤维增强复合材料、纤维织物、编织体增强复合材料、片状材料增强复合材料、短纤维或晶须增强复合材料、颗粒增强复合材料。
  (4)按增强纤维类别分为:碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、有机纤维复合材料、陶瓷纤维复合材料。
  
  复合材料性能复合原理
  复合材料是改由两种或是两种超过不同化学组分、不同性能的材料组成,它们遵循什么样的法亦来进行复合,如何便能使复合的整体性能优于组分材料,乃保留所期望的特性(如高强度、高刚性、重量轻),抑制绝不期望的特性,复合原理便是探讨这个问题,上面便有关问题作简单介绍。
  (1)基体和增强材料栋的相互作用
  复合材料之中基体和增强材料问的相互作用是透过所形成界面的性质与强度因而表现出来的,一般来说,界面不仅是两种材料的几何交界面,所以是具有一定厚度的界面层,于这一区域发生急剧的变化,存在各种复杂的物理、化学与力学的作用。因而于实际的复合材料之中,基体与增强材料间的结合可分为下列几种。
  机械结合。基体与增强材料间没发生化学反应,单纯是机械连接,这种结合是靠粗糙的纤维表面与基体产生摩擦力因而实现的,只能于平行在纤维的方向之上承受载荷。
  润湿与扩散。复合过程之中液态的丛体于增强材料表面铺展、润湿,接着发生相互原子或是分子的扩散、渗透,进而形成界面。
  反应结合。基体与增强材料间发生化学反应,于界面形
  混合结合。上述结合方式之中几种的组合,是最为普遍的结合方式。
  (2)基体和增强材料间的相容性
  相容性是指复合材料于制造与使用过程之中各组分之间互相协调、配合的程度。它关系到各组分材料能否有效地发挥作用,亦关系到复合材料整体结构与性能是否长年持久稳定。
  物理相容性:物理相容性要求复合材料于承受应力作用与环境温度变化时,各相组分材料的力学性能与其他的物理性能能够互相协调、匹配。其中力学相容性重要是指基体应有足够的韧性与强度,能把内部载荷皆匀地传递到增强材料之上,因而绝不会产生明显的绝不连续现象;热相容性是物理相容性的另一个内容,复合材料要求基体与增强材料有相当的热膨胀系数及合理的膨胀系数搭配(有时候也需考虑热导率),不致于经受高温之后或是循环受热时,复合材料外部产生有害的附加应力因而损害其力学性能。
  化学相容性:化学相容性相当复杂,它包括热力学相容性和化学反应(基体和增强材料间的反应)相容性。
 
正是因为复合材料的超高性能化学稳定性,使得复合包装袋在各个行业中得到了广泛的应用,其中包括食品、日用品、化妆品、工业产品、文具等。

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