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复合材料的这些特性你了解吗
 复合材料是一种异性非均质的新型工程材料,与金属和其它固体材料相比,具有以下性能特点:
 
    (1)高比强度、高比模量  这是因为复合材料的增强剂和基体的密度一般都较小,而且增强材料多为强度高的纤维,所以多数复合材料都具有高的比强度和比模量,如铝和硼纤维的比强度为380MPa,玻璃钢的比强度为530MPa。
 
    (2)较高的疲劳强度  一般金属材料,尤其是高强度结构材料,在动载作用下对裂纹非常敏感,容易发生疲劳破坏。但是,复合材料中的纤维增强材料,内部缺陷少,而基体材料的塑性好,有利于消除或减小应力集中现象;再则,复合材料中的增强纤维以及纤维与基体界面对于裂纹的扩展能起阻止作用,因而能有效地提高复合材料的疲劳强度。从图13-8可知,碳纤维复合材料和玻璃钢的抗疲劳性比铝合金高得多。
 
    (3)减振性好  构件的自振频率不但与构件的结构有关,而且与材料的比模量的平方根成正比。复合材料的比模量大,其自振频率高,在一般载荷变化频率下不容易发生共振而失效。其次,基体和纤维之间的界面对振动有反射和吸收作用,而且基体材料的阻尼也较大,使复合材料的减振性比钢和铝合金等金属材料更好。
 
    (4)破损安全性好  复合材料每平方厘米面积上被基体隔离的独立纤维数多。当构件过载并有少量纤维断裂时,会迅速进行应力的重新分配,而由未破坏的纤维来承载,使构件在短时间内不会失去承载能力,安全性较好。
 
    (5)高温性能优良  一般铝合金在400℃时弹性模量急剧下降并接近于零.强度也显著下降。而用玻璃纤维增强的树脂却可以在200~300℃下工作;用碳或硼纤维增强的树脂在400℃时,其强度和弹性模量基本不变;用钨纤维增强的钴、镍或其它合金,使用温度可达1000℃以上,从而改善了金属的高温性能。由于复合材料的高温强度和疲劳强度较高,以及增强纤维与基体的相容性好,所以复合材料的热稳定性也较好。
 
    (6)高的化学稳定性  生产上可以选用耐蚀性优良的树脂作基体材料,并用高强度纤维来增强,使复合材料具有耐酸、碱、油脂等化学介质的侵蚀。
 
    此外,复合材料制造工艺较简单,易于加工,并可按设计者的需要增强其某些特殊性能,如减摩性、电绝缘性等。这些优异的性能使复合材料得到了广泛的应用,例如,喷气飞机的机翼、尾翼,直升飞机的螺旋桨,发动机的油嘴以及汽车、轮船、压力容器、管道、传动零件(齿轮、轴承)等,成为近代工业和某些高科技领域中重要的工程材料之一。复合材料的缺点是各向异性,横向的强度和层间剪切强度比纵向低得多,伸长率和冲击韧度较低。
 

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