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什么是復(fù)合材料?與玻璃鋼有區(qū)別嗎?
2012-12-07
通俗而簡單的說復(fù)合材料就是兩種或幾種不同的材料通過物理或者化學(xué)的方法混合成一種物質(zhì)的材料。像混凝土就是生活中常見的復(fù)合材料。
大部分人可能印象中復(fù)合材料就是玻璃鋼之類的塑料型復(fù)合材料。其實復(fù)合材料分為金屬和非金屬兩種。金屬的通常也叫合金(例如鋁合金);非金屬的通常用樹脂,橡膠,陶瓷,石墨,碳等做基體,用玻璃纖維,碳纖維,硼纖維,芳綸碳化硅,石棉纖維等,此外還有晶須,金屬絲和硬質(zhì)細(xì)粒等做增強材料。 復(fù)合材料之所以要復(fù)合就是要在各種材料中相互取長補短產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),使復(fù)合材料的綜合性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于組成復(fù)合材料的各種單一的原材料。這也是為什么像玻璃鋼之類的材料能廣受歡迎的重要原因之一。
在復(fù)合材料中以纖維增強材料應(yīng)用廣、用量大。其特點是比重小、比強度和比模量大。例如碳纖維與環(huán)氧樹脂復(fù)合的材料,它的比強度和比模量均比鋼和鋁合金大數(shù)倍,還具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、減摩耐磨、自潤滑、耐熱、耐疲勞、耐蠕變、消聲、電絕緣等性能。石墨纖維與樹脂復(fù)合可得到膨脹系數(shù)差不多等于零的材料。纖維增強材料的另一個特點是各向異性,因此可按制件不同部位的強度要求設(shè)計纖維的排列。以碳纖維和碳化硅纖維增強的鋁基復(fù)合材料,在500℃時仍能保持足夠的強度和模量。碳化硅纖維與鈦復(fù)合,不但鈦的耐熱性提高,且耐磨損,可用作發(fā)動機(jī)風(fēng)扇葉片。碳化硅纖維與陶瓷復(fù)合, 再生樹脂復(fù)合材料 樹脂基復(fù)合材料: 樹脂基復(fù)合材料也就是以樹脂作為基體以玻璃纖維,碳纖維,芳綸纖維等做增強材料的復(fù)合材料。
下面詳細(xì)介紹這三種常用的復(fù)合材料。
目前用于復(fù)合材料的玻璃纖維主要有玻璃纖維、石英玻璃纖維和高硅氧玻璃纖維等。它的性價比高所以在目前一直保持著百分之10的增長速度來滿足廣大工業(yè)領(lǐng)域的需要。 玻璃纖維復(fù)合材料目前廣泛應(yīng)用在軍工和民用產(chǎn)品中。軍事上被用來做防彈頭盔和防彈服以及直升機(jī)機(jī)翼等。民用中各種高壓壓力容器、民用飛機(jī)直板、體育用品、各類耐高溫制品以及近期報道的性能差別的輪胎簾子線等。到目前玻璃纖維、石英玻璃纖維和高硅氧玻璃纖維這三大復(fù)合材料已經(jīng)在我國廣泛應(yīng)用,其中玻璃纖維frp已經(jīng)處于顯赫地位,擁有自主知識產(chǎn)權(quán)和小規(guī)模的產(chǎn)業(yè),現(xiàn)階段年產(chǎn)500噸左右。預(yù)計未來會不斷攀升。
20世紀(jì)80年代以來,荷蘭、日本、前蘇聯(lián)也先后開展了芳綸纖維的研制開發(fā)工作。目前芳綸纖維主要應(yīng)用在航空航天產(chǎn)品上,民用除汽車部分零件外應(yīng)用不是很廣泛。 值得一提的是分子量聚乙烯纖維的比強度在各種纖維中位居前列,尤其是它的抗化學(xué)試劑侵蝕性能和抗老化性能優(yōu)良。它還具有優(yōu)良的高頻聲納透過性和耐海水腐蝕性。因此應(yīng)用前景也是不錯的。 熱固性樹脂復(fù)合材料和熱塑性復(fù)合材料: 熱固性樹脂基復(fù)合材料是指以熱固性樹脂如不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、乙烯基酯樹脂等為基體,以玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、高分子量聚乙烯纖維等為增強材料制成的復(fù)合材料。熱塑性樹脂基復(fù)合材料主要有長纖維增強粒料(LFP)、連續(xù)纖維增強預(yù)浸帶(MITT)和玻璃纖維氈增強型熱塑性復(fù)合材料(GMT)。因為這兩種復(fù)合材料發(fā)展歷史并不長所以并不像常見的樹脂復(fù)合材料那樣廣為人們熟知。
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