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复合材料的性能与应用研究

✍️ 作者:心理学 👁 阅读 2,358 💬 评论 36 ⏱ 阅读约 6 分钟

复合材料的性能与应用研究

本文目录

  1. 复合材料性能五大调整方式?
  2. 高性能复合材料的主要优点包括?
  3. 纳米材料基础与应用知识点总结?
  4. 为什么复合材料比较坚固?
  5. 什么是复合材料?

复合材料性能五大调整方式?

性能/复合材料

  复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。其特点是比重小、比强度和比模量大。例如碳纤维与环氧树脂复合的材料,其比强度和比模量均比钢和铝合金大数倍,还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能。石墨纤维与树脂复合可得到热膨胀系数几乎等于零的材料。纤维增强材料的另一个特点是各向异性,因此可按制件不同部位的强度要求设计纤维的排列。以碳纤维和碳化硅纤维增强的铝基复合材料,在500℃时仍能保持足够的强度和模量。碳化硅纤维与钛复合,不但钛的耐热性提高,且耐磨损,可用作发动机风扇叶片。碳化硅纤维与陶瓷复合,使用温度可达1500℃,比超合金涡轮叶片的使用温度(1100℃)高得多。碳纤维增强碳、石墨纤维增强碳或石墨纤维增强石墨,构成耐烧蚀材料,已用于航天器、火箭导弹和原子能反应堆中。非金属基复合材料由于密度小,用于汽车和飞机可减轻重量、提高速度、节约能源。用碳纤维和玻璃纤维混合制成的复合材料片弹簧,其刚度和承载能力与重量大5倍多的钢片弹簧相当。

高性能复合材料的主要优点包括?

现在在实用层面的高性能纤维主要为三种,碳纤维,芳纶和超高分子量聚乙烯。

而这三种高性能纤维当其作为纤维使用在纱线,缆绳上或者作为纺织面料使用时,具有较多可讨论的独特性质。

但是,当其制成复合材料之后,通常是和树脂复合,制成所谓的FRP之后,由于其材料主要结构的基体部分主要由树脂构成,所以复合材料本身的大部分性能,比如环境耐受性,热性能和电学性能等都主要是由作为基体的树脂来决定的,本身不具有所谓“高性能纤维复合材料”的特殊性质,高性能纤维在FRP中,仅仅起到了在纤维轴向上提供了一个超高强度和超高模量的增强效果,如果其用以复合的树脂基体的模量并不高的话,那么增强纤维所提供的模量也并没有什么作用,最终表现出来的作为高性能纤维复合材料的特殊优点,仅仅体现在非常高的物理破坏强度这一点上。

纳米材料基础与应用知识点总结?

由于纳米材料所具有的特殊性质,使其在许多领域拥有广泛的应用价值。(1)纳米材料在韧性、强度、硬度上都较常规材料有大幅提高,从而被广泛地应用于航空、航天、航海、石油钻探等领域。

(2) 纳米材料优异的磁学性能使其在光磁系统、光磁材料中有着广泛的应用,如可以用于制备信息存储的磁电阻读出磁头。

(3) 纳米材料在半导体器件也有着潜在的应用价值,可用于二极管、电池电极材料[ ]、太阳能电池材料等。

(4) 纳米材料在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景,如可用于热交换器和烧结促进材料等。

(5)纳米材料的小尺寸及光学性质使其可应用于红外线感测器材料、微光纤材料、微型激光[ ]或发光二级管材料等。

为什么复合材料比较坚固?

复合材料是许多细长的碳同素异构体组成,其结构是由一层层以六角型排列的碳原子所构成,各层之间有链接。

  你可能知道木炭,石墨,钻石等,你也可能知道C60,单壁纳米碳管,这些都是碳的同素异构体。所以碳的结构不同,其组成的物质就可硬可软,碳纤维的微观结构类似人造石墨,是乱层石墨结构。

  复合材料的独特结构使得它确实“很硬”,这不是指硬度高,而是指它“很结实”,它的强度很高。

  它的比重不到钢的1/4,碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上,是钢的7~9倍,抗拉弹性模量为23000~43000Mpa亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上,而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右,其比模量也比钢高。

  它的比重低,纵向热膨胀系数是零或小于零,耐蚀性好,使它成为优质的新兴材料,材料的比强度愈高,则构件自重愈小,比模量愈高,则构件的刚度愈大,从这个意义上已预示了碳纤维在工程的广阔应用前景,综观多种新兴的复合材料(如高分子复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料)的优异性能,不少人预料,人类在材料应用上正从钢铁时代进入到一个复合材料广泛应用的时代。

什么是复合材料?

复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观上组成具有新性能的材料。

各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。

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