復(fù)合材料專業(yè)概論

淺談復(fù)合材料 溫樂斐復(fù)材101 摘要 復(fù)合材料是由兩種或兩種以上物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)組合而成的一種多相固體 材料。復(fù)合材料的組分材料雖然保持其相對(duì)獨(dú)立性，但復(fù)合材料的性能卻不是組分材料 性能的簡單加和，而是有著重要的改進(jìn)。在復(fù)合材料中，通常有一相為連續(xù)相，稱為基 體；另一項(xiàng)為分散相，稱為增強(qiáng)相（增強(qiáng)體）。分散相是以獨(dú)立的形態(tài)分布在整個(gè)連續(xù) 相中的，兩相之間存在著界面相。分散相可以是增強(qiáng)纖維，也可以是顆粒狀或彌散的填 料。復(fù)合材料既可以保持原材料的某些特點(diǎn)，又能發(fā)揮組合后的性特征，它可以根據(jù)需 要進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而最合理地達(dá)到使用所要求的性能。本文簡單介紹一下復(fù)合材料的基體 材料、增強(qiáng)材料以及兩者的界面、復(fù)合材料的特點(diǎn)、分類、應(yīng)用等。 關(guān)鍵字 基體材料 增強(qiáng)材料 特點(diǎn) 分類 應(yīng)用 前言 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)正以日新月異的速度深刻改變、影響著當(dāng)代人類衣食住行等的各個(gè)方 面，而在這個(gè)過程中，材料扮演了極為重要的、無可取代的角色。材料是人類社會(huì)發(fā)展 的先導(dǎo)者、是國家實(shí)力的重要標(biāo)志、是人民生活水平提高的重要保證。 如果把科技進(jìn)步作為材料開發(fā)、創(chuàng)新的最原始的推動(dòng)力，那么材料的發(fā)現(xiàn)和使用則 被稱為“科技進(jìn)步的基礎(chǔ)和柱石”是絲毫也不過分的。 而在此之中，無機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料和金屬材料并列被稱為“材料三巨頭” 彼此都具有相應(yīng)的使用特點(diǎn)。但是金屬材料容易腐蝕、密度大；無機(jī)非金屬材料性質(zhì)脆 容易破裂；高分子材料易老化不耐高溫的缺點(diǎn)同時(shí)也限制了它們使用的條件和范圍。如 何在有限的條件下盡可能更好地達(dá)到材料的性能使用要求，要求材料能單獨(dú)表現(xiàn)出多方 面的優(yōu)異性能的考量促進(jìn)了復(fù)合材料的創(chuàng)新和發(fā)展。由高性能纖維、晶須、顆粒等增強(qiáng) 材料與樹脂、金屬、陶瓷基體材料組成的復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度、高比模量、低熱膨脹、 耐熱耐磨、導(dǎo)電導(dǎo)熱等優(yōu)異的綜合性能，從而有著廣闊的應(yīng)用前景，是現(xiàn)代社會(huì)中不可 或缺的高技術(shù)新材料。 1.復(fù)合材料的分類 隨著材料品種不斷增加，人們?yōu)榱烁玫匮芯亢褪褂貌牧?，需要?duì)材料進(jìn)行分類。 材料的分類方法較多，如按材料的化學(xué)性質(zhì)分類，有金屬材料、非金屬材料之分；如按 物理性質(zhì)分類，有絕緣材料、磁性材料、透光材料、半導(dǎo)體材料、導(dǎo)電材料等；按用途 分類，有航空材料、電工材料、建筑材料、包裝材料等 復(fù)合材料的分類方法也很多，常見的有以下幾種。 （1）按基體材料類型分類 ①聚合物基復(fù)合材料：以有機(jī)聚合物（主要為熱固性樹脂、熱塑性樹脂及橡膠）為基 體制成的復(fù)合材料。 ②金屬基復(fù)合材料：以金屬為基體制成的復(fù)合材料，如鋁基復(fù)合材料、鈦基復(fù)合材料 等。 ③無機(jī)非金屬復(fù)合材料：以陶瓷材料（也包括玻璃和水泥）為基體制成的復(fù)合材料。 （2 ）按增強(qiáng)材料種類分類 ①玻璃纖維復(fù)合材料。 ②碳纖維復(fù)合材料。 ③有機(jī)纖維（芳香族聚酰胺纖維、芳香族聚酯纖維、高強(qiáng)度聚烯烴纖維等）復(fù)合材料。 ④金屬纖維（如鎢絲、不銹鋼絲等）復(fù)合材料。 ⑤陶瓷纖維（如氧化鋁纖維、氧化硅纖維、硼纖維等）復(fù)合材料。 此外，如果用；兩種或兩種以上的纖維增強(qiáng)同一基體制成的復(fù)合材料稱為“混雜復(fù)合 材料”?；祀s復(fù)合材料可以看成是兩種或多種單一纖維復(fù)合材料的相互復(fù)合，即復(fù)合材 料的“復(fù)合材料”。 （3 ）按增強(qiáng)材料形態(tài)分類 ①連續(xù)纖維復(fù)合材料：做為分散相的纖維，每根纖維的兩個(gè)端點(diǎn)都位于復(fù)合材料的邊 界處。 ②短纖維復(fù)合材料：短纖維無規(guī)地分散在基體材料中制成的復(fù)合材料。 ③粒狀填料復(fù)合材料：微小顆粒狀增強(qiáng)材料分散在基體中制成的復(fù)合材料。 ④編制復(fù)合材料：以平面二維或立體三維纖維編織物為增強(qiáng)材料與基體復(fù)合而成的復(fù) 合材料。 （4 ）按用途分類 復(fù)合材料按用途可分為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料。目前結(jié)構(gòu)復(fù)合材料占絕大多 數(shù)，而功能復(fù)合材料有廣闊的發(fā)展前途。21 世紀(jì)將會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料與功能復(fù)合材料 并重的局面，而且功能復(fù)合材料更具有與其他功能材料競爭的優(yōu)勢。 結(jié)構(gòu)復(fù)合材料主要用做承力和次承力結(jié)構(gòu)，要求它質(zhì)量輕、強(qiáng)度和剛度高，且能耐 受一定溫度

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