Свойства композитных материалов (выбор материала)

Композитные материалы относятся к типу твердого материала, изготовленного путем объединения двух или более различных материалов с различными свойствами с помощью определенного метода обработки. Композитные материалы могут улучшить или преодолеть недостатки одного материала, полностью использовать его преимущества и достигать свойств и функций, которые трудно получить из одного материала. Существует много типов композитных материалов, которые могут быть классифицированы в зависимости от типа и формы армирующей фазы, такие как композиты, армированные частицами, ламинированные композиты и армированные волокном композиты. Основываясь на производительности, их можно разделить на структурные композиты и функциональные композиты. Структурные композиты используются для изготовления структурных компонентов, и были разработаны различные типы. Среди них, армированные волокном композиты являются наиболее широко используемыми и быстро развивающимися. Функциональные композиты относятся к композитным материалам, которые имеют определенные физические функции или эффекты.

(1) Высокая удельная прочность и удельный модуль

Композиты, армированные волокном, имеют самую высокую удельную прочность и удельный модуль упругости среди всех твердых материалов. Например, удельная прочность армированных углеродным волокном композитов эпоксидной смолы в восемь раз выше, чем у стали. Поэтому они особенно подходят для изготовления высокоскоростных компонентов, которые требуют легкого, но высокой прочности и жесткости.

(2) хорошее сопротивление усталости

Интерфейс между матрицей и армирующими волокнами в композитных материалах эффективно предотвращает распространение усталостных трещин. Кроме того, разделительное действие волокон на матрицу вызывает распространение трещин по более извилистому пути, что увеличивает усталостную прочность материала.

(3) Отличные характеристики демпфирования вибрации

Частота структурных компонентов не только связана с массой и формой структуры, но и пропорциональна квадратному корню из удельного модуля материала. Поскольку армированные волокном композиты обладают высоким удельным модулем упругости, их собственные частоты высоки, что позволяет избежать резонанса в рабочих условиях.

(4) Хорошая производительность при высоких температурах

Большинство армирующих волокон сохраняют высокую прочность при повышенных температурах. При использовании для укрепления металлов и смол, они могут значительно улучшить свои высокотемпературные характеристики. Например, модуль упругости алюминиевого сплава значительно падает при 400 ° С, а также уменьшается его прочность. Однако после того, как он был усилен углеродным волокном, модуль упругости может оставаться практически неизменным при этой температуре.

В дополнение к вышеуказанным свойствам, композиционные материалы также показывают хорошее низкое трение, коррозионную устойчивость, и просессабилиты. Однако они имеют некоторые недостатки, такие как анизотропия, более низкая поперечная прочность на растяжение, низкая прочность на межламинарный сдвиг, низкое удлинение, плохая ударная вязкость и высокие затраты, которые ограничивают их текущие применения. Несмотря на эти недостатки, композиционные материалы являются новым и уникальным классом инженерных материалов, предлагающим широкие перспективы развития.