BOB半岛·(中国)官方网站复合材料的分类

　　过一般的高强钢，耐腐蚀、绝缘、绝热等。但 弹性模量低，在300℃以下使用。 主要用于制造自重轻的受力构件和要求 无磁性、绝缘、耐腐蚀的零件。

　　复合材料使用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻 草增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复 合而成。

　　5. 碳化硅纤维  是以钨丝或碳纤维作纤芯BOB半岛，通过气相 沉积法而制得；或用聚碳硅烷纺纱， 经烧结而得；  是一种高熔点、高强度、高模量的陶 瓷纤维，主要用于增强金属和陶瓷；  优良的高温强度，在1100℃时强度仍 高达2100MPa。

　　 主要增强颗粒为陶瓷颗粒，如Al 2 O 3 、SiC、 Si3N4、WC、TiC、B4C及石墨等；  陶瓷颗粒性能好、成本低，易于批量生产；  在聚合物中添加不同的填料，构成以填料 为分散相、聚合物为连续相的复合材料， 可改善制品的力学性能、耐磨性能、耐热 性能、导电性能、导磁性能、耐老化性能 等。

　　 陶瓷具有耐高温，抗氧化，耐腐蚀，弹性 摩量高，抗压强度大等优点。 但陶瓷脆性大，不能承受剧烈的机械冲击 和热冲击。

　　用纤维或粒子与陶瓷制成复合材料，其韧性明 显提高，是目前研究的热点。主要有：  纤维增强陶瓷复合材料  粒子增强陶瓷复合材料

　　3. 硼纤维  将元素B用蒸汽沉积的方法沉积到耐热金属 丝－纤芯（钨丝）上制得的一种复合纤维；  熔点高（2300℃）；  强度、弹性模量高；  良好的耐蚀性；  缺点：密度较大，直径较粗，生产工艺复 杂，成本高；  不及玻璃纤维和碳纤维应用广泛。

　　4. 芳纶纤维  亦称Kevlar纤维，是一种将聚合物溶解在 溶剂中，再经纺丝制成的芳香族聚酰胺类 纤维；  密度小，比强度、比弹性模量高；  抗拉强度比玻璃纤维高45％BOB半岛，韧性好；  耐热性好，能在290℃下长期作用；  优良的抗疲劳性、耐蚀性、绝缘性和加工 性，且价格便宜。

　　 低密度、高强度、高弹性模量、高比 强度和比模量。  优良的抗疲劳性能、耐冲击性能、自 润滑性、减摩耐磨性、耐腐蚀和耐热性。

　　复合材料是一种由基体matrix 和增强相 reinforced phase 组成的多相材料，通常基体 为连续相，而增强相为分散相。

　　（一）纤维增强材料 增强效果最明显、应用最广。 主要有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤 维、硼纤维、碳化硅纤维和氧化铝 纤维等

　　一、塑料基复合材料  作为机械工程材料，塑料的最大优点是密度小、耐 腐蚀、可塑性好、易于加工成型。  缺点：强度低、弹性模量低、耐热性差。  改善的方法：复合材料，主要是增强。

　　2. 碳纤维  将有机纤维（如粘胶纤维、聚丙烯腈纤维、 沥青纤维等）在惰性气氛中经高温碳化而 制成wC90%以上的纤维；  密度低、强度和模量高；  高、低温性能好（1500℃，-180℃）；  化学稳定性高，能耐浓盐酸、硫酸、磷酸、 苯、丙酮等；热胀系数小，热导率高，导 电性、自润滑性好；  缺点：脆性大，易氧化，与基体结合力差。

　　高比强度和比模量； 抗拉强度接近碳纤维—环氧树脂复合材料，但抗 压强度是其两倍； 碳化硅—环氧树脂复合材料是一种很具有发展前 途的新型材料。

　　 组成 由Kevlar纤维与环氧、聚乙烯、聚碳酸脂、聚脂等树脂组成的 复合材料。 特点 最常用的是Kevlar纤维—环氧树脂复合材料； 抗拉强度高于玻璃钢，与碳纤维—环氧树脂复合材料相近； 延性好，与金属相似； 具有优良的疲劳抗力和减振性。

　　主要应用的金属基复合材料： 纤维增强金属基复合材料 颗粒增强金属基复合材料 塑料—金属多层复合材料

　　  橡胶具有弹性高，减振性好，热导率低，绝缘等优点，但 强度和弹性模量低，耐磨性差。 为了改善橡胶制品的性能，可以用增强纤维或粒子与其复 合。制备纤维增强橡胶和粒子增强橡胶制品。   纤维增强橡胶—主要用于轮胎，皮带，橡胶管，橡胶布等。 粒子增强橡胶—利用补强剂提高橡胶的抗拉强度，撕裂强 度，耐磨性等。

　　第一节 概述  分类  性能特点 第二节 增强材料及其增强机制  增强材料  增强机制 第三节 常用复合材料

　　1. 玻璃纤维  由熔融玻璃经拉丝制成纤维；  密度2.4～2.7，与铝相近，弹性模量低 于金属BOB半岛·(中国)官方网站复合材料的分类，但比强度和比模量高；  耐热性好，软化温度550～580℃；  耐蚀性好，除氢氟酸、浓碱、浓磷酸外， 对溶剂有良好的化学稳定性；  不吸水、不燃烧BOB半岛、尺寸稳定、隔热、吸 声、绝缘、透过电磁波等；  制取方便，价格便宜，是应用最广的增 强纤维。

　　1. 比强度和比模量高 纤维增加材料的比强度及比模量远高于 金属材料，特别是碳纤维－环氧树脂复合材 料比强度是钢的8倍，比模量是钢的4倍。 2. 抗疲劳和破断安全性好 纤维增强复合材料对缺口及应力集中的 敏感性小，纤维与基体界面能阻止疲劳裂纹 的扩展，改变裂纹扩展的方向。

　　3. 高温性能优良 大多数增强纤维在高温下仍保持高的强 度，如铝合金在400℃时弹性模量已降至近于 0，而碳纤维增强后，在此温度下强度和弹性 模量基本未变。 4. 减振性能好 复合材料的比模量大，故自振频率也高， 可避免构件在工作状态下产生共振。 纤维与基体界面有吸收振动能量的作用， 所以纤维增强复合材料具有很好的减振性能。

　　① 纤维是具有强结合键的物质或硬质 材料； ② 纤维处于基体中，表面受到基体的 保护不易损伤，也不易在受载过程 中产生裂纹，承载能力增大；

　　③ 当材料受到较大应力时，一些有裂纹的纤维 可能断裂，但基体能阻碍裂纹扩展并改变裂 纹扩展方向。

　　 颗粒增强复合是将增强颗粒高度弥散地分 布在基体中，基体承受载荷，而增强颗粒 阻碍导致基体塑性变形的位错运动（金属 基体）或分子链运动（高聚物基体）。  增强颗粒大小会直接影响增强效果：  d过大（0.1μm）易引起应力集中而降低 强度；  d过小（0.01μm）则接近于固溶体结构， 不起颗粒增强作用。  一般颗粒直径为d=0.01~0.1 μm。