复合材料

1．复合材料组成、分类和特点

按基体材料类型可分为：有机材料基、无机非金属材料基和金属基复合材料三大类。

按增强体类型可分为：颗粒增强型、纤维增强型和板状增强型复合材料三大类。

按用途可分为结构复合材料与功能复合材料两大类。

以增强纤维类型分为碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、有机纤维复合材料、复合纤维复合材料和混杂纤维复合材料等。

与普通材料相比，复合材料具有许多特性，具体表现在：

（1）高比强度和高比模量。

（2）耐疲劳性高。

（3）抗断裂能力强

（4）减振性能好。

（5）高温性能好，抗蠕变能力强。

（6）耐腐蚀性好。

（7）复合材料还具有较优良的减摩性、耐磨性、自润滑性和耐蚀性等特点，而且复合材料构件制造工艺简单，表现出良好的工艺性能，适合整体成型。

2．复合材料增强体

（l）纤维增强体。

在纤维增强体中，玻璃纤维是应用最为广泛的增强体。玻璃纤维具有成本低、不燃烧、耐热、耐化学腐蚀性好、拉伸强度和冲击强度高、断裂延伸率小、绝热性及绝缘性好等特点。

（2）颗粒增强体。

（3）其他增强体：

片状增强体。天然片状增强体的典型代表是云母；人造的片状增强体有玻璃、铝和银等。

天然增强体。

3．复合材料基体

（1）树脂基体。树脂基复合材料是复合材料中最主要的一类，通常称为增强塑料。

常用的热固性树脂基体有不饱和聚酯树脂，它以其室温低压成型的突出优点，使其成为玻璃纤维增强塑料用的主要树脂；环氧树脂，它广泛用作碳纤维复合材料及绝缘复合材料；酚醛树脂，它则大量用作摩擦复合材料。

热塑性树脂主要有通用型和工程型树脂两类。

（2）金属基体。金属基复合材料主要有三类：颗粒增强、短纤维或晶须增强、连续纤维或薄片增强。多种金属及其合金可用作基体材料。主要有以下几种：铝合金、钛合金、镁合金、铜。

除此之外，还有金属间化合物，如镍铝化合物等。用金属间化合物作为基体材料制造复合材料提高韧性是一种有效的方法。

（3）陶瓷基体。制作陶瓷基复合材料的主要目的是增加韧性。

4．复合材料的应用

（1）用玻璃纤维增强塑料得到的复合材料，俗称玻璃钢。玻璃纤维增强聚酚胺纤维的刚度、强度和减摩性好。

（2）碳纤维增强酚醛树脂、聚四氟乙烯复合材料，常用作宇宙飞行器的外层材料。

（3）石墨纤维增强铝基复合材料，可用于结构材料。

（4）硼纤维增强铝合金的性能高于普通铝合金，甚至优于钛合金，此外，增强后的复合材料耐疲劳性能非常优越，比强度也高，且有良好的抗蚀性。

（5）塑料—钢复合材料，主要是由聚氯乙烯塑料膜与低碳钢板复合而成，有单面塑料复合材料和双面塑料复合材料两种。塑料—钢复合材料的性能如下：

l）化学稳定性好，耐酸、碱、油及醇类的浸蚀，耐水性也好；

2）塑料与钢材间的剥离强度大于或等于 20MPa；

3）深冲加工时不剥离，冷弯120度不分离开裂；

4）绝缘性能和耐磨性能良好

5）具有低碳钢的冷压力加工性能；

6） 加工温度在10－40℃之间为佳，在-10－60℃之间可长期使用，短时间使用可耐120℃。