材料科學(xué)及我們之八

1、材料科學(xué)與我們材料科學(xué)與我們第四篇第四篇 材料世界材料世界( (五五) )非金屬基復(fù)合材料非金屬基復(fù)合材料 玻璃鋼是人們熟悉的一種多用途的復(fù)合玻璃鋼是人們熟悉的一種多用途的復(fù)合材料，它的學(xué)名叫玻璃纖維增強(qiáng)塑料，誕生材料，它的學(xué)名叫玻璃纖維增強(qiáng)塑料，誕生于于30 年代。人們發(fā)現(xiàn)玻璃原來(lái)很脆，但拉成年代。人們發(fā)現(xiàn)玻璃原來(lái)很脆，但拉成纖維后柔軟如絲，可以像棉紗一樣紡織。玻纖維后柔軟如絲，可以像棉紗一樣紡織。玻璃纖維愈細(xì)，強(qiáng)度愈高。玻璃鋼所用的增強(qiáng)璃纖維愈細(xì)，強(qiáng)度愈高。玻璃鋼所用的增強(qiáng)纖維直徑為纖維直徑為59 微米，只有頭發(fā)的十幾分之微米，只有頭發(fā)的十幾分之一，但單絲的拉伸強(qiáng)度高達(dá)一，但單絲的拉伸強(qiáng)度

2、高達(dá)100300 千克每千克每平方毫米，比天然纖維和化學(xué)纖維高平方毫米，比天然纖維和化學(xué)纖維高510 倍，比高強(qiáng)度鋼高倍，比高強(qiáng)度鋼高12 倍。倍。 在復(fù)合之前，應(yīng)把玻璃纖維制成氈在復(fù)合之前，應(yīng)把玻璃纖維制成氈墊或紡織品，或根據(jù)需要切成短纖維。墊或紡織品，或根據(jù)需要切成短纖維。目前廣泛使用的玻璃鋼有玻璃纖維增強(qiáng)目前廣泛使用的玻璃鋼有玻璃纖維增強(qiáng)尼龍、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、環(huán)尼龍、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、環(huán)氧、酚醛及有機(jī)硅樹(shù)脂等品種。玻璃鋼氧、酚醛及有機(jī)硅樹(shù)脂等品種。玻璃鋼的特長(zhǎng)是質(zhì)量輕強(qiáng)度高、耐腐蝕性好，的特長(zhǎng)是質(zhì)量輕強(qiáng)度高、耐腐蝕性好，同時(shí)具有良好的隔熱、隔音、抗沖擊和同時(shí)具有良好的隔

3、熱、隔音、抗沖擊和透波能力。透波能力。 玻璃鋼最早用于航空和軍事工業(yè)，玻璃鋼最早用于航空和軍事工業(yè)，現(xiàn)在已推廣到各行各業(yè)。軍事用途包括現(xiàn)在已推廣到各行各業(yè)。軍事用途包括自動(dòng)槍托、火箭發(fā)射管、鋼盔、登陸艇、自動(dòng)槍托、火箭發(fā)射管、鋼盔、登陸艇、飛機(jī)機(jī)頭罩、機(jī)翼、尾翼、副油箱、雷飛機(jī)機(jī)頭罩、機(jī)翼、尾翼、副油箱、雷達(dá)罩等，一般比采用金屬部件重量輕達(dá)罩等，一般比采用金屬部件重量輕2025。在化工和石油工業(yè)中，玻璃。在化工和石油工業(yè)中，玻璃鋼管道、泵、槽節(jié)約了大量的不銹鋼、鋼管道、泵、槽節(jié)約了大量的不銹鋼、銅、鋁等金屬，還延長(zhǎng)了使用壽命。銅、鋁等金屬，還延長(zhǎng)了使用壽命。 例如一臺(tái)石油裂化冷風(fēng)機(jī)采用玻璃例如

4、一臺(tái)石油裂化冷風(fēng)機(jī)采用玻璃鋼葉片后，可節(jié)省鋼葉片后，可節(jié)省50 千克不銹鋼和千克不銹鋼和35 千克鋁合金。采用一噸玻璃鋼代替棉布千克鋁合金。采用一噸玻璃鋼代替棉布層壓板，可節(jié)省棉布層壓板，可節(jié)省棉布4000 米。近年來(lái)許米。近年來(lái)許多先進(jìn)體育器械也有用玻璃鋼制造的，多先進(jìn)體育器械也有用玻璃鋼制造的，如網(wǎng)球拍、高爾夫球棍、滑雪板等。如網(wǎng)球拍、高爾夫球棍、滑雪板等。 長(zhǎng)期以來(lái)，玻璃鋼都是用手糊法加工的，長(zhǎng)期以來(lái)，玻璃鋼都是用手糊法加工的，就是說(shuō)在手工鋪好的玻璃纖維或織物上糊上就是說(shuō)在手工鋪好的玻璃纖維或織物上糊上樹(shù)脂，經(jīng)過(guò)固化成形，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，質(zhì)量也沒(méi)樹(shù)脂，經(jīng)過(guò)固化成形，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，質(zhì)量也沒(méi)有保證。近

5、年來(lái)，半自動(dòng)化和自動(dòng)化的液壓有保證。近年來(lái)，半自動(dòng)化和自動(dòng)化的液壓注射和短切纖維噴射工藝相繼出現(xiàn)，加速了注射和短切纖維噴射工藝相繼出現(xiàn)，加速了玻璃鋼的普及。液壓注射同金屬壓鑄工藝類玻璃鋼的普及。液壓注射同金屬壓鑄工藝類似，采用閉合模具，在模具內(nèi)放置好玻璃纖似，采用閉合模具，在模具內(nèi)放置好玻璃纖維鋪層后壓入樹(shù)脂，固化后脫模得到光潔度維鋪層后壓入樹(shù)脂，固化后脫模得到光潔度很高的產(chǎn)品。很高的產(chǎn)品。 短切噴射法的效率高，連續(xù)的玻璃短切噴射法的效率高，連續(xù)的玻璃粗紗在噴槍內(nèi)被短切刀具切斷，和催化粗紗在噴槍內(nèi)被短切刀具切斷，和催化后的樹(shù)脂一起由噴槍口噴出，在開(kāi)式模后的樹(shù)脂一起由噴槍口噴出，在開(kāi)式模具表面上

6、堆積，逐步固化成形。這種方具表面上堆積，逐步固化成形。這種方法不需要預(yù)先鋪玻璃纖維，所以大大簡(jiǎn)法不需要預(yù)先鋪玻璃纖維，所以大大簡(jiǎn)化了操作過(guò)程，縮短了工期?；瞬僮鬟^(guò)程，縮短了工期。 有一些大型玻璃鋼制作，如管道和有一些大型玻璃鋼制作，如管道和容器可以纏繞的玻璃纖維為骨架，現(xiàn)在容器可以纏繞的玻璃纖維為骨架，現(xiàn)在發(fā)展到用電子計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)纏繞機(jī)發(fā)展到用電子計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)纏繞機(jī)來(lái)加工，效率更高?？梢约庸こ鲋睆綌?shù)來(lái)加工，效率更高。可以加工出直徑數(shù)米、長(zhǎng)度幾十米的開(kāi)口或閉口管道。閉米、長(zhǎng)度幾十米的開(kāi)口或閉口管道。閉口管道的半圓蓋是單獨(dú)加工的，在纏繞口管道的半圓蓋是單獨(dú)加工的，在纏繞過(guò)程中再結(jié)合到一起

7、。過(guò)程中再結(jié)合到一起。 目前使用最廣泛的玻璃鋼大型部件目前使用最廣泛的玻璃鋼大型部件是直升機(jī)旋翼和風(fēng)車旋翼。是直升機(jī)旋翼和風(fēng)車旋翼。1982 年美國(guó)年美國(guó)哈米頓公司生產(chǎn)出世界上最大的風(fēng)車旋哈米頓公司生產(chǎn)出世界上最大的風(fēng)車旋翼。旋翼長(zhǎng)翼。旋翼長(zhǎng)39 米，槳轂直徑米，槳轂直徑5 米，重達(dá)米，重達(dá)13.6 噸，三只旋翼裝在噸，三只旋翼裝在80 米高的塔架米高的塔架上，風(fēng)速以每小時(shí)上，風(fēng)速以每小時(shí)52 公里算，可以發(fā)電公里算，可以發(fā)電4000 千瓦。千瓦。 70 年代以來(lái)，傳統(tǒng)的建筑材料也發(fā)生了年代以來(lái)，傳統(tǒng)的建筑材料也發(fā)生了很大的變化，以合成樹(shù)脂為粘接劑，加入各很大的變化，以合成樹(shù)脂為粘接劑，加入各

8、種填料的人造大理石和塑料混凝土異軍突起，種填料的人造大理石和塑料混凝土異軍突起，迅速打入高層建筑和豪華的賓館中。人造大迅速打入高層建筑和豪華的賓館中。人造大理石色澤鮮明，紋理清晰，在外觀和性能上理石色澤鮮明，紋理清晰，在外觀和性能上與天然大理石相似，而價(jià)格只有它的二分之與天然大理石相似，而價(jià)格只有它的二分之一至五分之一，特別是一些異型制品，如浴一至五分之一，特別是一些異型制品，如浴盆和洗面池等，使用人造大理石的優(yōu)點(diǎn)更為盆和洗面池等，使用人造大理石的優(yōu)點(diǎn)更為突出。突出。 人造大理石是在聚酯樹(shù)脂中加入粉人造大理石是在聚酯樹(shù)脂中加入粉末填料，如碳酸鈣、氧化鋁、石英砂、末填料，如碳酸鈣、氧化鋁、石英砂

9、、玻璃粉和天然大理石粉等混合澆注而成。玻璃粉和天然大理石粉等混合澆注而成。為了追求色澤和花紋的美觀典雅，還可為了追求色澤和花紋的美觀典雅，還可以加入各種顏料，如二氧化鈦、三氧化以加入各種顏料，如二氧化鈦、三氧化二鐵等。二鐵等。 人造大理石中填料的用量可達(dá)人造大理石中填料的用量可達(dá)75以上，這樣不僅提高了產(chǎn)品的耐火性和以上，這樣不僅提高了產(chǎn)品的耐火性和抗腐蝕性，同時(shí)也降低了成本。人造大抗腐蝕性，同時(shí)也降低了成本。人造大理石通常是一種基色和兩種不同的花紋，理石通常是一種基色和兩種不同的花紋，也可以根據(jù)需要增加或變化花紋顏色。也可以根據(jù)需要增加或變化花紋顏色。 人造大理石的另一關(guān)鍵是表層的凝人造大理

10、石的另一關(guān)鍵是表層的凝膠薄膜，又稱膠衣。凝膠必須有足夠的膠薄膜，又稱膠衣。凝膠必須有足夠的強(qiáng)度、耐磨性、抗老化性、光澤度和透強(qiáng)度、耐磨性、抗老化性、光澤度和透明度，它直接影響產(chǎn)品的使用壽命。專明度，它直接影響產(chǎn)品的使用壽命。專用凝膠噴涂機(jī)可以變換噴涂多至六種顏用凝膠噴涂機(jī)可以變換噴涂多至六種顏色的凝膠。神話傳說(shuō)中的女蝸曾煉五彩色的凝膠。神話傳說(shuō)中的女蝸曾煉五彩石補(bǔ)天，現(xiàn)在這種奇異的五彩石已進(jìn)入石補(bǔ)天，現(xiàn)在這種奇異的五彩石已進(jìn)入人們的生活。人們的生活。 塑料混凝土不追求人造大理石那樣塑料混凝土不追求人造大理石那樣的光澤和花紋，而以性能取勝。塑料混的光澤和花紋，而以性能取勝。塑料混凝土的比重比水泥

11、混凝土輕，而抗拉和凝土的比重比水泥混凝土輕，而抗拉和抗壓強(qiáng)度為后者的四倍。此外，耐酸性抗壓強(qiáng)度為后者的四倍。此外，耐酸性和抗凍性都比水泥混凝土好。因此，塑和抗凍性都比水泥混凝土好。因此，塑料混凝土大都制成薄而輕的結(jié)構(gòu)，只是料混凝土大都制成薄而輕的結(jié)構(gòu)，只是其硬度稍低，耐火性也不及普通混凝土。其硬度稍低，耐火性也不及普通混凝土。 在施工過(guò)程中，塑料混凝土的優(yōu)點(diǎn)在施工過(guò)程中，塑料混凝土的優(yōu)點(diǎn)十分顯著，它的硬化脫模時(shí)間少于一小十分顯著，它的硬化脫模時(shí)間少于一小時(shí)，而普遍混凝土為時(shí)，而普遍混凝土為728 天，從而大天，從而大大提高了模具周轉(zhuǎn)和縮短了工期。大提高了模具周轉(zhuǎn)和縮短了工期。 塑料混凝土所用樹(shù)

12、脂的品種很廣泛，塑料混凝土所用樹(shù)脂的品種很廣泛，有聚酯、丙烯酸、呋喃、苯乙烯和環(huán)氧有聚酯、丙烯酸、呋喃、苯乙烯和環(huán)氧等；所用填料種類也很多，例如日本曾等；所用填料種類也很多，例如日本曾為利用發(fā)電廠的煤灰和煙灰，專門研究為利用發(fā)電廠的煤灰和煙灰，專門研究了一種結(jié)構(gòu)混凝土，用于制造紡織機(jī)軸、了一種結(jié)構(gòu)混凝土，用于制造紡織機(jī)軸、床料和屋瓦等。床料和屋瓦等。 目前，塑料混凝土的用途比人造大目前，塑料混凝土的用途比人造大理石更廣，如排水管、電氣設(shè)備外殼、理石更廣，如排水管、電氣設(shè)備外殼、化工槽、地板、墻壁、水下餐廳、露天化工槽、地板、墻壁、水下餐廳、露天桌面、城市雕塑等，色彩可以任意選擇。桌面、城市雕塑

13、等，色彩可以任意選擇。在大型飛機(jī)跑道和高速公路損壞時(shí)，用在大型飛機(jī)跑道和高速公路損壞時(shí)，用塑料混凝土修補(bǔ)最為方便，加有強(qiáng)烈催塑料混凝土修補(bǔ)最為方便，加有強(qiáng)烈催化劑的樹(shù)脂在幾分鐘內(nèi)即可固化?；瘎┑臉?shù)脂在幾分鐘內(nèi)即可固化。 使用塑料混凝土最著名的例子是日使用塑料混凝土最著名的例子是日本北部貫穿津輕海峽的青函隧道，這條本北部貫穿津輕海峽的青函隧道，這條隧道全長(zhǎng)隧道全長(zhǎng)54 公里，海水滲漏是致命的弱公里，海水滲漏是致命的弱點(diǎn)，篩選的若干種防漏材料中以塑料混點(diǎn)，篩選的若干種防漏材料中以塑料混凝土效果最佳而中選。凝土效果最佳而中選。 人造大理石和塑料混凝土同玻璃鋼人造大理石和塑料混凝土同玻璃鋼相比，它們?cè)?/p>

14、使用的填料和用途上都有相比，它們?cè)谑褂玫奶盍虾陀猛旧隙加兄艽蟮牟煌旧喜辉偈褂貌ＡЮw著很大的不同，基本上不再使用玻璃纖維，但人們往往為了習(xí)慣，仍把它們列維，但人們往往為了習(xí)慣，仍把它們列入玻璃鋼的家族中。入玻璃鋼的家族中。 碳纖維是碳纖維是60 年代發(fā)展起來(lái)的另一種年代發(fā)展起來(lái)的另一種新型增強(qiáng)纖維。碳纖維的誕生是在百年新型增強(qiáng)纖維。碳纖維的誕生是在百年之前，直到人們?cè)趯で髲?fù)合材料的新增之前，直到人們?cè)趯で髲?fù)合材料的新增強(qiáng)纖維時(shí)才想到它?，F(xiàn)代的碳纖維是以強(qiáng)纖維時(shí)才想到它。現(xiàn)代的碳纖維是以聚丙烯腈、人造絲或木質(zhì)素為原絲，在聚丙烯腈、人造絲或木質(zhì)素為原絲，在高溫分解和碳化后得到的，具有強(qiáng)度高、

15、高溫分解和碳化后得到的，具有強(qiáng)度高、重量輕、比重小、剛性好、抵抗變形能重量輕、比重小、剛性好、抵抗變形能力強(qiáng)等特點(diǎn)，是現(xiàn)代良好的復(fù)合材料。力強(qiáng)等特點(diǎn)，是現(xiàn)代良好的復(fù)合材料。 碳纖維復(fù)合材料的出現(xiàn)只不過(guò)幾十年的碳纖維復(fù)合材料的出現(xiàn)只不過(guò)幾十年的時(shí)間。用它代替金屬，已經(jīng)在化工、機(jī)電、時(shí)間。用它代替金屬，已經(jīng)在化工、機(jī)電、造船、特別是航天航空工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。造船、特別是航天航空工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。例如：用碳纖維屑加塑料制成的軸承，摩擦例如：用碳纖維屑加塑料制成的軸承，摩擦系數(shù)小，抗磨蝕性好，甚至可用在重型軋機(jī)系數(shù)小，抗磨蝕性好，甚至可用在重型軋機(jī)上；用碳纖維與聚四氟乙烯制成的復(fù)合材料上；用碳纖維

16、與聚四氟乙烯制成的復(fù)合材料密封圈具有耐熱、耐磨和耐腐蝕的特點(diǎn)，適密封圈具有耐熱、耐磨和耐腐蝕的特點(diǎn)，適用于高壓化工泵和液壓系統(tǒng)的密封；碳纖維用于高壓化工泵和液壓系統(tǒng)的密封；碳纖維復(fù)合材料制作的齒輪，重量輕、強(qiáng)度高，完復(fù)合材料制作的齒輪，重量輕、強(qiáng)度高，完全可以代替金屬而又無(wú)須用潤(rùn)滑劑等。全可以代替金屬而又無(wú)須用潤(rùn)滑劑等。 碳纖維復(fù)合材料最主要的用戶是航碳纖維復(fù)合材料最主要的用戶是航天航空工業(yè)，飛機(jī)機(jī)翼尖、翼尾、起落天航空工業(yè)，飛機(jī)機(jī)翼尖、翼尾、起落架支柱，直升機(jī)旋翼均使用了碳纖維和架支柱，直升機(jī)旋翼均使用了碳纖維和硼纖維復(fù)合材料。硼纖維復(fù)合材料。 美國(guó)戰(zhàn)斗機(jī)的平均空重約美國(guó)戰(zhàn)斗機(jī)的平均空重約1

17、4 噸，碳纖維噸，碳纖維復(fù)合材料約占總重量的復(fù)合材料約占總重量的10，到現(xiàn)在已增至，到現(xiàn)在已增至15。AV8B改型鷂式飛機(jī)是美國(guó)軍用飛機(jī)改型鷂式飛機(jī)是美國(guó)軍用飛機(jī)中使用復(fù)合材料最多的機(jī)種，其機(jī)翼、前機(jī)中使用復(fù)合材料最多的機(jī)種，其機(jī)翼、前機(jī)身都使用了石墨身都使用了石墨環(huán)氧大型部件，全機(jī)所用環(huán)氧大型部件，全機(jī)所用碳纖維的重量約占飛機(jī)結(jié)構(gòu)總重量的碳纖維的重量約占飛機(jī)結(jié)構(gòu)總重量的26，使整機(jī)減重使整機(jī)減重9，有效載荷活動(dòng)半徑比，有效載荷活動(dòng)半徑比AV8A飛機(jī)增加了一倍。飛機(jī)增加了一倍。 在航天工業(yè)中，碳纖維復(fù)合材料用在航天工業(yè)中，碳纖維復(fù)合材料用于制造火箭和導(dǎo)彈頭錐、噴嘴、人造衛(wèi)于制造火箭和導(dǎo)彈頭錐、

18、噴嘴、人造衛(wèi)星支承架等。如直徑和長(zhǎng)度數(shù)米的軌道星支承架等。如直徑和長(zhǎng)度數(shù)米的軌道轉(zhuǎn)移器殼體、大型衛(wèi)星電站、空間結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移器殼體、大型衛(wèi)星電站、空間結(jié)構(gòu)和空間站，都是采用石墨和空間站，都是采用石墨環(huán)氧復(fù)合材環(huán)氧復(fù)合材料制造的。料制造的。 碳碳碳復(fù)合材料是一種性能特殊的碳復(fù)合材料是一種性能特殊的復(fù)合材料，它是由多孔碳素基體和埋在復(fù)合材料，它是由多孔碳素基體和埋在其中的碳纖維骨架組成。在極高的溫度其中的碳纖維骨架組成。在極高的溫度下，仍舊可以抵抗腐蝕性介質(zhì)的作用，下，仍舊可以抵抗腐蝕性介質(zhì)的作用，保持很高的強(qiáng)度。它的耐熱、耐腐蝕性保持很高的強(qiáng)度。它的耐熱、耐腐蝕性也十分優(yōu)異，因而是一種高溫結(jié)構(gòu)和熱也十

19、分優(yōu)異，因而是一種高溫結(jié)構(gòu)和熱防護(hù)的理想材料。在所有的復(fù)合材料中，防護(hù)的理想材料。在所有的復(fù)合材料中，它的工作溫度居第一位。它的工作溫度居第一位。 它用于制造先進(jìn)飛機(jī)的剎車盤，以它用于制造先進(jìn)飛機(jī)的剎車盤，以代替過(guò)去用的鋼和燒結(jié)材料，可以減重代替過(guò)去用的鋼和燒結(jié)材料，可以減重60左右，提高壽命左右，提高壽命23 倍。首先采用倍。首先采用碳碳碳剎車盤的為碳剎車盤的為A310“空中公共汽車空中公共汽車”旅客機(jī)，減重旅客機(jī)，減重400 公斤以上。在火箭和公斤以上。在火箭和航天飛機(jī)上，碳航天飛機(jī)上，碳碳復(fù)合材料用于受熱碳復(fù)合材料用于受熱最高的再返大氣層頭錐、前緣、熱屏蔽、最高的再返大氣層頭錐、前緣、熱

20、屏蔽、激光屏蔽和火箭噴嘴等部位。激光屏蔽和火箭噴嘴等部位。 在修復(fù)醫(yī)學(xué)上，碳在修復(fù)醫(yī)學(xué)上，碳碳人工骨和人碳人工骨和人工關(guān)節(jié)已被植入人體，其密度、強(qiáng)度和工關(guān)節(jié)已被植入人體，其密度、強(qiáng)度和生物相容性都比金屬件和陶瓷件優(yōu)越。生物相容性都比金屬件和陶瓷件優(yōu)越。 在民用工業(yè)中，使用碳纖維最多的在民用工業(yè)中，使用碳纖維最多的是汽車和運(yùn)動(dòng)器具。是汽車和運(yùn)動(dòng)器具。1979 年美國(guó)福特汽年美國(guó)福特汽車公司，展出了全部使用碳纖維復(fù)合材車公司，展出了全部使用碳纖維復(fù)合材料制成的小轎車。重量比鋼制的輕料制成的小轎車。重量比鋼制的輕60以上，疲勞性能和抗沖擊性能都更好。以上，疲勞性能和抗沖擊性能都更好。 7O 年代以來(lái)

21、，碳纖維復(fù)合材料被大量用年代以來(lái)，碳纖維復(fù)合材料被大量用于先進(jìn)體育器材，使之面貌一新。碳纖維和于先進(jìn)體育器材，使之面貌一新。碳纖維和混纖（硼纖維、芳綸纖維和玻璃纖維等）復(fù)混纖（硼纖維、芳綸纖維和玻璃纖維等）復(fù)合材料制品包括弓箭、滑雪板、滑雪杖、高合材料制品包括弓箭、滑雪板、滑雪杖、高爾夫球桿、撐桿跳桿、標(biāo)槍、網(wǎng)球拍、羽毛爾夫球桿、撐桿跳桿、標(biāo)槍、網(wǎng)球拍、羽毛球拍、賽艇等，總計(jì)四十余種。到球拍、賽艇等，總計(jì)四十余種。到80 年代世年代世界各國(guó)用于體育競(jìng)賽器具上的碳纖維，已超界各國(guó)用于體育競(jìng)賽器具上的碳纖維，已超過(guò)用于航天航空上的數(shù)量。過(guò)用于航天航空上的數(shù)量。 在一些重大的競(jìng)賽中，著名運(yùn)動(dòng)員已把在

22、一些重大的競(jìng)賽中，著名運(yùn)動(dòng)員已把碳纖維器具視為克敵制勝的法寶。例如，新碳纖維器具視為克敵制勝的法寶。例如，新型碳纖維弓箭，發(fā)力均衡、射程遠(yuǎn)；球拍輕型碳纖維弓箭，發(fā)力均衡、射程遠(yuǎn)；球拍輕盈，反應(yīng)迅速，特別是具有良好的手感。至盈，反應(yīng)迅速，特別是具有良好的手感。至于撐桿跳，借助于碳纖維的高強(qiáng)度和高彈性于撐桿跳，借助于碳纖維的高強(qiáng)度和高彈性模具，撐桿幾乎可以彎曲成模具，撐桿幾乎可以彎曲成C 形而不折斷，形而不折斷，其反彈力相當(dāng)強(qiáng)。其反彈力相當(dāng)強(qiáng)。 硼纖維也是一種新型的增強(qiáng)劑，硼的熔硼纖維也是一種新型的增強(qiáng)劑，硼的熔點(diǎn)和硬度都很高，硼化物被稱為人造金剛石。點(diǎn)和硬度都很高，硼化物被稱為人造金剛石。硼纖維

23、是以直徑硼纖維是以直徑1013 微米的鎢絲為芯，在微米的鎢絲為芯，在高溫下沉積一層硼后制成的，直徑達(dá)到高溫下沉積一層硼后制成的，直徑達(dá)到100200 微米。硼纖維的強(qiáng)度是玻璃纖維的五倍。微米。硼纖維的強(qiáng)度是玻璃纖維的五倍。新型的硼硅克（新型的硼硅克（BOrsic）和氮硼爾）和氮硼爾（Nitboral）是改性硼纖維，在硼上積有一）是改性硼纖維，在硼上積有一層碳化硅和氮化硼，能承受更高的溫度。層碳化硅和氮化硼，能承受更高的溫度。硼硼環(huán)氧、環(huán)沉硼環(huán)氧、環(huán)沉硼鋁復(fù)合材料還處于試用鋁復(fù)合材料還處于試用階段。階段。 復(fù)合材料工藝到目前還不夠成熟，復(fù)合材料工藝到目前還不夠成熟，纖維的鋪設(shè)和纏繞大多用手工或半

24、自動(dòng)纖維的鋪設(shè)和纏繞大多用手工或半自動(dòng)化進(jìn)行，不僅成本高，而且性能也不穩(wěn)化進(jìn)行，不僅成本高，而且性能也不穩(wěn)定。國(guó)外發(fā)展了數(shù)控機(jī)床，制造了整機(jī)定。國(guó)外發(fā)展了數(shù)控機(jī)床，制造了整機(jī)設(shè)備。此外，改進(jìn)增強(qiáng)材料和基體材料設(shè)備。此外，改進(jìn)增強(qiáng)材料和基體材料的工作也一直在進(jìn)行。想使其性能更加的工作也一直在進(jìn)行。想使其性能更加完美則需要人們不斷的努力。完美則需要人們不斷的努力。金屬基復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料 與非金屬基復(fù)合材料相比，金屬基復(fù)合與非金屬基復(fù)合材料相比，金屬基復(fù)合材料的潛力尚未充分發(fā)揮，應(yīng)用面比較窄，材料的潛力尚未充分發(fā)揮，應(yīng)用面比較窄，成熟的品種很少。這種情況一直到成熟的品種很少。這種情況一直到70

25、 年代中年代中期才略有好轉(zhuǎn)。期才略有好轉(zhuǎn)。1974年美國(guó)材料咨詢局第一年美國(guó)材料咨詢局第一次肯定了研制和使用金屬基復(fù)合材料的正確次肯定了研制和使用金屬基復(fù)合材料的正確性，表示對(duì)這項(xiàng)工作要重視和支持。這主要性，表示對(duì)這項(xiàng)工作要重視和支持。這主要是航空、航天、能源工業(yè)的發(fā)展提出的一系是航空、航天、能源工業(yè)的發(fā)展提出的一系列嚴(yán)格的要求，看來(lái)只有依賴金屬基復(fù)合材列嚴(yán)格的要求，看來(lái)只有依賴金屬基復(fù)合材料和精陶瓷才能夠解決。料和精陶瓷才能夠解決。 金屬基復(fù)合材料所用的增強(qiáng)劑除了金屬基復(fù)合材料所用的增強(qiáng)劑除了石墨、硼（硼硅克）纖維外，還有高強(qiáng)石墨、硼（硼硅克）纖維外，還有高強(qiáng)度鋼絲、高熔點(diǎn)合金絲（鎢、鉬）和

26、晶度鋼絲、高熔點(diǎn)合金絲（鎢、鉬）和晶須（氧化鋁、碳化硅）等。這些纖維分須（氧化鋁、碳化硅）等。這些纖維分別用來(lái)與鋁、鎂、鈦、銅和鎳鈷基高溫別用來(lái)與鋁、鎂、鈦、銅和鎳鈷基高溫合金組成復(fù)合材料。合金組成復(fù)合材料。 硼硼鋁復(fù)合材料的研制起步最早，鋁復(fù)合材料的研制起步最早，取得了一定效果。這種材料用于航天飛取得了一定效果。這種材料用于航天飛機(jī)的中機(jī)身構(gòu)架管，可減重機(jī)的中機(jī)身構(gòu)架管，可減重80 千克。采千克。采用硼用硼鋁復(fù)合材料的飛機(jī)為數(shù)不多，目鋁復(fù)合材料的飛機(jī)為數(shù)不多，目前只有前只有F111、S3A 等，此外還有等，此外還有“阿特拉斯阿特拉斯”導(dǎo)彈的殼體。導(dǎo)彈的殼體。 硼硼鋁復(fù)合材料最有希望的潛在用途

27、是鋁復(fù)合材料最有希望的潛在用途是制造噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)及風(fēng)扇葉片，如用制造噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)及風(fēng)扇葉片，如用其代替鈦合金可減重其代替鈦合金可減重33，節(jié)省成本，節(jié)省成本45左左右。美國(guó)幾家主要發(fā)動(dòng)機(jī)公司如普拉特右。美國(guó)幾家主要發(fā)動(dòng)機(jī)公司如普拉特惠特惠特尼、通用電器、尼、通用電器、TRW 等均進(jìn)行過(guò)硼等均進(jìn)行過(guò)硼鋁復(fù)合鋁復(fù)合材料風(fēng)扇葉片的研究。材料風(fēng)扇葉片的研究。JT8D 發(fā)動(dòng)機(jī)上試用發(fā)動(dòng)機(jī)上試用硼硼鋁壓氣機(jī)葉片，工作溫度達(dá)到鋁壓氣機(jī)葉片，工作溫度達(dá)到300，此，此外，在外，在TF41P3 發(fā)動(dòng)機(jī)上還試用了鈹發(fā)動(dòng)機(jī)上還試用了鈹鋁壓氣機(jī)葉片。鋁壓氣機(jī)葉片。 石墨石墨鋁復(fù)合材料也具有很高的比鋁復(fù)合材料也具有很高的比強(qiáng)度和比模量，適合直升機(jī)、導(dǎo)彈、坦強(qiáng)度和比模量，適合直升機(jī)、導(dǎo)彈、坦克和突擊浮橋使用?？撕屯粨舾蚴褂?。CH47 直升機(jī)的傳直升機(jī)的傳動(dòng)機(jī)，采用了多層石墨動(dòng)機(jī)，采用了多層石墨鋁護(hù)板，大大鋁護(hù)板，大大減少了振動(dòng)噪音，此外石墨減少了振動(dòng)噪音，此外石墨鋁和石鋁和石墨墨鎂將被用在人造衛(wèi)星和大型空間結(jié)鎂將被用在人造衛(wèi)星和大型空間結(jié)構(gòu)上，如衛(wèi)星支撐架、平面天線體、可構(gòu)上，如衛(wèi)星支撐架、平面天線體、可折式拋物面天線肋等。折式拋物面天線肋等。 鎳基和鈷基高溫合金使用高熔點(diǎn)鉬、鎢絲鎳基和鈷基高溫合金使用高熔點(diǎn)鉬、鎢絲式晶須增強(qiáng)后成為耐熱復(fù)合材料。這項(xiàng)工作在式晶須增強(qiáng)后