復(fù)合材料的發(fā)展前景,發(fā)展與應(yīng)用

1、復(fù)合材料的發(fā)展及應(yīng)用隨著科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，特別是尖端科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，對材料性能提出越來越高,越來越嚴(yán)和越來越多的要求。在許多方面，傳統(tǒng)的單一材料已不能滿足實(shí)際需要。這時(shí)候復(fù)合材料就出現(xiàn)在了這百家爭鳴的舞臺(tái)上。基本概論復(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。此定義來自ISO。在復(fù)合材料中，通常有一相為連續(xù)相，稱為基體；另一相為分散相，稱為增強(qiáng)材料。從上述定義中可以看出，復(fù)合材料是兩個(gè)或多個(gè)連續(xù)相與一個(gè)或多個(gè)分散相在連續(xù)相中的復(fù)合，復(fù)合后的產(chǎn)物為固體時(shí)才稱為復(fù)合材料。所以我們可根據(jù)增強(qiáng)材料與基體材料的名稱來給復(fù)合材料命名，增強(qiáng)基體復(fù)合材料。如：玻璃釬維環(huán)氧

2、樹脂復(fù)合材料，可寫作玻璃/環(huán)氧復(fù)合材料。分類與性能按增強(qiáng)材料形態(tài)分類可分為（1）連續(xù)纖維復(fù)合材料；（2）短纖維復(fù)合材料；（3）粒狀填料復(fù)合材料；（4）編織復(fù)合材料。按增強(qiáng)纖維種類分類可分為（1）玻璃纖維復(fù)合材料；（2）碳纖維復(fù)合材料（3）有機(jī)，金屬，陶瓷纖維復(fù)合材料。在此篇文章中主要討論以基體材料分類的幾種復(fù)合材料。1.聚合物基復(fù)合材料比強(qiáng)度，比模量大；耐疲勞性好；減震性好；過載時(shí)安全性好；具有多種功能性；有很好的加工工藝性。2金屬基復(fù)合材料高比強(qiáng)度，高比模量；導(dǎo)熱，導(dǎo)電性能；熱膨脹系數(shù)小，尺寸穩(wěn)定性好；良好的高溫性能；耐磨性好；良好的疲勞性能和斷裂韌性；不吸潮，不老化，氣密性好。此外還有陶瓷

3、，水泥基復(fù)合材料，都有與上類似的特點(diǎn)?；w材料一：金屬材料選擇基體的原則：使用要求，組成特點(diǎn)，基體金屬與增強(qiáng)物的相容性。結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的基體：4501以下的輕金屬基體（“鋁基和鎂基”用于航天飛機(jī)，人造衛(wèi)星，空間站，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)零件，剎車盤等）；450-7001的復(fù)合材料的金屬基體（“鈦合金”用于航天發(fā)動(dòng)機(jī)）；10001以上的髙溫復(fù)合材料的金屬基體（“鎳基，鐵基耐熱合金和金屬間化合物”用于燃?xì)廨啓C(jī)）。二：陶瓷材料陶瓷是金屬和非金屬元素的固體化合物，其鍵合為共價(jià)鍵或離子鍵，與金屬不同，它們不含有大量的電子。一般而言，陶瓷具有比金屬更髙的熔點(diǎn)和硬度，化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，耐熱性，抗老化性皆佳。常用的陶瓷基體

4、主要包括玻璃（無機(jī)材料髙溫?zé)Y(jié)），玻璃陶瓷，氧化物陶瓷（MgO,Al2O3,Si02，莫來石等），非氧化物陶瓷（氮化物，碳化物，硼化物和硅化物等）。三：聚合物材料聚合物材料是指由許多相同的、簡單的結(jié)構(gòu)單元通過共價(jià)鍵重復(fù)連接而成的髙分子量（通常可達(dá)10106）化合物。聚合物基體是FRP的一個(gè)必須組份。在復(fù)合材料成型過程中，基體經(jīng)過復(fù)雜的物理，化學(xué)變化過程與增強(qiáng)切纖維復(fù)合成，具有一定形狀的整體。因而整體性能直接影響復(fù)合材料性能?；w的作用，主要包括以下四個(gè)部分。1.將纖維粘合成整體，并使纖維位置固定，在纖維間傳遞載荷，并使載荷均衡。2基體決定復(fù)合材料的一些性能，如符合材料的髙溫使用性能（耐熱性），

5、橫向性能，剪切性能，耐介質(zhì)性能（如賴水賴化學(xué)品性能等）。3基體局定復(fù)合材料成型工藝方法以及工藝參數(shù)選擇等。4.基體保護(hù)纖維，免受各種損傷。應(yīng)用復(fù)合材料優(yōu)異的耐腐蝕性、髙強(qiáng)度與抗沖擊性使其在航空航天、建筑、防腐、管道、水處理等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。近年來復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域更加廣闊在汽車、新能源、橋梁建筑等市場大顯身手。航空航天先進(jìn)復(fù)合材料用于加工主承力結(jié)構(gòu)和次承力結(jié)構(gòu)、其剛度和強(qiáng)度性能相當(dāng)于或超過鋁合金的復(fù)合材料。目前被大量地應(yīng)用在飛機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)制造上和小型無人機(jī)整體結(jié)構(gòu)制造上。憑借比強(qiáng)度髙，比模量髙，耐疲勞與耐腐蝕性好，阻噪能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，樹脂基復(fù)合材料在航空發(fā)動(dòng)機(jī)冷端部件（風(fēng)扇機(jī)匣、壓氣機(jī)葉片、進(jìn)氣機(jī)匣等）和發(fā)動(dòng)機(jī)短艙、反推力裝置等部件上得到廣泛應(yīng)用。建筑領(lǐng)域復(fù)合材料橋相比于傳統(tǒng)的鋼鐵和混凝土結(jié)構(gòu)性能更佳、壽命更長。相對于鋼鐵和混凝土結(jié)構(gòu)復(fù)合材料使用壽命可以超過100年幾乎是傳統(tǒng)橋梁的兩倍。汽車一一主要使用玻璃纖維增強(qiáng)塑料（熱固性和熱塑性塑料）用作車身，發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)零部件，車頂和進(jìn)氣路管；碳纖維復(fù)合材料近年來也日益增多的用于汽車車上，比如車身外板，車門，進(jìn)氣路管和活門等。復(fù)合材料的出現(xiàn)和發(fā)展是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的結(jié)果，也是材料設(shè)計(jì)方面的一