復合材料使用的歷史可以追溯到古代。從古至今沿用的稻草或麥秸增強粘土和已使用上百年的鋼筋混凝土均由兩種材料復合而成。20世紀40年代,因航空工業(yè)的需要,發(fā)展了玻璃纖維增強塑料(俗稱玻璃鋼),從此出現(xiàn)了復合材料這一名稱。50年代以后,陸續(xù)發(fā)展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高度和高模量纖維。70年代出現(xiàn)了芳綸纖維和碳化硅纖維。這些高度、高模量纖維能與合成樹脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等非金屬基體或鋁、鎂、鈦等金屬基體復合,構成各具特色的復合材料。復合材料中以纖維增強材料應用廣、用量大。山東新型化工復合材料圖片
復合材料的成型方法按基體材料不同各異。樹脂基復合材料的成型方法較多,有手糊成型、噴射成型、纖維纏繞成型、模壓成型、拉擠成型、RTM成型、熱壓罐成型、隔膜成型、遷移成 型、反應注射成型、軟膜膨脹成型、沖壓成型等。金屬基復合材料成型方法分為固相成型法和液相成型法。前者是在低于基體熔點溫度下,通過施加壓力實現(xiàn)成型,包括擴散焊接、粉末冶金、熱軋、熱拔、熱等靜壓和焊接等。后者是將基體熔化后,充填到增強體材料中,包括傳統(tǒng)鑄造、真空吸鑄、真空反壓鑄造、擠壓鑄造及噴鑄等、陶瓷基復合材料的成型方法主要有固相燒結、化學氣相浸滲成型、化學氣相沉積成型等。山東工業(yè)化化工復合材料材料分類現(xiàn)代高科技的發(fā)展離不開復合材料。
目前用于高性能復合材料的玻璃纖維主要有高度度玻璃纖維、石英玻璃纖維和高硅氧玻璃纖維等。由于高度度玻璃纖維性價比較高,因此增長率也比較快,年增長率達到10%以上。高度玻璃纖維復合材料不僅應用在方面,近年來民用產(chǎn)品也有廣泛應用,如防彈頭盔、防彈服、直升飛機機翼、預警機雷達罩、各種高壓壓力容器、民用飛機直板、體育用品、各類耐高溫制品以及近期報道的性能優(yōu)異的輪胎簾子線等。石英玻璃纖維及高硅氧玻璃纖維屬于耐高溫的玻璃纖維,是比較理想的耐熱防火材料,用其增強酚醛樹脂可制成各種結構的耐高溫、耐燒蝕的復合材料部件,大量應用于火箭、導彈的防熱材料。
常用復合材料如玻璃鋼,便是用玻璃纖維等性能較低的增強體與普通高聚物(樹脂)構成。由于它的價格低廉,得以大量發(fā)展,已用于船舶、車輛、化工管道和貯罐、建筑結構、體育用品等方面。先進復合材料指用高性能增強體如碳纖維、芳綸等于高性能耐熱高聚物構成的復合材料,后來又把金屬基、陶瓷基和碳(石墨)基以及功能復合材料包括在內(nèi)。它們的性能雖然優(yōu)良,但價格相對較高,主要用于**工業(yè)、航空航天、精密機械、深潛器、機器人結構件和體育用品等。功能復合材料一般由功能體組元和基體組元組成。
功能復合材料一般由功能體組元和基體組元組成,基體不僅起到構成整體的作用,而且能產(chǎn)生協(xié)同或加強功能的作用。功能復合材料是指除機械性能以外而提供其他物理性能的復合材料。如:導電、超導、半導、磁性、壓電、阻尼、吸波、透波、磨擦、屏蔽、阻燃、防熱、吸聲、隔熱等凸顯某一功能。統(tǒng)稱為功能復合材料。功能復合材料主要由功能體和增強體及基體組成。功能體可由一種或以上功能材料組成。多元功能體的復合材料可以具有多種功能。同時,還有可能由于復合效應而產(chǎn)生新的功能。多功能復合材料是功能復合材料的發(fā)展方向。結構復合材料是作為承力結構使用的材料。山東新型化工復合材料圖片
夾層復合材料由性質不同的表面材料和芯材組合而成。山東新型化工復合材料圖片
復合材料中以纖維增強材料應用廣、用量大。其特點是比重小、比強度和比模量大。例如碳纖維與環(huán)氧樹脂復合的材料,其比強度和比模量均比鋼和鋁合金大數(shù)倍,還具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性、減摩耐磨、自潤滑、耐熱、耐疲勞、耐蠕變、消聲、電絕緣等性能。石墨纖維與樹脂復合可得到熱膨脹系數(shù)幾乎等于零的材料。纖維增強材料的另一個特點是各向異性,因此可按制件不同部位的強度要求設計纖維的排列。以碳纖維和碳化硅纖維增強的鋁基復合材料,在500℃時仍能保持足夠的強度和模量。山東新型化工復合材料圖片
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