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复合材料的定义和分类

   日期:2020-04-18     来源:《复合材料件可制造性技术》    浏览:984    
核心提示:能源、材料和信息是现代国民经济的三大支柱,材料更是各行各业的基础。材料科学是当今世界的带头学科之一。复合材料的出现使材料
       能源、材料和信息是现代国民经济的三大支柱,材料更是各行各业的基础。材料科学是当今世界的带头学科之一。复合材料的出现使材料领域发生了重大变革,从而形成了金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料多角共存的格局。

1.1 复合材料的定义和分类

1.1.1 复合材料的定义

复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料,用物理和化学方法在宏观尺度上复合而成的新型材料。对于复合材料比较全面完整的定义应该是:复合材料是由不同材料(包括金属、无机非金属和有机高分子材料)互为基体或增强体,用物理和化学方法在宏观尺度上复合而成的具有新性能的材料;它既能保留原组分材料的主要特点,又通过复合效应获得原组分所不具备的新性能;通过材料设计和工艺设计,使各组分材料彼此关联,性能互补,从而获得新的性能。

从以上定义可知,决定复合材料性能的主要因素是:各组分材料的性能、各组分材料的比例、复合工艺、基体与增强体的界面粘接及处理。

1.1.2 复合材料的分类

(1 )按基体材料类型不同,复合材料可分为树脂基复合材料、金属基复合材料、无机非金属基复合材料。

树脂基复合材料包括:环氧树脂基复合材料、酚醛树脂基复合材料、不饱和聚酯基复合材料、乙烯基酯树脂基复合材料、双马来酰亚胺基复合材料、热固性聚酰亚胺基复合材料、氰酸酯树脂基复合材料、有机硅基复合材料、三聚氰胺基复合材料、聚氨酯基复合材料等热:固性树脂基复合材料;聚苯硫醚基复合材料、聚醚醚酮基复合材料、聚醚酮酮基复合材料、聚醚酮基复合材料、热塑性聚酰亚胺基复合材料、聚甲醛基复合材料、聚丙烯基复合材料、聚碳酸酯基复合材料、聚苯并咪唑基复合材料、聚砜基复合材料等热塑性树脂基复合材料。

金属基复合材料包括:铝基复合材料、钛基复合材料、镁基复合材料、铜基复合材料、锌基复合材料、铅基复合材料、镍基复合材料、银基复合材料、金属间化合物基复合材料等。

无机非金属基复合材料包括:碳化硅基复合材料、氮化硅基复合材料、氧化铝基复合材料、氧化锆基复合材料等陶瓷基复合材料;石英玻璃基复合材料、LAS(Li2O一AI2O3- SiO2)基 复合材料、MAS(MgO- Al2O3- SiO2)基 复合材料等玻璃陶瓷基复合材料;纳米陶瓷基复合材料;碳基复合材料;水泥基复合材料等。

(2)按增强纤维类型不同可分为:玻璃纤维复合材料;碳纤维复合材料;芳香族聚酰胺纤维、芳香族聚酯纤维、超高分子聚乙烯纤维、高强度聚烯烃纤维等有机纤维复合材料;硼纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、氮化硅纤维、氮化硼纤维等陶瓷纤维复合材料;钨纤维、钢丝等金属纤维复合材料。

(3)按增强体的形态不同可分为:连续纤维增强复合材料、短纤维增强复合材料、晶须增强复合材料、片状材料增强复合材料、颗粒增强复合材料、纳米复合材料等。

(4)按使用性能不同可分为:结构复合材料和功能复合材料。

结构复合材料是指利用其各种优良力学性能制造结构的复合材料。它主要由基体材料和增强材料两种组分组成,其中增强材料主要提供复合材料的强度和刚度;基体材料用于固定和保护增强材料,传递纤维间载荷,改善复合材料的性能。功能复合材料是提供除力学性能以外其他物理性能的复合材料。如导电、半导、超导、压电、透波、吸波、电屏蔽、磁性、透光、滤光、发光、色、辐射屏蔽、吸声、隔声、阻尼、摩擦、阻燃、防热、耐热等功能复合材料。功能复合材料由功能体和基体组成。功能体可以是单一功能体,也可由多元功能体组成。在单一功能体复合材料中,其功能性质主要由功能体提供,基体不仅起到粘接和固定作用,也会对复合材料整体的物理性能产生影响。多元功能体的复合材料可以具有多种功能(包括结构承载功能) ,同时还有可能由于复合效应而产生新的功能。功能复合材料是复合材料的研究发展方向,多功能复合材料又是功能复合材料的研究发展方向。

 
 
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