复合材料是由两种或更多种物理和化学性质不同的物质人工合成的一种多相固体材科。它可以由金属、高聚物和陶瓷中任意两者合成,也可以由两种或更多种金属、高聚物成陶瓷制备。
(1)复合材料的分类
复合材料按增强剂的种类和结构特点,可分为纤维增强复合材料、层叠复合材料和颗粒复合材料。
1)纤维增强复合材料
①玻璃纤维增强复合材料。它俗称玻璃钢,是以树脂为黏结材料,以玻璃纤维或其制品为增强材料制成的。玻璃钢分为热塑性和热固性两种。
常用的树脂有环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂及聚酯树脂等热固性树脂和聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺等热塑性树脂。它们的特点是密度小、强度高、介电性和耐蚀性好。用途很广,常用来制造汽车车身、船体、直升机旋翼、电器仪表、石油化工中的耐蚀及耐压容器等。
②碳纤维增强复合材料。它是以碳纤维或其织物(布、带等)为增强材料,以树脂为基体材料结合而成。常用的基体材料有环氧树脂、酚醛树脂及聚四氟乙烯等。这种复合材料,密度比铝小,强度比钢高,弹性模量比铝合金和钢大,疲劳强度和冲击韧性高,化学稳定性高,摩擦系数小,导热性好。因此,可用作宇宙飞行器的外层材料,人造卫星和火箭的机架、壳体等,也可制造机器中的齿轮、轴承、活塞等零件和化工容器、管道等。
2)层叠复合材料
层叠复合材料是以钢板为基体,多孔青铜为中间层,塑料为表面层的三层复合材料。这种材料可以用于制造各种机械、车辆等的无润滑和少润滑轴承、垫片等,还可用于制造安全玻璃、化工及食品设备等。
3)颗粒复合材料
颗粒复合材料是由一种或多种颗粒均匀分布在基体中所组成的材料。当颗粒为金属时,其基体为塑料。当颗粒为陶瓷(如氧化物Al2O3,MgO,BeO等或碳化物TiC,SlC,WC等)时,其基体为金属(如Ti,Cr,Ni,Co,Mo,Fe等)。
金属颗粒与塑料的复合材料,相比塑料,其导热性和导电性明显提高,线膨胀系数减小。含有过量铅粉的塑料可作为γ射线的罩屏及隔音材料,加入铝粉的氨塑料可作轴承材料。陶瓷颗粒与金屑的复合材料称为金屑陶瓷,具有很高的强度和硬度,优良的耐磨性、耐蚀性和耐高温性能,适于制作耐磨性切削工具、拉丝模和高温下工作的部件。
(2)复合材料成型(www.xing528.com)
不同的复合材料,成型方法不同,其中树脂基纤维增强复合材料常用以下几种成型方法。
1)手糊法
用手工方法把经过浸渍过树脂的纤维结构物铺到预先准备的模具表面上,经加工后在室温下固化成制品。
2)模压法
它是指借助压力将浸渍过树脂的织物或料团压制成所需的形状并同时固化的方法。
3)缠绕法
它是指把纤维长丝浸渍树脂后按一定规律连续缠绕在芯模上,经固化制成回转体类制品,如图3.10所示。
4)喷射法
用压缩空气将树脂、硬化剂和切短的纤维同时喷射到模具表面,经过辊压、排气等工序,再在其表面喷涂一层树脂,经固化而成复合材料,如图3.11所示。
图3.10 复合材料缠绕成型示意图
图3.11 复合材料喷射成型示意图
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