复合材料的独特特点与应用

1.比强度和比模量

复合材料的比强度和比模量都比较大，例如碳纤维和环氧树脂组成的复合材料，其比强度是钢的七倍，比模量比钢大三倍。

表8-3　常用复合材料的名称、性能与用途

2.耐疲劳性能

复合材料中基体和增强纤维间的界面能够有效地阻止疲劳裂纹的扩展。疲劳破坏在复合材料中总是从承载能力比较薄弱的纤维处开始，然后逐渐扩展到结合面上，所以复合材料的疲劳极限比较高。例如，碳纤维-聚酯树脂复合材料的疲劳极限是拉伸强度的70%～80%，而金属材料的疲劳极限只有强度极限值的40%～50%。

3.减震性能(www.xing528.com)

许多机器、设备的振动问题十分突出。结构的自振频率除与结构本身的质量、形状有关外，还与材料的比模量的平方根成正比。材料的比模量越大，则其自振频率越高，可避免在工作状态下产生共振及由此引起的早期破坏。此外，即使结构已产生振动，由于复合材料的阻尼特性好(纤维与基体的界面吸振能力强)，振动也会很快衰减。

4.耐高温性能

由于各种增强纤维一般在高温下仍可保持高的强度，所以用它们增强的复合材料的高温强度和弹性模量均较高，特别是金属基复合材料。例如7075-76 铝合金，在400 ℃时，弹性模量接近于零，强度值也从室温时的500 MPa 降至30～50 MPa。而碳纤维或硼纤维增强组成的复合材料，在400 ℃时，强度和弹性模量可保持接近室温下的水平。碳纤维增强的镍基合金也有类似的情况。

5.断裂安全性

纤维增强复合材料是力学上典型的静不定体系，在每平方厘米截面上，有几千至几万根增强纤维(直径一般为10～100 μm)，当其中一部分受载荷作用断裂后，应力迅速重新分布，载荷由未断裂的纤维承担起来，所以断裂安全性好。

6.其他性能特点

许多复合材料都有良好的化学稳定性、隔热性、烧蚀性以及特殊的电、光、磁等性能。