复合材料的特点及应用范围解析

复合材料主要具有以下特点：

1）比强度和比模量高。工业上一些常用金属和一些典型复合材料的比强度、比模量见表17-1。

表17-1 一些常用金属和典型复合材料的比强度与比模量^[1-3] Table 17-1 Specific strength and specific modulus of some conventional metals and typical composite materials^[1-3]

注：f—纤维，w—晶须，p—颗粒。

2）抗疲劳和减振性能良好。

3）具有良好的耐热性能和高温力学性能。

与金属材料相比，金属基复合材料更显示出它的优势。例如一般铝合金400℃时，其弹性模量就会大幅度下降，几乎接近于零，强度也明显降低。而碳纤维或硼纤维增强的铝基复合材料，在该温度下，其强度和弹性模量基本维持不变。

4）不怕水浸和雨水酸蚀，不会因紫外线照射而恶化其性能。(www.xing528.com)

5）破损安全性好。

这类材料的构件一旦超载并发生少量纤维断裂时，载荷会重新迅速分配在未断裂的纤维上，从而使这类结构件不致于在极短时间内有整体发生破坏的危险。

6）制造工艺简单灵活以及材料结构的可设计性强。

上述复合材料的特性概括起来有两个方面：一方面强调了复合材料效果，说明了复合材料在性能及制造上具有它的组分所没有的各种长处；另一方面突出了复合材料的可设计性，这有利于最大限度地发挥材料作用，减少材料用量，满足特殊性能要求。也正因为此，虽然近代复合材料发展历史并不长，但已成为一种引人注目的新型材料，在国民经济和尖端技术领域有广阔的应用前景。其中航空、航天应用最早，如果说没有近代复合材料也就不可能有当今宇航工业，一点也不过分。近年来，复合材料在汽车等民用工业的应用也在不断发展。一些复合材料的应用见表17-2^[1-6]。

表17-2 复合材料的应用Table 17-2 The applications of composite materials

当然，任何一种材料如果只能以整体结构使用，即使其性能很好，应用范围也是有限的，必须解决其自身以及与其他材料之间的连接问题。为此，国内外对复合材料连接问题投入大量的人力、物力和财力进行了研究，方法主要有钎焊、扩散焊、熔焊、电阻焊、机械连接及胶接等，其中钎焊是最为简单和成功的方法，现已在航空、航天、导弹结构等制造方面获得了较多的应用。