文章摘要: 與普通材料相比,礦物復(fù)合材料具有許多特性,可以改善或戰(zhàn)勝單一材料的弱點(diǎn),充分發(fā)揮各種材料的優(yōu)點(diǎn),并賦予材料新的性能。根據(jù)部件的結(jié)構(gòu)和力學(xué)要求,可以給出預(yù)定的、合理分布的匹配性能,設(shè)計(jì)出性能更好的材料。(1)高的比強(qiáng)度和比模量。礦物復(fù)合材料的突
與普通材料相比,礦物復(fù)合材料具有許多特性,可以改善或戰(zhàn)勝單一材料的弱點(diǎn),充分發(fā)揮各種材料的優(yōu)點(diǎn),并賦予材料新的性能。根據(jù)部件的結(jié)構(gòu)和力學(xué)要求,可以給出預(yù)定的、合理分布的匹配性能,設(shè)計(jì)出性能更好的材料。
(1)高的比強(qiáng)度和比模量。礦物復(fù)合材料的突出優(yōu)點(diǎn)是高的比強(qiáng)度和比模量。比如碳纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料的比模量比鋼和鋁合金高5倍,比強(qiáng)度比鋼和鋁合金高3倍以上。
(2)耐疲勞性高。纖維復(fù)合材料尤其是樹脂基礦物復(fù)合材料對(duì)缺口和應(yīng)力集中不敏感,纖維與基體的界面可以鈍化或改變裂尖方向,即阻止裂紋快速擴(kuò)展,因此疲勞強(qiáng)度相對(duì)較高。碳纖維不飽和聚酯樹脂復(fù)合材料的疲勞極限可達(dá)其拉伸強(qiáng)度的70%~80%,而金屬材料的疲勞極限僅為40%~50%。
(3)抗斷裂能力強(qiáng)。復(fù)合材料中有大量的獨(dú)立纖維,通常每平方厘米有幾千到幾萬根纖維,由具有韌性的基體結(jié)合成一個(gè)整體。當(dāng)少數(shù)纖維因過載或其他原因斷裂時(shí),載荷會(huì)重新分配到其他未斷裂的纖維上,使元件不會(huì)在短時(shí)間內(nèi)突然損壞。因此,該礦物復(fù)合材料具有高的斷裂韌性。
(4)阻尼性能好。結(jié)構(gòu)的固有頻率與結(jié)構(gòu)本身的質(zhì)量和形狀有關(guān),與材料的比模量的平方根成正比。如果材料的固有頻率較高,可以避免其在工作狀態(tài)下產(chǎn)生共振和早期損壞。
(5)高溫性能好,抗蠕變能力強(qiáng)。由于纖維材料在高溫下仍能保持較高的強(qiáng)度,所以纖維增強(qiáng)礦物復(fù)合材料如碳纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料的耐熱性明顯高于樹脂基體。然而,金屬基復(fù)合材料在耐熱性方面顯示出其優(yōu)越性。
(6)良好的耐腐蝕性。多種復(fù)合材料耐酸堿腐蝕,如玻璃纖維增強(qiáng)酚醛樹脂復(fù)合材料,可長期在含氯離子的酸性介質(zhì)中使用,可用于制造耐強(qiáng)酸、鹽、酯和某些溶劑的化工管道、泵、閥門、容器、攪拌器等設(shè)備。
(7)優(yōu)良的減摩性、耐磨性、自潤滑性和耐腐蝕性。礦物復(fù)合材料構(gòu)件制造工藝簡單,工藝性能好,適合整體成型。在制造復(fù)合材料的同時(shí)獲得產(chǎn)品,從而減少零件、緊固件和接頭的數(shù)量,節(jié)省原材料和工時(shí)。
礦物復(fù)合材料的功能和特色
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