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碳纤维资讯:什么是复合材料? 复合材料基材的作用是什么?

文章出处:网络责任编辑:编辑人气:发表时间:2020-06-13【

  

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何谓复合资料复合资料就是两种或两种以上不同性质,不同型态的组成资料经过复合手段组合而成的一种多相资料。从组成与结构部份来看,其中一相是连续的,称为基材(matrix)(基材相),另一相是疏散的被基材容纳,称为强化材(补弦相或强化材相),然从微观上来看,强化材相跟基材相之间的界面因为复合时之物理与化学因素,会变的既不同于基材相、又不同于强化材相,但此一结构对复合资料之机能会产生影响,界面邻近之结构与机能务生变更的区域可为一相,称界面相。
  强化材之功能重要在使成品存在高刚性及高强度,个别利用高比强度(比强度:资料的抗拉强度与密度之比称之)及高比弹性模数(比弹性模数:资料的杨氏模数与密度之比)之资料,以颗粒、薄月、短纤维或连续纤维之情势散布在基材内,以得到「轻的品质、高的强度」的复合资料,例如纤维材常用的有碳纤维(碳纤维复合资料其比强度比钢高5倍、比铝合金高3.5倍)跟玻璃纤维;纤维强化高分子基复合资料存在品质轻、单位分量之强度与刚性均高,韧性强,且能耐天候、耐腐化,耐疲劳等性质,其利用范畴包含航太产业、民生产业、交通工具、化学产业、压力容器等。(例如Aramidfibers俗称kevlarokevlar的抗拉才干多少乎即是结构用钢筋,然而分量却只有钢筋的五分之一。常用于航太产业跟一些工程的利用)。

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  有些复合资料其比热、熔融热、气化热大,耐热性较好,在高热下能接收大量热能,可为良好的耐烧蚀资料。
  个别金属资料之疲劳弦度极限约为其抗扛强度之30~50%,而有些复合资料之疲劳强度极限可达其抗扛强度之70~80%(例如:碳纤维树脂基复合资料),故可做出耐疲劳性好之复合资料。
  单独之纤维虽存在十分高的抗拉弦度及刚性,但承担轴向压应力却较小,若在无维护状况下,纤维名义轻易受到周遭环境化学成分之侵蚀而产生名义缺点,使强度降落,另一方面各独破纤维间之机械性质差别很大,作为结构件,光凭纤维是难以与其余结构件彼此结合以组成结构,因此须要基材的帮忙。
  基材之功能包含:
  (一)固定结构外型,结合A化材,以坚持强化材所需之走向与外形。碳纤维制品在之前还有一种说法是,碳纤维制品与同等质量的金属材料相比,碳纤维的强度等于金属强度的12倍。

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  (二)将负荷疏散传递至强化纤维。碳纤维复合材料由有机纤维经过一系列热处理转化而成,含碳量高于90%的无机高性能纤维,是一种力学性能优异的新材料,具有碳材料的固有本性特征,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。
  (三)对强化纤维供给侧向支撑,使弦化纤维有抗挂曲才干,使结构存在耐压强度。
  (四)维护弦化材以避免因直接机械性接触而导致名义被磨损。
  (五)阻绝外界恶劣之环境,维护强化纤维不受外界化学成分所侵蚀。
  (六)使成品存在水密性。碳纤维制品在之前还有一种说法是,碳纤维制品与同等质量的金属材料相比,碳纤维的强度等于金属强度的12倍。
  常用的基材可分树脂基复合资料、金属基复合资料及非金属机基复合资料,树脂基复合资料包含各种热固性树脂基与热塑性树脂基高分子资料,前者如不饱跟聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂等,後者如聚丙烯、聚醚醚酮、耐隆、PPS等。所谓的热固性,是指高分子一旦聚合成型後,加温将无奈使其熔化,温度够高,只会促使其分解,会有这样的特点是高分子间有水平不等的连结。

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  至于热塑性基材,是指高分子一旦聚合成型後,加温可使其熔化流动,有这样特点的高分子其分子外形是较为线性,高分子与高分子间只以较弱之二次键键结,轻易予以攻破并容许高分子间作绝对之滑动。
  另以金属为基材者为金属基复合资料,如铝基复合资料、*基复合资料、镁基复合资料、银基复合资料、钢基复合资料、锌基复合资料及铅基复合资料等。以无机非金属为基材之无机非金属复合资料,可分陶瓷基、玻璃陶瓷基、水泥基、耐米陶瓷基复合资料等,例如陶瓷基之碳化矽基复合资料、氧化铝基复合资料、Sialon陶瓷基复合资料等)
  复合资料之命名是以相为基本,是将强化相(补强相)放在前面,基材相放在後面,之後再加以复合资料,如碳纤维跟环氧树脂形成的复合资料称为「碳纤维环氧基复合资料」,通常写为 ;碳纤维一环气复合资料 ;有时更简化为 ;碳纤维一环氧 ;硼纤维与铝形成的复合资料称为 ;硼一铝复合资料 ;简写为 ;硼一铝 ;
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