复合材料有哪些优缺点？

2022-06-07 14:13 已解决

复合材料，是以一种材料为基体，另一种材料为增强体组合而成的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。

复合材料的优点
一: 高比强度、高比模量（刚度）：
与传统的单一材料相比，复合材料具有很高的比强度和比模量（刚度）。
比强度、比模量：材料的强度或模量与其密度之比。
比强度 = 强度/密度 MPa /（g/cm3）,比模量 = 模量/密度 GPa /（g/cm3）。
材料的比强度愈高，制作同一零件则自重愈小；材料的比模量愈高，零件的刚度愈大。

二: 良好的高温性能：
复合材料可以在广泛的温度范围内使用，同时其使用温度均高于复合材料基
体。目前聚合物基复合材料的最高耐温上限为350 ?C；金属基复合材料按不同的基体性能，其使用温度在350 ? 1100 ?C范围内变动；陶瓷基复合材料的使用温度可达1400℃；而碳碳复合材料的使用温度最高，可高达2800℃。

三: 良好的尺寸稳定性：
加入增强体到基体材料中不仅可以提高材料的强度和刚度，而且可以使其热
膨胀系数明显下降。通过改变复合材料中增强体的含量，可以调整复合材料的热膨胀系数。例如在石墨纤维增强镁基复合材料中，当石墨纤维的含量达到48%时，复合材料的热膨胀系数为零，即在温度变化时其制品不发生热变形。这对人造卫星构件非常重要。

四: 良好的化学稳定性：
聚合物基复合材料和陶瓷基复合材料具有良好的抗腐蚀性。

五: 良好的抗疲劳、蠕变、 冲击和断裂韧性：
由于增强体的加入，复合材料的抗疲劳、蠕变、 冲击和断裂韧性等性能得到
提高，特别是陶瓷基复合材料的脆性得到明显改善 。

六 : 良好的功能性能：
包括 光、电、磁、热、烧蚀、摩擦及润滑等性能。

复合材料缺点：
1、材料的工艺稳定性差，
2、材料性能的分散性大，
3、长期耐高温与环境老化性能差，
4、抗冲击能力低，
5、横向强度和层间剪切强度差。