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細(xì)說復(fù)合材料的出現(xiàn)
- 作者：admin
- 發(fā)布時間：2023-03-24 10:30
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近年來，復(fù)合材料 這個詞用得多了起來。那么什么是復(fù)合材料呢？簡單說，復(fù)合材料是由兩種或多種不同的的材料組合而成的材料。其中的一種材料作為基體，其它的材料作為增強(qiáng)相，基體通常是連續(xù)的，增強(qiáng)相可以是顆粒、纖維、層板?？梢哉J(rèn)為增強(qiáng)相是鑲嵌在基體里的。這種組合成的材料的性質(zhì)與它的任何一種成分的材料都顯著不同。
復(fù)合材料中各種材料在性能上互相取長補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。復(fù)合材料較以往的材料能夠具有許多優(yōu)點：高的強(qiáng)度重量比、高抗疲勞性和耐腐蝕性、增強(qiáng)的耐摩擦和耐磨損性、低導(dǎo)熱系數(shù)和低熱膨脹系數(shù)、材料屬性具有可調(diào)整性以滿足設(shè)計要求。例如陶瓷材料有耐高溫的優(yōu)點，但是它比較脆，為了增強(qiáng)它的韌性，采用高強(qiáng)度、高彈性的纖維與陶瓷基復(fù)合后，這種復(fù)合材料就可以用作液體火箭發(fā)動機(jī)噴管、導(dǎo)彈天線罩、航天飛機(jī)鼻錐、飛機(jī)剎車盤和高檔汽車剎車盤等，成為高技術(shù)新材料的一個重要分支。
復(fù)合材料使用的歷史可以追溯到古代。從古至今沿用的稻草增強(qiáng)粘土，用石灰沫墻其中摻入麻刀和頭發(fā)以防開裂，已使用了上百年的鋼筋混凝土，制造家具的層合板，加有高強(qiáng)度纖維線的橡膠輪胎。它們都是由兩種或兩種以上的材料復(fù)合而成。我們現(xiàn)在所說的復(fù)合材料當(dāng)然不是指這些，而是指二十世紀(jì)40年代以后發(fā)展起來的新的復(fù)合材料，有時稱為先進(jìn)復(fù)合材料。
20世紀(jì)40年代，因航空工業(yè)的需要，發(fā)展了玻璃纖維增強(qiáng)塑料（俗稱玻璃鋼），從此出現(xiàn)了復(fù)合材料這一名稱。50年代以后，陸續(xù)發(fā)展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強(qiáng)度和高模量纖維。70年代出現(xiàn)了芳綸纖維和碳化硅纖維。這些高強(qiáng)度、高模量纖維，能與合成樹脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等
在這種新的復(fù)合材料出現(xiàn)以前。人類所用的結(jié)構(gòu)材料，有如下三類：
金屬材料：鋼鐵、鋁與鋁合金、銅、鎂、鈦等；
無機(jī)非金屬材料：磚、瓦、玻璃、陶瓷、水泥、石墨、碳等；
高分子材料：橡膠、樹脂、塑料、纖維 、粘合劑、涂料等。
現(xiàn)在出現(xiàn)的第四類材料——復(fù)合材料，就是以上三類材料復(fù)合而成的材料。以上三類材料都可以作為復(fù)合材料的基體，也都可以作為增強(qiáng)相加入基體中。
關(guān)于復(fù)合材料，最重要的，有以下三方面的問題需要研究。
首先，是復(fù)合材料的組成、構(gòu)造與加工問題。選取的基體是什么，增強(qiáng)相是以什么方式加入基體的以及增強(qiáng)相自身的分布和編織方式，如何加工和實現(xiàn)這種復(fù)合材料。復(fù)合材料的構(gòu)成結(jié)構(gòu)是多種多樣的，如下面圖示。有增強(qiáng)體無規(guī)則分散的，有纖維單向增強(qiáng)的，有以層合板的形式疊加的，有夾層結(jié)構(gòu)的，有三維編織的等等，不一而足，而且還會研究發(fā)展新的構(gòu)造形式。
20世紀(jì)40年代，因航空工業(yè)的需要，發(fā)展了玻璃纖維增強(qiáng)塑料（俗稱玻璃鋼），從此出現(xiàn)了復(fù)合材料這一名稱。50年代以后，陸續(xù)發(fā)展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強(qiáng)度和高模量纖維。70年代出現(xiàn)了芳綸纖維和碳化硅纖維。這些高強(qiáng)度、高模量纖維，能與合成樹脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等非金屬基體或鋁、鎂、鈦等金屬基體復(fù)合，構(gòu)成各具特色的復(fù)合材料。
復(fù)合材料興起雖然只有半個多世紀(jì)，但是已經(jīng)取得令人矚目的成就，他在改變著許多高技術(shù)結(jié)構(gòu)的面貌。因此，它是國際上激烈競爭的高技術(shù)領(lǐng)域之一。誰在這種高技術(shù)領(lǐng)域占上風(fēng)，就可能在航空、航天、國防上領(lǐng)先。
復(fù)合材料中各種材料在性能上互相取長補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。復(fù)合材料較以往的材料能夠具有許多優(yōu)點：高的強(qiáng)度重量比、高抗疲勞性和耐腐蝕性、增強(qiáng)的耐摩擦和耐磨損性、低導(dǎo)熱系數(shù)和低熱膨脹系數(shù)、材料屬性具有可調(diào)整性以滿足設(shè)計要求。例如陶瓷材料有耐高溫的優(yōu)點，但是它比較脆，為了增強(qiáng)它的韌性，采用高強(qiáng)度、高彈性的纖維與陶瓷基復(fù)合后，這種復(fù)合材料就可以用作液體火箭發(fā)動機(jī)噴管、導(dǎo)彈天線罩、航天飛機(jī)鼻錐、飛機(jī)剎車盤和高檔汽車剎車盤等，成為高技術(shù)新材料的一個重要分支。
復(fù)合材料使用的歷史可以追溯到古代。從古至今沿用的稻草增強(qiáng)粘土，用石灰沫墻其中摻入麻刀和頭發(fā)以防開裂，已使用了上百年的鋼筋混凝土，制造家具的層合板，加有高強(qiáng)度纖維線的橡膠輪胎。它們都是由兩種或兩種以上的材料復(fù)合而成。我們現(xiàn)在所說的復(fù)合材料當(dāng)然不是指這些，而是指二十世紀(jì)40年代以后發(fā)展起來的新的復(fù)合材料，有時稱為先進(jìn)復(fù)合材料。
20世紀(jì)40年代，因航空工業(yè)的需要，發(fā)展了玻璃纖維增強(qiáng)塑料（俗稱玻璃鋼），從此出現(xiàn)了復(fù)合材料這一名稱。50年代以后，陸續(xù)發(fā)展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強(qiáng)度和高模量纖維。70年代出現(xiàn)了芳綸纖維和碳化硅纖維。這些高強(qiáng)度、高模量纖維，能與合成樹脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等
非金屬基體或鋁、鎂、鈦等金屬基體復(fù)合，構(gòu)成各具特色的復(fù)合材料。
在這種新的復(fù)合材料出現(xiàn)以前。人類所用的結(jié)構(gòu)材料，有如下三類：
無機(jī)非金屬材料：磚、瓦、玻璃、陶瓷、水泥、石墨、碳等；
高分子材料：橡膠、樹脂、塑料、纖維 、粘合劑、涂料等。
現(xiàn)在出現(xiàn)的第四類材料——復(fù)合材料，就是以上三類材料復(fù)合而成的材料。以上三類材料都可以作為復(fù)合材料的基體，也都可以作為增強(qiáng)相加入基體中。
關(guān)于復(fù)合材料，最重要的，有以下三方面的問題需要研究。
20世紀(jì)40年代，因航空工業(yè)的需要，發(fā)展了玻璃纖維增強(qiáng)塑料（俗稱玻璃鋼），從此出現(xiàn)了復(fù)合材料這一名稱。50年代以后，陸續(xù)發(fā)展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強(qiáng)度和高模量纖維。70年代出現(xiàn)了芳綸纖維和碳化硅纖維。這些高強(qiáng)度、高模量纖維，能與合成樹脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等非金屬基體或鋁、鎂、鈦等金屬基體復(fù)合，構(gòu)成各具特色的復(fù)合材料。
復(fù)合材料興起雖然只有半個多世紀(jì)，但是已經(jīng)取得令人矚目的成就，他在改變著許多高技術(shù)結(jié)構(gòu)的面貌。因此，它是國際上激烈競爭的高技術(shù)領(lǐng)域之一。誰在這種高技術(shù)領(lǐng)域占上風(fēng)，就可能在航空、航天、國防上領(lǐng)先。
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