树脂基复合材料的性能及应用赫禹1,王丽丽2(1.沈阳大学机械学院,辽宁沈阳110036;2.东北大学机械学院,辽宁沈阳110004)X摘要:介绍了国内外树脂基复合材料的应用现状及其发展。树脂基复合材料以其优越的力学、物理、化学等性能得到了建筑、医学、生物等多方面的广泛应用。树脂基复合材料是航空、航天领域中的新型重要结构材料。本文着重介绍了树脂基复合材料的工艺特点及目前树脂基复合材料常用的拉挤成型工艺。关键词:树脂基复合材料;航空航天;拉挤成型中图分类号:TQ32214文献标识码:A文章编号:1008-3863(2005)02-0117-03一、树脂基复合材料的发展20世纪70年代以后,人们一方面不断开辟玻纤-树脂复合材料的新用途,同时开发了一批先进的树脂基复合材料。这种先进的树脂基复合材料具有比玻璃纤维复合材料更好的性能,是用于飞机、火箭、卫星、飞船等航空航天飞行器的理想材料。自从树脂基复合材料投入应用以来,有三件值得一提的成果。第一件是美国全部用树脂基复合材料成功制造一架八座商用飞机;第二件是采用大量复合材料制成的哥伦比亚号航天飞机;第三件是在波音-767这架可载80人的客运飞机上使用了树脂复合材料制造了机翼前缘、压力容器、引擎罩等构件。二、树脂基复合材料广泛应用的原因树脂基复合材料得到如此重用,主要是因为它各方面性能都很优越。1.树脂基复合材料的力学性能树脂基复合材料具有比强度高、比模量大、抗疲劳性能好等力学特点。¹树脂基复合材料的刚度树脂基复合材料的刚度特性由组分材料的性质、增强材料的取向和所占的体积分数决定。树脂基复合材料的力学研究表明,对于宏观均匀的树脂基复合材料,弹性特性复合是一种混合效应,表现为各种形式的混合律,它是组分材料刚性在某种意义上的平均,界面缺陷对它作用不是明显。º树脂基复合材料的强度树脂基复合材料强度的复合是一种协同效应,从组分材料的性能和树脂基复合材料本身的细观结构导出其强度性质。其表现在层合材料的层合效应及混杂复合材料的混杂效应上。树脂基复合材料强度问题的复杂性来自可能的各向异性和不规则的分布,也来自上面提及的不同的破坏模式,而且同一材料在不同的条件和不同的环境下,断裂有可能按不同的方式进行,这些包括基体和纤维(粒子)的结构的变化。除此之外,界面粘结的性质和强弱、堆积的密集性、纤维的搭接、纤维末端的应力集中、裂缝增长的干扰以及塑性与弹性响应的差别等都有一定的影响。2.树脂基复合材料的物理性能树脂基复合材料的物理性能(见表1))117)第7卷第2期沈阳教育学院学报Vol.7No.22005年6月JournalofShenyangCollegeofEducationJun.2005X收稿日期:2005-03-17作者简介:赫禹(1981-),男,沈阳人,沈阳大学机械学院。表1树脂基复合材料的物理性能热学性质电学、磁学性质光学性质摩擦性质其它性质热膨胀率导电性透光性摩擦系数减振性热传导率绝缘性散光性磨损率隔音性比热容压电性吸光性吸湿性热变形温度热电性折射率吸气性玻璃化温度介电性光反射性透气性熔点半导体性光敏性吸油性隔热性磁性紫外线吸收性放射线热辐射电磁波吸收性红外线吸收性吸收性耐热冲击性电磁波反射性耐光性树脂基复合材料的物理性能由组分材料的性能及其复合效应所决定。要改善树脂基复合材料的物理性能或对某些功能进行设计时,往往更倾向于应用一种或多种填料。相对而言,可作为填料的物质种类很多,可用来调节树脂基复合材料的各种物理性能。3.树脂基复合材料的化学性能作为树脂基复合材料的基体的聚合物本身是有机物质,可能被有机溶剂侵蚀、溶胀、溶解或者引起体系的应力腐蚀。根据基体种类的不同,材料对各种化学物质的敏感程度不同,常见的耐强酸、盐、酯,但不耐碱。一般情况下,人们更注重的是水对材料性能的影响。水一般可导致树脂基复合材料的介电强度下降,水的作用使得材料的化学键断裂时产生光散射和不透明性,对力学性能也有重要影响。树脂基复合材料的着火与降解产生的挥发性物质有关。某些聚合物在高温条件下可产生一层耐热焦炭,这些聚合物与尼龙、聚酯纤维等复合后,因这些增强物本身的分解导致挥发性物质产生,可带走热量而冷却烧焦的聚合物,进一步提高耐热性,同时赋予复合材料以优良的力学性能,如良好的坑...
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