與鋼、鋁、鐵和鈦等傳統材料相比,復合材料具有無可否認的吸引力。隨著其發展,設計和制造工程師對其有了更好的理解。
下面是復合材料制造中常用的纖維和樹脂的入門知識。
獲勝屬性
高強度和低重量仍然是推動復合材料進入新領域的制勝組合,但其他性能同樣重要。復合材料具有良好的振動阻尼和低熱膨脹系數這些特性可用于特殊應用。復合材料具有抗疲勞性,并提供設計/制造靈活性,可以顯著減少特定應用所需的零件數量,這意味著成品需要更少的原材料、更少的接頭和緊固件
以及更短的裝配時間。復合材料還具有耐極端溫度、耐腐蝕和耐磨性,特別是在工業環境中,這些性能在很大程度上降低了產品的生命周期成本。 這些特性推動了復合材料的廣泛應用。
完全不同的材料
復合材料與傳統材料的不同之處在于,復合材料部件由兩種截然不同的 成分組成——纖維和基體材料(通常是聚合物樹脂)——當組合時,它們保持離散,但相互作用,形成一種新材料,其性能不能通過簡單地將其成分的性能相加來預測。事實上,纖維/基體樹脂組合的主要優點之一是其互補性。
玻璃纖維
復合材料工業中使用的絕大多數纖維都是玻璃纖維。玻璃纖維是最古老和最常見的增強材料,玻璃纖維比碳纖維重,也沒有碳纖維硬,但它更耐沖擊,斷裂伸長率更大。
高性能纖維
碳纖維是目前高性能應用中使用最廣泛的纖維,由多種前體材料制成。市場上第一批高性能碳纖維是由人造絲原絲制成的。聚丙烯腈基碳纖維是用途最廣泛的碳纖維。
熱固性樹脂
復合材料中最廣泛使用的聚合物是熱固性樹脂,這是一類塑料樹脂,盡管目前商業用途的熱固性樹脂幾乎都來自石油原料,但生物樹脂的研發和商業化仍在不斷發展。
熱塑性樹脂
交聯熱固性塑料的固化反應無法逆轉,與之相反,熱塑性塑料在冷卻時 硬化,但仍保持其塑性。運動鞋、矯 形器和醫療假肢等大批量商業產品得益于這些樹脂的韌性和防潮性,汽車進
氣歧管和其他發動機罩下部件也是如此。