复合材料的性能、成型方法及应用

    复合材料中以纤维增强材料应用*广、用量*大。其特点是相对密度小、比强度和比模量大。例如碳纤维与环氧树脂复合的材料，其比强度和比模量均比刚和铝合金大数倍，还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能。石墨纤维与树脂复合可得到膨胀系数几乎等于零的材料。纤维增强材料的另一个特点是各向异性，因此可按制件不同部位的强度要求设计纤维的排列。以碳纤维和碳化纤维硅纤维增强的铝基复合材料，在500℃时仍能保持足够的强度和模量。碳化硅纤维与钛复合，不但钛的耐热性提高，而且耐磨损，可用作发动机风扇叶片。碳化硅纤维与陶瓷复合，使用温度可达152 0173 3840℃，比超合金涡轮叶片的使用温度（1100℃）高得多。碳纤维增强碳、石墨纤维增强碳或石墨纤维增强石墨，构成耐烧蚀材料，已用于航天器、火箭导弹和原子能反应堆中。非金属基复合材料由于密度小，用于汽车和飞机可减轻重量，提高速度，节约能源。用碳纤维和玻璃纤维混合制成的复合材料片弹簧，其刚度和承载能力与重量大5倍多的钢片弹簧相当。

    二、复合材料的成型方法

    复合材料的成型方法按基体材料不同各异。树脂基复合材料的成型方法较多，有手糊成型、喷射成型、纤维缠绕成型、模压成型、拉挤成型、拉压罐成型、隔膜成型、迁移成型、反应注射成型、软膜膨胀成型和冲压成型等。金属基复合材料成型方法分为固相成型法和液相成刑法。前者是在低于基体熔点温度下，通过施加压力实现成型，包括扩散焊接、粉末冶金、热轧、热拔、热静压和爆炸焊接等。后者是将基体融化后，充填到增强体材料中，包括传统铸造、真空吸铸、真空反压铸造、挤压铸造和喷铸等。陶瓷基复合材料的成型方法主要有固相烧结、化学气相浸渗成型和化学气相沉积成型等。

    三、复合材料的应用

         1、航空航天领域   由于复合材料热稳定性好，比强度、比刚度高，可用于制造飞机机翼和前机身、卫星天线及其支撑结构、太阳能电池翼和外壳、大型运载火箭的壳体、发动机壳体、航天飞机结构件等。

         2、汽车工业   由于复合材料具有特殊的振动阻尼特性，可减振和降低噪音，抗疲劳性能好，损伤后易修理，便于整体成形，故可用于织造汽车车身、受力构件、传动轴、发动机架及其内部构件。

         3、化工、纺织和机械制造领域   有良好耐蚀性的碳纤维与树脂基体复合而成的材料，可用于织造化工机械设备、纺织机械、造纸机械、复印机、高速机床、精密仪器等。

         4、医学领域   碳纤维复合材料具有优异的力学性能和不吸收X射线的特性，可用于制造医用X光机和矫形支架等。碳纤维复合材料还具有生物组织相容性和血液相容性，生物环境下稳定性好，也用作生物医学材料。此外复合材料还用于制造体育运动器件和用作建筑材料等。

        纺织用复合材料花样繁多，有复合纤维、复合纱线、复合面料等。