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而成,属特种橡胶,具有良好的耐磨性、耐油性,但耐水、酸、碱性能较差,主要用于制造胶辊、实心轮胎和耐磨制品。f.硅橡胶 是指分子链中含有硅氧键,经硫化后具有弹性的有机硅聚合物,属特种橡胶。它具有耐高温、耐寒、电绝缘性能优良的特点,但抗拉强度低、价格较贵,主要用于制造耐高温、耐寒或耐高温电绝缘制品等。g.氟橡胶 主要是全氟丙烯和偏二氟乙烯的共聚物,属特种橡胶。它具有良好的耐高温、耐腐蚀、耐臭氧和大气老化性能,但加工性能差,价格贵,主要用于制造高级密封件、高定氮仪海德体育真空耐蚀件等。1.6.4 复合材料复合材料是由两种或两种以上性质不同的材料组合起来的一种多相


固体材料,它不仅保留了组成材料各自的优点而且还具有单一材料所没有的优异性能。在自然界和人类发展中,复合材料并不是一个陌生的领域,自然界中的树木,建筑中的混凝土和人体的骨骼等都是复合材料。现代复合材料则是在充分利用材料科学理论和材料制作工艺的基础上发展起来的一类新型材料,在不同的材料之间,如金属之间、非金属之间、金属与非金属之间进行复合,既保持了各组成部分的性能又有组合的新功能,充分发挥了材料的性能潜力。工程复合材料的组分是人为选定的,通常可将其划分为基体材料和增强体。基体材料大多为连续的,除保持自身特性外,还有粘结或连接和支承增强体的作用;而增强体主要是起承受载荷或发挥其他特定物理化学功能的作用。  *1.复合材料的分类复合材料常见的分类方法有以下三种:(1)按材料的用途分可将其分为结构复合材料和功能复合材料两大类。前者主要是用于工程结构,以承受各种载荷的材料,主要是利用其优良的力学性能;后者则为具有各种独特物理化学性质的材料,具有优异的功能特性,如吸波、电磁、超导、屏蔽、光学、摩擦润滑等。(2)按基体材料类型分 ·86· 按复合材料基体的不同可分为金属基和非金属基两类。目前大量研究和使用的多为以高聚物材料为基体的复合材料。(3)按增强体特性分按复合材料中增强体的种类和形态不同可将其分为纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料、层状复合材料和填充骨架型复合材料。2.常用复合材料(1)纤维增强树脂基复合材料一般来说,纤维增强树脂基复合材料的力学性能主要由纤维的特性决定,化学性能、耐热性等则由树脂和纤维共同决定。按增强纤维的不同,主要有以下几类:1)玻璃纤维树脂复合材料 又称玻璃钢。玻璃钢生产成本低、工艺简单、应用很广,根据所用基体不同可分为两类:a.热塑性玻璃钢 它是由20%~40%的玻璃纤维和80%~60%的基体材料(



如尼龙、聚烯烃类、聚苯乙烯类等热塑性树脂)组成。主要特点是具有高强度、高冲击韧性、良好的低温性能及低热膨胀系数,常用来制造轴承、齿轮、仪表盘、壳体等零件。b.热固性玻璃钢 它是由60%~70%的玻璃纤维和40%~30%的基体材料(如环氧树脂、酚醛树脂等)组成。主要特点是密度小、强度高,强度超过一般高强度钢和铝合金及钛合金,耐磨性、绝缘性和绝热性好,吸水性低,易于加工成型。但是,这类材料弹性模量低,只有结构钢的1/5~1/10,耐热性比热塑性玻璃钢好但仍不够高,只能在300°C以下工作。主要用于各种机器的护罩、复杂壳体、车辆、船舶、仪表、化工容器、管道等。2)碳纤维—树脂复合材料 它是由碳纤维与聚酯、酚醛、环氧、聚四氟乙烯等树脂组成,其性能优于玻璃钢,具有密度小,强度高,弹性模量高,并具有优良的抗疲劳性能和抗冲击性能、良好的自润滑性、减摩耐磨性、耐蚀和耐热性。但碳纤维与树脂的结合力低,各向异性明显。这类材料主要应用于运动器材、航空航天、机械制造、汽车工业及化学工业中。3)硼纤维—树脂复合材料 是由硼纤维和环氧、聚酰亚胺等树脂组成,具有高的强度和弹性模量,良好的耐热性。其缺点是各向异性明显、加工困难、成本太高,已逐渐被碳纤维取代。主要用于航空航天和军事工业。4)碳化硅纤维—树脂复合材料 是由碳化硅与环氧树脂组成的复合材料,具有高的强度和弹性模量,抗拉强度接近碳纤维—环氧树脂复合材料,而抗压强度为其两倍,是一类很有发展前途的新材料,主要用于航空航天工业。5)有机纤维 —树脂复合材料 是由芳香族聚酰胺纤维(芳纶)与环氧、聚乙烯、聚碳酸酯、聚酯等树脂组成。主要品种有凯芙拉(Kevlar)、诺麦克斯(Nomex)等。其中最常用的是Kevlar纤维与环氧树脂组成的复合材料,主要性能特点是抗拉强度较高,与碳纤维—环氧树脂复合材料相似;其延展性好,可与金属相当;耐冲击性超过碳纤维增强塑料;有优良的疲劳抗力和减震性,其疲劳


抗力高于玻璃钢和铝合金,减震能力为钢的8倍。主要用于制造防弹衣、飞机机身、雷达天线罩、轻型舰船等。6)纤维增强陶瓷基复合材料 纤维—陶瓷复合材料中的纤维能起到强化陶瓷的作用,但其更重要的作用是增加陶瓷材料的韧性,因此陶瓷 —纤维复合材料中的纤维具有 “增韧补强 ”作用。这种机制几乎可以从根本上解决陶瓷材料的脆性问题。目前用于增强陶瓷材料的纤维主要是碳·87· 纤维或石墨纤维,能大幅度提高冲击韧性和热震性,降低陶瓷的脆性,而陶瓷基体则保证纤维在高温下不氧化烧蚀,使材料的综合力学性能大大提高。如碳纤维—SiN复合材料可在140 00°C34长期工作,可用于制造飞机发动机叶片;碳纤维—石英陶瓷的冲击韧性比烧结石英大40倍,抗弯强度大5~12倍,能承受1200~150 00°C的高温气流冲蚀,可用于航天飞行器的防热部件上。(2)颗粒增强复合材料是由一种或多种颗粒均匀地分布在基体中所组成的材料。一般粒子的尺寸越小,增强效果越明显。颗粒直径小于0.01~0.1μm的称为弥散强化材料。常见的颗粒复合材料有两类:1)金属颗粒与塑料复合 金属


颗粒加入塑料中,可改善导热、导电性能,降低线膨胀系数。如将铅粉加入氟塑料中,可做轴承材料。含铅粉多的塑料还可以做 γ射线的罩屏等。2)陶瓷颗粒与金属复合 陶瓷颗粒与金属复合即金属陶瓷。氧化物金属陶瓷,如AlO金23属陶瓷,可用于制造高速切削刀具及高温耐磨材料;钛基碳化钨可制造切削刀具;镍基碳化钛可制造航天器的高温零件。(3)叠层或夹层复合材料叠层或夹层复合材料是由两层或两层以上的不同材料经热压胶合而成,其目的是充分利用各组成部分的最佳性能。这样不但可减轻结构的重量,提高其刚度和强度,还可获得各种各样的特殊功能,如耐磨、耐蚀、绝热隔音等。如最简单的叠层材料有控温的双金属片和用于耐蚀耐热的不锈钢—普通钢的双层复合钢板材料。最典型


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