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發(fā)表于 2009-4-2 21:29:18
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基礎(chǔ)知識
材料方面
一、復(fù)合材料（Composite Material）的定義
由兩種或兩種以上不同材質(zhì)所制成的材料叫做復(fù)合材料。
纖維強化復(fù)合材料（fiber reinforced）
分散相
（補強材） 粒子強化復(fù)合材料（particle reinforced）
復(fù)合材料
FRP(Plastic)
有機類
ERTP(Thermoplastic)
相連續(xù)
（基材） FRR(Rubber)
無機類 FRM(Metal)
FRC（Ceramic）
纖維（Fiber）
補強材：提供復(fù)材絕大部分的強度（strength）及強性模數(shù)（Modulus）即復(fù)材的機械性能主要取決于所使用的纖維。
基材（ matrix）
基材的功能
傳送或分散應(yīng)力至每根纖維上
固定纖維所需的排列方向
（1） 保護纖維免受摩擦或外界的侵蝕破壞
（2） 結(jié)合各纖維免受應(yīng)力的破壞或變形
2、 分類：
可分為熱固性樹脂（Thermosetting）和熱塑性樹脂(Thermoplastic)兩大類。
熱固性樹脂主要包括不飽和聚酯（UP）、環(huán)氧樹脂（Epoxy）及聚亞酰胺樹脂（Polyimide 、BMI）
熱塑性樹脂主要包括：PE、Polysnfone等高性能工程塑膠。
碳纖維的特性與功能
（一） 碳纖維和其它補強材的機械性能比較
復(fù)合材料的補強材料有玻纖、碳纖、硼纖、碳化矽、鋁、芳香族的等各種相位，在選用補強材料時，首先是根據(jù)抗拉強度和抗拉彈性系數(shù)加以決定，對航空、航天等機具，重量對其性能影響極大，也就是輕強度特性極為重要，強度和彈性系數(shù)分別除以比重的比強度和比彈性大者，是航太工業(yè)所追求的材料，玻纖的彈性系數(shù)為70-80Gpa，東洋紡織公司所開發(fā)的可達，硼、碳化矽、氧化鋁等無機纖維的彈性系數(shù)為200-400，碳纖維為不等。
（二） 不同類碳纖維的性能比較
碳纖維是由六個具有SP2軌道的碳原子構(gòu)成平面則會形成和石墨類似的結(jié)晶構(gòu)造，結(jié)晶若沿著纖維軸理論強度為180Gpa,理論彈性系數(shù)為1020Gpa，目前碳纖實測強度以結(jié)晶(whiskwer)的21 Gpa最高，彈性系數(shù)則以UCC公司Pitch類碳纖維試驗品的965Gpa最高。
碳纖維化復(fù)合材料的優(yōu)缺點
優(yōu)點：
（1） 強度和彈性系數(shù)高、比重小
（2） 疲勞強度高
（3） 比金屬的震動衰減性好
（4） 潛變小
（5） 耐摩耗性佳，摩擦系數(shù)小
（6） 熱的扭安定性良好
（7） 極低溫度下的熱傳導(dǎo)性小
（8） 耐腐蝕及耐化學(xué)性優(yōu)異
（9） 具有導(dǎo)電性但為非磁性體
（10） X光射線的透過性大
（11） 具有電波的遮蔽性
缺點：
（1） 破壞伸度小，有剪斷或鉆孔時，靜力強度就會大幅度下降，而且耐沖擊強度低；
（2） 和纖維方向相比，非纖維方向及層間的物性低落，在最后破壞前和纖維方向成90度的橫方向會龜裂，受沖擊時會產(chǎn)生層間剝離，因此受沖擊后殘存強度低落；
（3） 在吸濕情況下，高溫時的物性低落。
纖維強化復(fù)合材料中纖維作用 :
 承受主要負(fù)載
 限制微裂紋延伸
 提高強度與剛性
 改善抗疲勞性、抗?jié)撟冃?br />
 提高材料使用壽命與可靠性
纖維強化復(fù)合材料中基材作用 :
 傳送應(yīng)力 , 分散應(yīng)力
 固定纖維方向
 決定復(fù)材的電氣特性、化學(xué)性質(zhì)
 決定復(fù)材最高使用溫度 |
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