复合材料的基体是决定其性能和应用领域的重要因素。基体材料在复合材料中占据连续相,起到将增强体黏结成整体、传递外界作用力、保护增强体免受外界环境侵蚀的作用。以下是确定复合材料基体的一些基本原则和考虑因素:
使用要求
航天、航空领域:要求高比强度、比模量和尺寸稳定性,通常选择密度小的轻金属合金如铝、镁合金,以及钛基、镍基合金和金属间化合物。
高性能发动机:需要高比强度、比模量以及耐高温性能,通常选择钛基合金、镍基合金及金属间化合物。
汽车发动机:需要耐高温、耐磨、导热性能,通常选择铝合金材料。
工业集成电路基板和散热元件:需要高导热、低膨胀特性,通常选择铜、铝等金属。
组成特点
连续纤维增强复合材料:基体占50-70体积%,最佳为60体积%,需要与纤维有良好的相容性和塑性。
颗粒增强复合材料:基体占90-25体积%。
晶须、短纤维增强复合材料:基体占80-90体积%。
相容性
基体与增强物的相容性,特别是化学相容性,对于保证复合材料在高温成型过程中不发生变化非常重要。
性能特点
基体材料的选择应考虑其力学物理性能,如强度、模量、硬度、耐磨性、耐腐蚀性等,以满足复合材料在不同应用环境下的需求。
成本与加工
在满足性能要求的前提下,还需考虑基体材料的成本和生产加工的可行性。
综上所述,确定复合材料的基体需要综合考虑使用要求、组成特点、相容性、性能特点以及成本与加工等多方面因素。不同的应用场景和性能需求将导致基体材料的选择有所不同。