复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观(微观)上组成具有新性能的材料。这些材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料,从而满足各种不同的要求。
复合材料的性能特点主要包括:
高比强度和高比模量 :复合材料的比强度和比模量(或比刚度)通常远高于单一材料,例如碳纤维增强树脂复合材料的比强度和比模量是钢或铝合金的3倍或5倍以上。
耐疲劳性好 :复合材料在交变载荷作用下表现出较好的抗疲劳性,其疲劳强度一般远高于金属材料,例如碳纤维不饱和聚酯树脂复合材料的疲劳强度可达其拉伸强度的70~80%,而金属材料只有40%~50%。
抗断裂能力强(冲击韧性) :复合材料具有较高的断裂韧性,即较高的抗裂纹扩展能力。当裂纹扩展遇到增强相时,会由于纤维的韧性和基体的结合而钝化或改变方向,从而阻止裂纹的迅速扩展。
轻质高强 :复合材料通常具有较低的密度和较高的强度,能够有效减轻结构重量,提高运输效率和能源利用率。
耐腐蚀性 :复合材料对许多化学物质具有良好的耐腐蚀性,适用于各种恶劣环境。
加工成型方便 :复合材料可以通过多种加工方法成型,如注塑、压铸、层压等,便于制造复杂形状的零件。
弹性优良 :复合材料具有良好的弹性,能够在受到外力后恢复原状。
可设计性 :复合材料的性能可以根据需要进行设计,通过调整材料组成和结构,可以实现特定的性能需求。
应用广泛 :复合材料在航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域得到了广泛应用,能够替代许多传统的材料。
综上所述,复合材料以其优异的综合性能,在多个领域发挥着重要作用,并逐步取代了传统的材料。随着科技的进步,复合材料的种类和应用范围还在不断扩大。