复合材料的性能取决于基体和增强体的特性、含量、分布等,其性能有如下的特点:
x4 L. u+ _$ a. ? I! i(1) 高比强度、比模量 复合材料的突出优点是比强度和比模量(强度、模量与密度之比)' q/ r. v. H7 Q1 P) L5 q
高。密度只有1.80g/cm3 碳纤维的强度可达到3700~5500MPa;硼纤维、碳化硅纤维的密度- d" W" r8 e/ u( ]
为2.50~3.40g/cm3,模量为350~450GPa。加入高性能纤维作为复合材料的主要承载体,可
2 w2 P$ a4 m' r7 ~9 f+ P使复合材料的比强度、比模量较基体的比强度、比模量成倍提高。如碳纤维增强环氧树脂的0 E8 l$ X$ C. v1 [' w+ e
比强度是钢的七倍,比模量是钢的三倍。
$ H/ p" p# c1 q9 p4 N(2) 抗疲劳性能好 材料的疲劳破坏常常是没有明显预兆的突发性破坏,而纤维增强复# h. A8 m! ^. g" _, Q5 _
合材料中纤维和基体间的界面能够有效地阻止疲劳裂纹的扩展。; ~8 e2 p7 V4 p' U$ `8 [. L2 k
(3) 减振性能好 构件的自振频率除了与其本身结构有关外,还与材料比模量的平方根
K# ]: C6 X. f0 P% \成正比。纤维复合材料的比模量大,因而它的自振频率很高,在通常加载速率下不容易出现2 L* s ~1 F( z, t1 h% Q9 Y# Z. v% ^
因共振而快速脆断的现象。同时复合材料中存在大量纤维与基体的界面,由于界面对振动有
' K9 t9 \7 y4 \, R6 Y: w反射和吸收作用,所以复合材料的振动阻尼强,即使激起振动也会很快衰减。+ l7 o1 } U, G4 @9 f
(4) 可设计性强 通过改变增强体、基体的种类及相对含量、复合形式等,可满足复合
% b# E# K; u {% H* I材料结构与性能的设计要求。
1 }/ i* o; G2 W此外,复合材料还可根据不同的组成而具有很高的抗高温蠕变、抗摩擦摩擦等力学性能,
! W3 B7 [. b8 i5 {同时还可具有良好的导电、导热、压电、吸波、吸声等物理和化学性能。 |