如同玻璃纤维和塑料、钢钎与水泥,这种由性质不同*鲢抖组合而得到的材料称为复合材料。利用材丰}的复合_得到单一材料所不及的特性。例如,纤维强化塑料、金属%茕,包覆材料等。
复合方法:
将工业材料分成-大类i,可以有如表4. 29所示的盎奇形式。
在材料组合时,主要的材料称为母材( matrix),以强化和充填为日的昕添加的物质称为填料(filler),其复合方法有如图4. 49所示的F式层积、湿式层积、混合及舍浸等方法。普通机床另外,报据复合状态分为纤维强化、层秘、微粒子分散等。
干式层积利用将板或卷板用黏接剂叠层黏合的办法,町层雕箔片或叠层玻璃等。把金属面之问用JR力或加热接合形成的板称为金属包层(cLad),结合叉町分为整个而之间接台的覆盖式和部分面接触的镶嵌式。
湿式层积在形状整齐的分散质上涂以液体母材的积层方法称为湿式积层。纤维强化塑料’纤维强化橡胶眨防震玻璃等的制造均采用湿式层秘法。
混合把粒子、小片及液体等混合后,进行加热处坪的方法称为混合法,如制造纤维层压板、聚合物混合体和金属陶瓷等。
浸入在多扎质母材里程八分散质的方法称为浸入复合法。普通机床在多孔质金属戢浸入润滑油的油授金属和在混凝土里浸入塑料的聚合古浸混凝土都属于此类。
填料的分类:
从组成来看足无机物的比如硅石、氧化铅、氧化钛、滑打等氧化物以及氢氧化物、炭酸盐以及氮化物、碳等。有机物有木粉、聚四氟乙烯粉、聚苯乙烯、尼龙等。根据日的不同各增加精石或硅石的量,而纤维或五母则用于加强。另外报据增加不同的功能可以添加碳提高导电性,增加铁索体提高磁性,增加铁粉改善隔音效果,用石墨提高精动性。依据形状如下分类。
•粒状填料流动性好,易于分散加1.。产品旱现为各向同性,韧性好,不易变形,用于精密加和纤维直径(D)之比(I,/D)成为纵横比大。
•板状填料:在纤维状填料的性质基础上,还可以得到基于面的隔断性及滑动性。
粒子强化与纤维强化:
添加碳的橡胶可提高其硬度、强度及耐磨性,这种强化叫作粒子强化。普通机床另外,若将轮胎的纱绒层用纤维进行强化,则可提高其拉伸强度,这种强化称为纤维强化。纤维强化法还可分为斜线交叉法和平衡放射线法(参见图4 50)。
FRP和FRTP:
为防止塑料老化用玻璃纤维或碳素纤维来提高其强度从而构成的复合材料称为FRP。由于这种材料既轻且强度又高,多用于飞机、宇宙飞船、储水槽以盈安全帽、抗振加强一材料等。普通机床根据可使用的纤维种类分为CFRP(碳纤维)、GFRP(玻璃纤维)、KFRP(芳纶纤维)等。若母材为聚碳酸脂或者聚丙烯等热塑性树脂的场合也有特别标记为FRTP(fiber reinforced thermo plastics)。普通机床这些纤维比原来树脂町以提高耐冲击性、刚性、耐热性及尺寸稳定性,多用于汽车零部件、电绝缘产品及精密机械零件。
其他复合材料:
MMC金属基复合材料(metal matrix composite)的简称。母材为铝或者钛时分散添加碳化硅( SiC)或者氧化铝( Al,(),)。可利用非加压金属浸透法盈铸造法制造。这些复合材料质量轻、热膨胀率低,振动衰减性也好。铝基金属复合材料常用于汽车发动机的缸盖,钛基金属复台材料则用于喷气式发动机。
CMC陶瓷基复合材料(ceremics matrix composite)的简称。陶瓷的耐热温度高达iooo℃以上,但在此温度时易变脆。普通机床CMC就足把这种缺点利用纤维强化改造的复合村 金属陶瓷此为利用金属微粒和陶瓷微粒加以混和烧结的复合物质,其特点是即有金属的韧性、导热性义有冉瓷的耐热和耐磨性,常用于轴承、切削刀具以及火箭嚷口等耐高温零部件中。
聚合物混台体把多种塑料的聚合物像合台似地加以混合,得到单一材料所投有的特性的一种复合材料。普通机床若在易碎的聚苯己烯中添加橡胶成分的多丁二烯,则它变埂且变得更耐冲击。这种材料称为耐冲击壤苯乙烯( HIPS; highimmpa.t poLystyrene),常用于电视框体、CD盒、OA设备及乳酸饮料罐等。
叠层玻璃是一种把塑料薄膜夹在两层玻璃之间析j盖黏成形的叠层玻璃。这种玻璃的抗冲击能力强,阿且还可以防止碎玻璃飞散,因此多用于汽车的前挡风玻璃。如粜在艋之间采用聚碳酸脂薄膜则叮以用于防范玻璃。
复合律:
母材中掭加填料而得到的复合材料的物性可以从下A得到,这个公式称为复合律,而且是设计时的依据。
复合材料物性一填料的物性×V,+母材的物性X(】vj)式中,V,为填料的体积填充率,即在全体集中所占比率。