复合材料有哪些特性？

Question

如题所述

Answer 1

复合材料的特性包括：
1. 比强度和比刚度较高：复合材料的强度与密度的比值（比强度）以及刚度与密度的比值（比刚度）均较高，这意味着它们在重量轻的同时，具有较高的承载能力和刚性。这一特性使得复合材料在航空、航天等领域的结构设计中得到广泛应用。
2. 力学性能可设计：通过选择适当的原材料和铺层方式，可以针对性地设计复合材料的力学性能，以满足特定的使用要求。例如，可以制作在拉伸时一方向变形，而垂直方向也能相应变形的结构，或者通过特定的铺层设计，制作出所需的曲面形状。
3. 抗疲劳性能良好：复合材料在反复应力作用下的疲劳强度可以高达其抗拉强度的70%至80%，远超一般金属。疲劳裂纹通常起始于基体，并扩展至纤维和基体界面的交接处，呈现出渐变性，从而提供了破坏前的预兆，便于检测和修复。
4. 减振性能良好：由于纤维和基体界面具有较大的阻尼，复合材料展现出良好的减振特性。例如，在相同条件下，碳纤维复合材料梁的振动衰减速度比轻金属梁要快。
5. 耐高温性能：复合材料通常能够承受高温，并且在高温下保持或提高其强度和刚度。例如，碳纤维或硼纤维增强的铝合金在高温下的性能明显优于普通铝合金。
6. 安全性：纤维增强复合材料中的纤维束提供了高安全裕度。当构件超载并导致部分纤维断裂时，载荷可以迅速重新分配至未受损的纤维上，避免了短时间内整体失效的风险。
此外，复合材料的成型工艺相对简单，适合整体成型，减少了零部件数量，降低了设计工作量，并有助于提高设计的准确性。通过模具成型和加温固化，复合材料部件在固化后残余应力小，且不易产生微小裂纹。