材料科學(xué)與工程導(dǎo)論-資料下載頁
2025-09-11 21:23本頁面
【正文】 橋梁的結(jié)構(gòu)構(gòu)件 ） 。 大多數(shù)纖維玻璃的 服役溫度在200℃ 以下 。 纖維玻璃的許多應(yīng)用是我們熟悉的：汽車外殼 、 船體 、 塑料管 、 儲(chǔ)藏容器和工業(yè)地板 。 碳纖維 增強(qiáng)聚合物基 (CFRP)復(fù)合材料 碳是一種高性能纖維材料，是先進(jìn)聚合物基復(fù)合材料中最常用的增強(qiáng)劑。原因如下： 1. 在所有的增強(qiáng)纖維材料中，碳纖維具有最高的比模量和比強(qiáng)度。 2. 在高溫下，碳纖維保持高拉伸模量和高強(qiáng)度。但是高溫氧化性是個(gè)問題。 3. 室溫，碳纖維不受濕氣和多種溶劑、酸、堿的影響， 4. 纖維表現(xiàn)出多種多樣的物理和力學(xué)特性，使得與纖維結(jié)合的復(fù)合材料具有特殊的工程特性。 5. 已經(jīng)發(fā)展了經(jīng)濟(jì)、有效的纖維和復(fù)合材料生產(chǎn)過程。 碳纖維不是完全晶體，而是由石墨和非晶區(qū)共同組成，非晶區(qū)域是缺乏三維有序排列，具有石墨特征的六角碳網(wǎng)（圖 ） 碳纖維的生產(chǎn)技術(shù)比較復(fù)雜，這里將不討論。所使用的三種不同的有機(jī)母體材料分別是粘膠、聚丙烯腈 (PAN) 、瀝青。加工技術(shù)隨著使用的母體不同而不同，合成的纖維的特性也將不同。 芳香族聚酰胺纖維 增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料 芳香族聚酰胺纖維有幾種，其中兩種最常見材料的商業(yè)名稱是： Kevlar 和 Nomex 。它們強(qiáng)度 重量比 高于金屬。在合成過程中，像液晶疇一樣，堅(jiān)硬分子沿纖維軸方向排列，如圖 所示。這類纖維軸向拉伸強(qiáng)度和拉伸模量（表 ）比其它聚合物纖維材料高，壓縮時(shí)比較弱。此外，這種材料因 韌性、抗沖擊能力、抗蠕變和抗疲勞失效 而聞名。盡管是熱塑塑料，然而它們 抗燃燒 ，保持高力學(xué)特性的 溫度范圍為 200~200℃ 。容易受到強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的破壞，但是在其它溶劑和化合物中不活潑。 圖 常用基體材料是環(huán)氧和聚合酯。由于纖維比較柔韌，有微量延展性，因此可以通過許多常用的紡織操作加工。芳族聚酰胺復(fù)合材料的典型應(yīng)用是彈道制品、防彈背心、運(yùn)動(dòng)工具、輪胎、繩子、導(dǎo)彈箱體、壓力倉以及汽車車閘、離合器襯墊、密封墊中石棉的替代品。 表 包含了連續(xù)和取向玻璃、碳和芳族聚酰胺纖維增強(qiáng)環(huán)氧復(fù)合材料的特性，可以對這三種材料的軸向和橫向力學(xué)特性進(jìn)行比較。 其他纖維增強(qiáng)復(fù)合材料 玻璃、碳、芳香族纖維是聚合物基復(fù)合材料中最常用的三種增強(qiáng)纖維。 其他增強(qiáng)纖維材料有：硼纖維、氮化硅纖維、氧化鋁纖維。表 幾種纖維材料的拉伸模量、拉伸強(qiáng)度、比強(qiáng)度和比模量。 聚合物基體材料 最常用、廉價(jià)合成樹脂是聚酯和乙烯基酯，它們主要用于玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。 環(huán)氧樹脂比較昂貴，主要用于航空領(lǐng)域。具有更好的力學(xué)特性和抗潮濕性。 高溫應(yīng)用使用聚酰亞胺樹脂，服役溫度上限230℃ 。 高溫?zé)崴軜渲?，如：聚醚醚?(PEEK)、聚亞苯基硫醚 (PPS)、聚醚酰亞胺 (PEI)可能是未來用于航空領(lǐng)域的潛在基體材料。
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