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环氧树脂复合材料的特性及应用

作者:xiaojiang浏览次数: 日期:2016-07-25 11:24:05

   (1)密度小,比强度和比模量高。高模量碳纤维环氧复合材料的比强度为钢的5倍、铝合金的4倍,钻合金的3.2倍。其比模量是钢、铝合金、钦合金的5.5-6倍。因此,在强度和刚度相同的情况下碳纤维环氧复合材料构件的重量可以大大减轻。这在节省能源、提高构件的使用性能方面,是现有任何金属材料所不能相比的。

    (2)疲劳强度高,破损安全特性好。环氧复合材料在静载荷或疲劳载荷作用下,首先在最薄弱处出现损伤,如横向裂纹、界面脱胶、分层、纤维断裂等。然而众多的纤维和界面会阻止或延缓裂纹的扩展,基体会迅速把载荷重新分配并通过界面传递到末断纤维上,使整个构件能继续承载,不会立即整体断裂。在疲劳过程中裂纹扩展很慢,直到疲劳寿命的90%左右才迅速断裂。整体断裂前有明显预兆,所以破损安全特性好。而金属材料在疲劳载荷下常常是没有明显预兆的突发性破坏。

  (3)减振性能好。结构的白振频率除了与结构本身形状有关外,还与材料的比模量的平方根成正比。环氧复合材料具有高的比模量,因此也具有高的自振频率。高的自振频率不易引起工作时的共振,这就可以避免因共振而产生的早期破损。同时,复合材料中纤维与基体间的界面具有吸振能力,因此它的振动阻尼很高。对形状和尺寸相同的轻金属合金梁及碳纤维复合材料梁进行振动试验表况轻合金梁需9s才能停止振动,而复合材料梁只需2.5s就静止了。

  (4)耐腐蚀性能、介电性能、透电磁波性能及综合性能好。耐热性亦较好。

  (5)可用模具一次成型整体构件,从而减少了零部件、紧固件和接头数目,改善了受力状态,节省了原材料,减轻了构件的重量。所用工装简单,生产周期短,成本可大大降低。

  (6)各向异性及材料性能的可设计性。这是复合材料,尤其是高性能复合材料的突出特点。可根据工程结构的载荷分布及使用条件进行复合材料的配方设计和铺层设计。合理地、有效地发挥各组成材料的作用和潜在性能,满足材料性能的预定要求,实现构件的优化设计,做到安全可靠、经济合理。

  环氧树脂工程塑料主要用于要求强度高、冲击韧性好、具有一定耐热性等综合性能的工程塑料零部件。如火箭尾翼片、穿甲弹弹托、声纳鳍板,风电叶片等。还用作功能性塑料,如电子元件的塑封材料、水润滑塑料轴承等。

   环氧树脂层压塑料主要用作电机、电器的绝缘结构件。其中环氧覆铜板的用量极大。 环氧树脂玻璃钢主要用作耐腐蚀容器,如贮罐、槽车、电解槽、酸洗塔等,也用作雷达罩。

  高性能环氧复合材料主要用作飞机、卫星、航天器等的结构件,固体火箭发动机壳体,以及高级体育用品如球拍、球捧、钓鱼杆、赛艇等。

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