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何谓复合材料复合材料就是两种或两种以上不同性质,不同型态的组成材料经过复合手段组合而成的一种多相材料。从组成与结构部份来看,其中一相是连续(Continuity)的,称为基材(matrix)(基材相),另一相是分散的被基材包容,称为强化材(补弦相或强化材相),然从微观上来看,强化材相和基材相之间的界面由于复合时之物理与化学因素,会变的既不同于基材相、又不同于强化材相,但此一结构对复合材料之性能会产生影响,界面附近之结构与性能务生变化的区域可为一相,称界面相。
强化材之功用主要在使成品具有高刚性及高强度(strength),一般使用高比强度(比强度:材料的抗拉强度与密度之比称之)及高比弹性模数(比弹性模数:材料的杨氏模数与密度之比)之材料,以颗粒、薄月、短纤维或连续纤维之形式散布在基材内,以得到「轻的质量、高的强度」的复合材料,例如纤维材常用的有碳纤维(
碳纤维复合材料其比强度比钢高5倍、比铝合金(熔点660℃)(alloy)高3.5倍)和玻璃材质纤维;纤维强化高分子基复合材料具有质量轻、单位(unit)重量之强度与刚性均高,韧性强,且能耐天候、耐腐蚀,耐疲劳等性质,其应用范围包括航太工业、民生(基本解释:民众的生计)工业、交通工具、化学工业、压力容器等。碳纤维配件“外柔内刚”,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。(例如Aramidfibers俗称kevlarokevlar的抗拉能力几乎等于结构用钢筋(英文:steel bar),但是重量却只有钢筋的五分之一。常用于航太工业和一些工程的应用)。
内容来自123456 有些复合材料其比热、熔融热、气化热大,耐热性较好,在高热下能吸收大量热能,可为良好的耐烧蚀材料。
一般金属材料之疲劳弦度极限约为其抗扛强度之30~50%,而有些复合材料之疲劳强度极限可达其抗扛强度之70~80%(例如:碳纤维树脂基复合材料),故可做出耐疲劳性好之复合材料。
碳纤维制品就是指以碳纤维预浸布为原材料,通过不同的加工方法,加工成为能够满足使用要求的材料制品。
单独之纤维虽具有非常高的抗拉弦度及刚性,但承担轴向压应力却较小,若在无保护状况下,纤维表面容易受到周遭环境化学成分之侵蚀而产生表面缺陷,使强度(strength)下降,另一方面各独立纤维间之机械性质差异很大,作为结构件,光凭纤维是难以与其他结构件互相结合以组成结构,因此需要基材的帮忙。
基材之功能包括(bāo kuò):
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(一)固定(fixed)结构外型,结合A化材,以维持强化材所需之走向与形状。
(二)将负荷分散传递至强化纤维。
(三)对强化纤维提供侧向支撑,使弦化纤维有抗挂曲能力,使结构具有耐压强度(strength)。
(四)保护弦化材以避免因直接机械性接触而导致(cause)表面被磨损(零部件失效的一种基本类型)。
(五)阻绝外界恶劣之环境,保护强化纤维不受外界化学成分所侵蚀。
(六)使成品具有水密性。碳纤维生产传统的玻璃纤维相比,杨氏模量是其3倍多;它与凯夫拉纤维相比,杨氏模量是其2倍左右,在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀,耐蚀性突出。
常用的基材可分树脂基复合材料(Material)、金属基复合材料及非金属机基复合材料,树脂基复合材料包括(bāo kuò)各种热固性树脂基与热塑性树脂基高分子材料,前者如不饱和(saturation)聚酯树脂、环氧(Oxygen)树脂、酚(phenol)醛(aldehyde)树脂、聚氨酯树脂等,後者如聚丙烯、聚醚醚酮、耐隆、PPS等。所谓的热固性,是指高分子一旦聚合成(解释:由几个部分合并成一个整体)型後,加温将没有办法使其熔化,温度够高,只会促使其分解,会有这样的特性是高分子间有程度不等的连结。
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至于热塑性基材,是指高分子一旦聚合成型後,加温可使其熔化流动,有这样特性的高分子其分子形状是较为线性,高分子与高分子间只以较弱之二次键键结,容易予以打破并容许高分子间作相对之滑动。
另以金属为基材者为金属基复合材料,如铝(Al)基复合材料、*基复合材料、镁基复合材料、银基复合材料、钢基复合材料、锌(Zinc)基复合材料及铅基复合材料等。以无机非金属为基材之无机非金属复合材料,可分陶瓷基、玻璃材质陶瓷基、水泥(材料:粉状水硬性无机胶凝材料)基、耐米陶瓷基复合材料等,例如陶瓷基之碳(C)化矽基复合材料、氧化铝基复合材料、Sialon陶瓷基复合材料等)
复合材料(Material)之命名是以相为基础,是将强化相(补强相)放在前面,基材相放在後面,之後再加以复合材料,如碳纤维和环氧(Oxygen)树脂构成的复合材料称为「碳纤维环氧基复合材料」,通常写为 ;碳纤维一环气复合材料 ;有时更简化为 ;碳纤维一环氧 ;硼纤维与铝(Al)构成的复合材料称为 ;硼一铝复合材料 ;简写为 ;硼一铝 ;
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