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復合材料的分類
復合材料是由不同組分材料經人工復合而成的。金屬復合板經過數十年的發展,已經出現很多不同性能和用途的先進的復合板。按照材料的功能和要求,復合板通常可分為下述幾種類型。
1.接材料用途分
(1)結構復合板。結構是由許多元件組成的,具有一定的形狀和承受外力的能力,要求這種材料具有高的比強度和比剛度以及其他材料所不具備的力學性能。
(2)功能復合板。粒增強復合板這種材料具有特殊的功能和其他優異的綜合性能,如制造大規模集成電路的材料,要求具有導熱、導電率高,熱膨服系數小,抗電弧燒獨等特點,同時要求有較好的力學性能。
2.按增強材;t分
(1)纖維增強復合材料。纖維增強復合材料有多種纖維形式,如長_纖維、短纖維、纖維織物、晶須等。纖維材料又分為玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、碳化硅纖維、芳綸纖維以及氧化鋁纖維等多種纖維材料。
(2)顆粒增強復合材料。顆粒增強復合材料主要有碳化硅、氮化硅、氮化鋁、氧化鋁、硼化鈦以及石墨顆粒等增強材料,把這些顆粒狀材料分散于樹脂、陶資或金屬基體中以改善材料的力學性能。
3.接基體材料分
一般增強材料分散于基體之中,由基體粘接固定形成整體材料,因此常見的金屬復合板基體材料可分為3種。
(l)聚合物基體。聚合物基體是一種高分子化合物,稱為樹脂基體,種類較多,具有較高的拉壓強度和彎曲強度。
(2)金屬基體。金屬基體是以金屬作為基體材料,與顆粒、纖維等增強材料構成金屬基復合板,基體的體積一般比增強材料大,是承受外力的主要組分。金屬基體主要有鋁基、鎂基、鐵基、操基等。在純鋁中加入鎂、硅、鎳、銅、錳等元素,可以生產出具有不同性能的合金材料。
(3)陶瓷基體。陶瓷基體主要有氧化物、氮化物、碳化物陶瓷和玻璃等,工程中使用的基體材料有氧化鋁、氧化錯、氮化硅、氮化鋁、碳化硅、碳化錯以及鋁硅玻璃、硼硅玻璃等。
大多數結構金屬復合板是以層合板形式出現的纖維增強樹脂基復合材料,在航空航天以及民用結構中占有非常重要的地位,是復合材料力學主要的研究對象。