3.减震性好一般说来,受力结构的自振率除与结构本身形状有关外,还与结构材料的模量的平方根成正比。由于聚合物基复合材料的比模量高,因此,用这类材料制成的结构件具有高的自振频率。此外,基体与填充物之间的界面具有吸振能力,使材料的振动阻尼很高。对相同形状和尺寸的梁进行振动试验,结果表明,轻合金梁需9秒才能停止振动,而树脂/碳纤维复合材料梁只需2秒就停止了同样的振动。
4.耐烧蚀性能好
聚合物复合材料的组分具有高的比热容、熔融热和汽化热的特性,在很高的温度下,它们能吸收大量的热能。因此,为保护进出大气层的飞行器内的人员,聚合物复合材料常用作必需的耐热烧蚀材料。
5.过载时安全性好
对于纤维增强树脂复合材料,横截面上每平方厘米含有数千(万)根的纤维。当构件过载并有少量纤维断裂时,载荷会迅速地重新分配到未被破坏的纤维上。这样,构件不会在短时间内失效。
6.工艺性能好
聚合物复合材料制品制造工艺简单,适合整体成型,从而减少了零部件、紧固件和接头的数目。此外,所用生产设备简单,加工周期短,成本远低于金属制件。
聚合物复合材料存在的缺点和问题主要有:材料工艺的稳定性差;材料性能的分散性大;长期耐高温与抗环境老化性能差;抗冲击性能低;横向强度和层间剪切强度低。
总而言之,聚合物复合材料属于两种或多种成分的多相材料,其中聚合物形成连续相;聚合物复合材料通常含有填料或增强剂,两种物料的作用总是叠加在一起的。必须指出的是,其他类型添加剂,只有当掺混量达到一定的含量(超过5%),才对力学性能有重要的影响,这样的添加剂可以认为和常用的填料有相同的重要性。
1.5聚合物复合材料的增强与增韧
如前所述,通过某种方式(如共混填充等)将粉状或纤维状的有机、无机、金属或非金属材料与树脂复合,以便制成具有更优异性能的聚合物复合材料,如高的比强度和高的比模量、良好的抗冲击韧性,或其他功能性质如隔热保温、隔音消声、抗静电等。而无论制成何种功能性的复合材料,具有良好的强度和韧性是不可或缺的。所以,聚合物的增强和增韧一直是高分子材料科学的重要研究领域。
聚合物增韧的根本问题是通过引入某种机制,使材料在形变、损伤与破坏过程中耗散更多的能量。对于聚合物多相体系,韧性的影响因素很多,包括基体一分散相的界面粘结;分散相粒子的大小、形状及粒径分布;分散相的含量及粒子间的相互作用;分散相的特性及其与基体性质的关系等。从断裂力学的观点来看,聚合物多相复合体系的形变、损伤和断裂过程有多种途径,增韧机理应当是多种能量耗散机制的综合。这些能量耗散机制包括基体的形变和断裂、分散相的形变和断裂、界面的脱粘等。对于不同的体系,某一种耗散机制可能居主导地位。
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