复合材料的性能取决于基体和增强体的特性、含量、分布等,其性能有如下的特点:
+ o7 E+ H. l+ q4 i; c8 r(1) 高比强度、比模量 复合材料的突出优点是比强度和比模量(强度、模量与密度之比)9 E j3 d# K1 X$ U$ t7 [ s* A
高。密度只有1.80g/cm3 碳纤维的强度可达到3700~5500MPa;硼纤维、碳化硅纤维的密度
" j* ~8 Z* Z( y, l3 ?为2.50~3.40g/cm3,模量为350~450GPa。加入高性能纤维作为复合材料的主要承载体,可
/ D( _4 X2 E/ O) F. z$ m使复合材料的比强度、比模量较基体的比强度、比模量成倍提高。如碳纤维增强环氧树脂的
" c% } P2 D' ?" t! H2 y比强度是钢的七倍,比模量是钢的三倍。. x4 `- w* V; C) l
(2) 抗疲劳性能好 材料的疲劳破坏常常是没有明显预兆的突发性破坏,而纤维增强复
+ _% t) i- T- A( p* r8 X: j合材料中纤维和基体间的界面能够有效地阻止疲劳裂纹的扩展。
: ~: G0 o! G, P' A3 i% Y) D% P, Q(3) 减振性能好 构件的自振频率除了与其本身结构有关外,还与材料比模量的平方根
) Z0 b$ U4 L1 [8 d6 u' @2 k0 o成正比。纤维复合材料的比模量大,因而它的自振频率很高,在通常加载速率下不容易出现, t2 G. d$ |: X* E+ O: R, X8 H
因共振而快速脆断的现象。同时复合材料中存在大量纤维与基体的界面,由于界面对振动有
' @3 f0 n( F2 ]% {反射和吸收作用,所以复合材料的振动阻尼强,即使激起振动也会很快衰减。4 X3 e8 A* y1 w6 S2 ]6 f
(4) 可设计性强 通过改变增强体、基体的种类及相对含量、复合形式等,可满足复合
* M& }/ M- _( U6 K! y材料结构与性能的设计要求。
6 }2 Z- _/ s. X; [- i, N此外,复合材料还可根据不同的组成而具有很高的抗高温蠕变、抗摩擦摩擦等力学性能,5 t& h5 k# p. l& r
同时还可具有良好的导电、导热、压电、吸波、吸声等物理和化学性能。 |