環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的特性
(1)密度小,比強(qiáng)度和比模量高。高模量碳纖維環(huán)氧復(fù)合材料的比強(qiáng)度為鋼的5倍、鋁合金的4倍,鉆合金的3.2倍。其比模量是鋼、鋁合金、欽合金的5.5-6倍。因此,在強(qiáng)度和剛度相同的情況下碳纖維環(huán)氧復(fù)合材料構(gòu)件的重量可以大大減輕。這在節(jié)省能源、提高構(gòu)件的使用性能方面,是現(xiàn)有任何金屬材料所不能相比的。
(2)疲勞強(qiáng)度高,破損安全特性好。環(huán)氧復(fù)合材料在靜載荷或疲勞載荷作用下,首先在最薄弱處出現(xiàn)損傷,如橫向裂紋、界面脫膠、分層、纖維斷裂等。然而眾多的纖維和界面會阻止或延緩裂紋的擴(kuò)展,基體會迅速把載荷重新分配并通過界面?zhèn)鬟f到末斷纖維上,使整個構(gòu)件能繼續(xù)承載,不會立即整體斷裂。在疲勞過程中裂紋擴(kuò)展很慢,直到疲勞壽命的90%左右才迅速斷裂。整體斷裂前有明顯預(yù)兆,所以破損安全特性好。而金屬材料在疲勞載荷下常常是沒有明顯預(yù)兆的突發(fā)性破壞。
(3)減振性能好。結(jié)構(gòu)的白振頻率除了與結(jié)構(gòu)本身形狀有關(guān)外,還與材料的比模量的平方根成正比。環(huán)氧復(fù)合材料具有高的比模量,因此也具有高的自振頻率。高的自振頻率不易引起工作時的共振,這就可以避免因共振而產(chǎn)生的早期破損。同時,復(fù)合材料中纖維與基體間的界面具有吸振能力,因此它的振動阻尼很高。對形狀和尺寸相同的輕金屬合金梁及碳纖維復(fù)合材料梁進(jìn)行振動試驗表況輕合金梁需9s才能停止振動,而復(fù)合材料梁只需2.5s就靜止了。
(4)耐腐蝕性能、介電性能、透電磁波性能及綜合性能好。耐熱性亦較好。
(5)可用模具一次成型整體構(gòu)件,從而減少了零部件、緊固件和接頭數(shù)目,改善了受力狀態(tài),節(jié)省了原材料,減輕了構(gòu)件的重量。所用工裝簡單,生產(chǎn)周期短,成本可大大降低。
(6)各向異性及材料性能的可設(shè)計性。這是復(fù)合材料,尤其是高性能復(fù)合材料的突出特點(diǎn)?筛鶕(jù)工程結(jié)構(gòu)的載荷分布及使用條件進(jìn)行復(fù)合材料的配方設(shè)計和鋪層設(shè)計。合理地、有效地發(fā)揮各組成材料的作用和潛在性能,滿足材料性能的預(yù)定要求,實現(xiàn)構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計,做到安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理。
(7)環(huán)氧復(fù)合材料的主要缺點(diǎn)是:材料性能的分散性較大,耐老化性較差,耐濕熱性不很高,橫向性能和層間剪切強(qiáng)度不夠好。