一、纤维增强聚合物基复合材料

聚合物基纤维增强复合材料零件


碳纤维增强聚酰亚胺复合材料制航空发动机高温构件 芳纶刹车片
在航空中的应用

在国防中的应用


国外自1980年F-18开始,最新研究的歼击机全部采用复合材料机翼,而且在机身上也大量采用先进复合材料,占结构比达到25-50%


CFRP在飞机上最初应用的实例(F-15战机的减速板) 日本F-2战机的主机翼


X-35战斗机上应用的复合材料 美国B-2隐形轰炸机表面为具有良好吸波性能的碳纤维复合材料

人造卫星上的CFRP太阳电池基板
二、纤维增强金属基复合材料
金属的熔点高,故高强度纤维增强后的金属基复合材料(MMC)可以使用在较高温的工作环境之下。
常用的基体金属材料有铝合金、钛合金和镁合金。
作为增强体的连续纤维主要有硼纤维、SiC和C纤维;
Al2O3纤维通常以短纤维的形式用于MMC中。
MMC虽强度和弹性模量(刚度)增加,但塑性和韧性因使用陶瓷纤维而有所降低。这在一定程度上限制了MMC的应用范围。
三、纤维增强陶瓷复合材料
陶瓷材料耐热、耐磨、耐蚀、抗氧化,但韧性低、难加工。在陶瓷材料中加入纤维增强,能大幅度提高强度,改善韧性,并提高使用温度。陶瓷中增韧纤维受外力作用,因拔出而消耗能量,耗能越多材料韧性越好。

用晶须作为增强相可以显著提高复合材料的强度和弹性模量,但因为价格昂贵,目前仅在少数宇航器件上采用。现在发现,晶须 (如SiC 和Si3N4)能起到陶瓷材料增韧的作用。

小结
典型工程复合材料:
纤维增强树脂基复合材料
纤维增强金属基复合材料
纤维增强陶瓷基复合材料

