5.1.1 复合材料的特点
复合材料是20世纪中期以后发展起来的具有特殊性能和用途的材料,是由金属材料、陶瓷材料或高分子材料等两种或两种以上的材料经过复合工艺而制备的多相材料,各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。它们是现代新技术、新产业、传统工业技术改造、现代国防和生物医学所不可缺少的物质基础。与传统材料相比,复合材料有以下特点:
1)可设计性
复合材料的力学性能、机械性能及热、光、声、电、防腐蚀、抗老化等性能,都可以按照制品的使用条件和环境要求进行设计,以极大限度地满足工程设备的使用性能需要。
2)材料和结构的同一性
传统材料的构件成型,是通过对材料的再加工实现的。再加工过程中材料本身并不发生组分和化学变化;复合材料制品则是材料和结构同时完成,一般不再由复合材料加工成复合材料制品。这一特点使复合材料制品整体性好,可大幅度减少制品的零件和组装连接,从而提高制品的生产效率,降低成本,提高制品的可靠性。(https://www.daowen.com)
3)复合效应
复合材料是由不同组分材料通过复合工艺制成的新材料。它不是几种材料的简单组合,而是通过复合效应获得单一材料无法达到的新性能,而这种性能是其他材料无法具备的。
复合材料的复合效应包括线性效应和非线性效应两类。线性效应包括平均效应、平行效应、相补效应和相抵效应。相补效应和相抵效应常常是共同存在的,相补效应是希望得到的,而相抵效应要尽量能够避免。平均效应、相乘效应、平行效应、诱导效应、相补效应、共振效应、相抵效应、系统效应等各种复合效应,都是复合材料科学所研究的对象和重要内容,这也是开拓新型复合材料,特别是功能型复合材料的基础理论问题。所有这些,可通过相应复合材料的设计来加以实现。
4)性能对工艺的依赖性
复合材料制品的形成过程,是一个非常复杂的物理、化学变化过程。因此,制品的结构性能、物理及化学性能,对成型工艺方法、工艺参数、组成材料的比例及增强材料的分布方式、工艺过程的控制等,依赖性很大。