5.1.2 复合材料的分类及晶须增强
复合材料包括三要素:基体材料、增强剂及复合方式。复合材料基本组成为基体材料(金属、陶瓷及其他无机物,高分子聚合物)和增强体(纤维,晶须及超细颗粒)。按照基体材料来分类,可分为有机材料基、无机非金属材料基和金属材料基三大类,如图5.1所示。

图5.1 复合材料分类
复合材料也可分为无机和有机两大类:
(1)有机高分子基复合材料(聚合物基复合材料)。聚合物基复合材料通常称为树脂基复合材料,包括纤维增强塑料和玻璃钢,也可分为热固性复合材料和热塑性复合材料两大类。
(2)无机增强体复合材料。包括金属基和非金属基两大类,金属基复合材料,是以金属铝、镁、铜、钛及其合金为基体,以纤维、晶须、颗粒等为增强体的复合材料;非金属基复合材料以陶瓷、石墨、碳、无机胶黏剂基为基体,增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、石棉纤维、碳化硅纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。
以上复合材料中,以树脂基复合材料用量最大,产量最高,约占复合材料总量的90%。在树脂基材料中,又以无机胶黏剂玻璃纤维增强材料(玻璃钢)用量最大,占树脂基复合材料产量的90%以上。(https://www.daowen.com)
按复合方式不同,复合材料可分为结构复合材料、功能复合材料及智能复合材料,如导电复合材料、光导纤维、形状记忆合金等。
按增强剂形状不同,复合材料可分为粒子、纤维和层状复合材料等。
按其结构特点,复合材料可分为:①晶须和纤维复合材料。将各种晶须和纤维增强体置于基体材料内复合而成,如增强塑料、增强金属等。②夹层复合材料。由性质不同的表面材料和芯材组合而成。通常面材强度高、薄;芯材质轻、强度低,但具有一定刚度和厚度。分为实心夹层和蜂窝夹层两种。③细粒复合材料。将硬质细粒均匀分布于基体中,如弥散强化合金、金属陶瓷等。④混杂复合材料。由两种或两种以上增强相材料混杂于一种基体相材料中构成。如图5.2所示。

图5.2 增强体复合材料
本章以晶须、纤维增强的无机金属基和非金属陶瓷复合材料为主要内容。有机高分子基(包括树脂、橡胶基)复合材料将在第6章中叙述。