金属基、陶瓷基、树脂基复合材料性能对比

1、复合材料学作业不同基体的复合材料性能对比姓名：学院：材料学院班级：0919001学号：10919001012012 年 3 月 18 日不同基体的复合材料性能对比摘要： 本文主要介绍了不同基体的复合材料（金属基、陶瓷基、树脂基）之间的性能对比，以及它们的应用。关键词：复合材料，金属基，陶瓷基，树脂基，性能对比 正文： 复合材料按基体分，可以分为金属基复合材料、陶瓷基复合材料、树脂基复合材料。下面将对这三种基体的复合材料各举一例进行性能、成型工艺及应用上的对比。分别是碳化钛增强基复合材料、（C/SiC）陶瓷基复合材料、环氧树脂（EP）/碳纤维（CF）树脂基复合材料。一、性能对比碳化钛增强铝基复合

2、材料：新型的优质耐磨、耐热材料，具有优良的综合性能。室温力学性能：抗拉强度（r_b=300500MPa;屈服强度b =250400MPa;延伸率 8=515% ;硬度HB80-HB160 。抗磨损性能：该种材料在性能上最突出的优势是抗磨损。在等同条件下,复合材料的抗磨损性能比铜基耐磨合金高5-10倍。密度（比重）p =2.8g/cmA那铜（p =8.期三分之一。摩擦系数：在油润滑条件下,摩擦系数（摩擦副为中碳钢） 和铜合金相仿;膨胀系数：2.2 10人（-6）/C ,略大于铜基耐磨合金 （2.0淤（-6）/C）。（C/SiC） 陶瓷基复合材料：具有高比强、高比模、耐高温、抗烧蚀、抗氧化和低密度

3、等特点，其密度为22.5 g/cm3,仅是高温合金和铝合金的1/31/4,鸨合金的1/91/10。碳纤维增韧碳化硅（C/SiC）的应用可覆盖瞬时寿命（数十秒数百秒卜有限寿命（数十分钟数 十小时）和长寿命（数百小时上千小时）3类服役环境的需求。用于瞬时寿命的固体火箭发动 机，C/SiC的使用温度可达2 8003 000 C；用于有限寿命的液体火箭发动机，C/SiC的使用温度可达2 0002 200 C；用于长寿命航空发动机，C/SiC的使用温度为1 650C。EP/CF 复合材料：材料特性主要取决于CF、 EP 及 EP 与 CF 之间的粘结特性。EP/CF复合材料具有优异的性能，与钢相比，EP

4、/CF复合材料的比弓II度为钢的4.87.2倍，比模量为钢的3.14.2倍，疲劳强度约为钢的2.5倍、铝的3.3倍，而且高温性能好，工作温度达400时其强度与模量基本保持不变。此外还具有密度和线膨胀系数小、耐腐蚀、抗蠕变、 整体性好、抗分层、抗冲击等，在现有结构材料中，其比强度、比模量综合指标最高。在加 工成型过程中EP/CF 复合材料具有易大面积整体成型、成型稳定等独特的优点。、成型工艺对比碳化钛增强铝基复合材料：原位自生法，成型工艺简单。（C/SiC）陶瓷基复合材料：制造方法有反应烧结（RB）,热压烧结（HP）,前驱体浸渍热解（PIP）,反应性熔体渗透（RMI）以及 CVI , CVI -

5、PIP, CVI RMI 和 PIPHP 等。EP/CF 陶瓷基复合材料：成型方法多种多样，主要有：手糊成型、树脂传递成型、真空袋法成型、树脂膜熔浸成型、预浸料成型、低温固化预浸料成型、拉挤成型。三、应用对比碳化钛增强铝基复合材料：可以替代铜基耐磨合金作为机械、汽车等工业产品或设备中的轴瓦、衬套、汽车变速器同步环等零件的原材料,从而提高零件的使用寿命,低零件的成本 , 产生可观的直接经济效益。此外 ,它也作为新型耐热铝合金用于汽车发动机, 柴油机等动力产品零件,如活塞、缸套、缸体等。（C/SiC） 陶瓷基复合材料：被认为是继碳碳复合材料（C/C） 之后发展的又一新型战略性材料，可大幅度提高现有

6、武器装备和发展未来先进武器装备性能，发达国家都在竞相发展。此外， 在核能、高速刹车、燃气轮机热端部件、高温气体过滤和热交换器等方面还有广泛应用潜力。高性能动力是发展先进航空和航天器的基础。提高航空发动机的推重比和火箭发动机的冲质比是改善先进航空和航天器性能的必经之路。这些都要求不断降低发动机的结构重量和提高发动机构件的耐温能力。因此， 发展耐高温、低密度的新型超高温复合材料来接替高温合金和难熔金属材料，成为发展高性能发动机的关键和基础。国际普遍认为，CMC-SiC 是发动机高温结构材料的技术制高点之一，可反映一个国家先进航空航天器和先进武器装备的设计和制造能力。由于其技术难度大、耗资大，目前只

7、有法国、美国等少数国家掌握了连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料的产业化技术。EP/CF复合材料：环氧树脂（EP）/碳纤维（CF）复合材料具有比强度、比模量高，密度小，结构尺寸稳定，耐热、 耐低温及材料性能可设计等优点，其既可以作为结构材料承载又可以作为功能材料发挥作用，已经成为航空航天领域的首选材料。在航空领域，CF 复合材料应用于无人机、直升机主结构、次结构件和特殊部位的特种功能部件。国外将EP/CF 复合材料应用在战斗机和直升机的机身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位，起到了明显的减重作用，大大提高了抗疲劳、耐腐蚀等性能。在民用航空领域，飞机机体结构中大量使用CF 复合材料。这些部件包括减速板、垂直和水平稳定器（用作油箱 ） 、襟翼扰流板、起落架舱门、整流罩、垂尾翼盒、方向舵、升降舵、上层客舱地板梁、后密封隔框、后压力舱、后机身、水平尾翼和副翼等。CF 复合材料在航天领域也发挥着不可替代的作用。高模量CF 质轻，刚性、尺寸稳定性和导热性好，因此很早就应用于人造卫星结构体及主体结构承力件