日常所见的复合材料

日常所见的复合材料一、聚合物基复合材料：1）在航天和航空方面的应用A、飞机发动机除了壳体，甚至在主承力构件上也采用了树脂基复合材料，其在机身和机翼及其他辅助部件上的应用更为可观B、飞机上使用的纤维增强树脂基复合材料的部件还有：螺旋桨、雷达屏、防弹油箱、起落架、机门、坐椅、行李架。2）在交通运输方面的应用·A、树脂基复合材料在铁路客车、货车、冷藏车上主要应用于机车车身、客车和货车车箱或顶篷以及门、窗等部位。应用最多的是以泡沫塑料为芯材的夹层结构。这种结构材料在冷藏车上；既做结构材料又做隔热材料。B、在汽车制造方面，现在已用聚合物基复合材料制造了各种轿车、大型客车、拖车、载重汽车、油槽车以及其他车辆的车身和各种配件，包括车门、仪表盘、油箱、坐椅、挡泥板、发动机罩等。C、石棉短纤玻璃钢维增强酚醛树脂复合材料或聚芳酰胺纤维增强树脂基复合材料，作为摩擦材料，广泛地用来制造汽车的刹车片和离合器片。3）在石油化工方面的应用A、采用复合材料代替不锈钢、铜、铅、钛、镍合金制造的各种贮罐、容器、冷却塔、酸洗槽、高位槽液体输送管道、烟囱等化工设备，取得了明显的技术经济效益。B、由于树脂基复合材料便于现场施工，已广泛用于防腐工程，如用于各种金属及混凝土槽的防腐衬里。C、纤维增强树脂基复合材料管主要用于输送石油、天然气、各种化工液、气介质，以代替传统的钢管、铝合金管、不锈钢管、塑料管等。我国九江长江化工厂生产、的玻璃钢管，已成功地应用于大庆油田的输油工程。4）在建筑工程方面的应用复合材料在建筑工程中主要用作采光材料、围护材料和装饰材料等，还用在给排水工程、卫生器材、采暖通风、土木工程等方面国内，玻璃钢主要用于各种类型的波形板、落水管、活动房、门窗、地面、装饰板、道路灯具、路标、雕塑、卫生器材和家俱等。人民大会堂的吊灯天花板、北京长话大楼的微波塔楼外墙、北京四季青的透明温室全用的玻璃钢。透光玻璃钢作为第三代采光材料，用于农业温室、工业厂房采光、水产养殖和大型民用建筑等，其综合技术性能优于传统的采光材料和玻璃等。5）在电气和机械方面的应用复合材料可用于制造幂电机和重型发电机护环、端盖、定子槽楔、大型变压器上的线圈绝缘筒和衬套、各种绝缘板、集电环、整流子滑环、绝缘梯、继电器绝缘垫、绝缘操作杆，各种开关装置、电器输送管道、印刷电路、插座、接线盒、计算机部件等。复合材料大量用于家用电器的本体部件、绝缘部件和结构部件。复合材料普遍用于制造各种类型的雷达罩。在军械工业上，复合材料可用于制造弹药箱、枪托、枪管、引信体、炮弹护环、炮弹防潮筒、火箭发射筒、火焰喷射筒、穿，甲弹和破甲弹的零件以及坦克零部件及装甲等。此外，还可用于制造头盔、避弹衣、野战用手术床、军用担架、单兵掩体、军用营房及浮桥等。6）在体育、医疗卫生方面的应用体育器材往往在使用时变形较大，并反复承受无规则交变振动和冲击作用。以往主要采用竹、木等材料，材料利用率低，使用寿命短。使用FRP制造体育用具，可充分发挥其高强度、耐疲劳和高弹性等特点，为运动员创造新纪·录提供了条件。这方面最成功的例子有，FRP夹层结构滑雪板、FRP撑杆、F．RP弓。此外，FRP还用于制造高尔夫球棒、网球拍、跳板、钓鱼杆、体育赛艇等。在医学方面，玻璃钢假肢比钢制品轻2／3，制造费用减少1／4。用FRP代替木制假足在日本已获成功。国外采用碳纤维增强塑料制造关节，与原来的不锈钢包覆有机玻璃相比，摩擦系数低，摩损率小。武汉工业大学复合材料研究室从1983年开始研究采用FRP作为颅骨缺损修补材料，现巳成功地用于临床，使用性能良好。使用氧化铝单晶增强陶瓷或金属被覆陶瓷代替原来的金属、有机玻璃和陶瓷制造牙齿，克服了金属不美观，有机玻璃不耐磨和陶瓷不耐冲击的不足，效果良好。采用碳纤维增强有机玻璃制造齿龈，与原来有机玻璃相比，强度高，厚度薄，导热性提高，更接近生理要求。二、金属基复合材料：用作管状结构支柱，如航天飞机中机身框架和桁架肋、起落架转向拉杆。可用作多层微片芯支架的散热—冷却板材料，利用它的良好的导热性以及与半导体片芯接近的热膨胀系数，可以大大减轻接头的疲劳损伤，提高寿命。硼／铝复合材料是一种有前景的中子屏蔽材料，可用来制作核废料的运输容器和储存器、移动屏蔽罩、操纵杆。硼纤维增强金属基复合材料可用于喷气发动机的风扇叶片、机翼蒙皮、结构支柱、起落架零件、自行车身、高尔夫球棒等。在航天飞机和人造卫星上可用作主要结构的外壳和构架、下桁条、仪器支架、天线和天线肋、太阳能电池的面板、望远镜扇形反射面、哈勃望远镜天线等。在导弹和运载火箭上可用作重返大气防护罩、燃气涡轮发动机压气机叶片、加强杆和发射管，大直径圆柱体段、级间段、接合器、油箱的加强材料及设备的支撑结构。在飞机上可用作蒙皮、抗医构件、翼梁、翼盒，直升飞机的旋翼、梁、框架、变速箱壳体。在野战装配式突击桥、高速运输车辆、深潜器等方面也有应用前景。碳化硅纤维增强金属基复合材料由于其高的比强度和比模量，首先用作飞机、导弹和发动机的高性能结构材料。如SiC／Al的3m长的Z型加强筋、下翼弦、中柱、上压气管，移动桥，质量轻的小型压力容器的内部加强筋，导弹尾翼、导弹壳体和发动机壳体。SiC／Ti复合材料用于高温火箭、海军舰艇的螺旋桨等。氧化铝纤维／铝、不锈钢丝／铝复合材料现已用于汽车发动机的活塞和连杆。钨丝增强金属基复合材料不但强度和刚性高，而且耐高温性、韧性和导热性好，特别适用于涡轮机叶片、压力容器、飞轮和简单负荷的梁。碳化硅颗粒增强铝复合材料可作卫星或航天用的结构材料，如卫星支架及结构用角片，天线用管材，运载用结构型材；汽车用驱动轴、刹车盘、发动机缸体和衬套、连杆和活塞；还可用作电子封装材料，各类耐磨零件，代替钛合金作结构件，陀螺仪零件，激光反射镜和基材，坦克反射镜，仪器盖等。碳化硅晶须／铝复合材料可用作导弹翼、飞机门和铰链座，装甲车和坦克履带，竞赛用发动机活塞，汽轮压气机轮，导弹导座和弹体加强环，钟形罩和马蹄铁。碳化硅晶须／镁复合材料可作齿轮。三、陶瓷基复合材料：陶瓷基复合材料具有高的比强度和比模量，韧性好，在要求质量轻的空间及高速切削方面的应用很有前景。在军事上和空间应用上陶瓷基复合材料可作导弹的雷达罩，重返空间飞行器的天线窗和鼻锥，装甲、发动机零部件，换热器，气轮机零部件，专用燃烧炉内衬，轴承和喷嘴等。石英纤维增强二氧化硅，碳化硅增强二氧化硅，碳化钽增强石墨，碳化硼增强石墨，碳、碳化硅或氧化铝纤维增强玻璃等可用于上述目的。陶瓷基复合材料耐蚀性优异，生物相容性好，可用作生体材料，也可用于制造内燃机零部件。，陶瓷基复合材料可作切削刀具，如用碳化硅晶须增强氧化铝刀具切削镍基合金、铸铁和钢的零件，不但使用寿命增加，而且进刀量和切削速度都可大大提高。四、碳/碳复合材料：在航天领域，碳／碳复合材料用作高性能的重返大气层飞行器的鼻锥和热屏蔽材料，先进的推进装置的耐冲蚀、尺寸稳定和热稳定的材料，例如，火箭发动机的喷管的整体喇叭口、推力室和燃烧室内衬、航天飞行器上产生热能和电能的放射性燃料的容器、可重复使用的热防护板等。碳／碳复合材料气化温度高，抗热震，摩擦性能好，是优良的制作刹车片和热压模具的材料。碳／碳复合材料也是制作高温输送装置、核反应堆零件、电触头、热密封垫和轴承的优良材料。由于碳／碳复合材料与人体组织生理上相容，弹性模量和密度可以设计得与人骨一样，并且强度高，因此，可用来接断骨、作膝关节和髋关节等。