Eigenschaften von Verbund werkstoffen (Material auswahl)

Verbund werkstoffe beziehen sich auf eine Art festes Material, das durch die Kombination von zwei oder mehr verschiedenen Materialien mit unterschied lichen Eigenschaften durch eine bestimmte Verarbeitung methode hergestellt wird. Verbund werkstoffe können die Nachteile eines einzelnen Materials verbessern oder überwinden, seine Vorteile voll ausnutzen und Eigenschaften und Funktionen erreichen, die aus einem einzelnen Material nur schwer zu erhalten sind. Es gibt viele Arten von Verbund werkstoffen, die nach Art und Form der Verstärkungs phase klass ifi ziert werden können, wie z. B. partikel verstärkte Verbund werkstoffe, laminierte Verbund werkstoffe und faser verstärkte Verbund werkstoffe. Basierend auf der Leistung können sie in strukturelle Verbund werkstoffe und funktionale Verbund werkstoffe unterteilt werden. Struktur verbund werkstoffe werden zur Herstellung von Struktur komponenten verwendet, und es wurden verschiedene Typen entwickelt. Unter ihnen sind faser verstärkte Verbund werkstoffe die am weitesten verbreiteten und sich schnell entwickelnden. Funktionelle Verbund werkstoffe beziehen sich auf Verbund werkstoffe, die bestimmte physikalische Funktionen oder Effekte haben.

(1) Hohe spezifische Stärke und spezifisches Modul

Faser verstärkte Verbund werkstoffe haben die höchste spezifische Festigkeit und den spezifischen Modul unter allen festen Materialien. Beispiels weise ist die spezifische Festigkeit von kohlenstoff faser verstärkten Epoxidharz-Verbund werkstoffen achtmal so hoch wie die von Stahl. Daher eignen sie sich besonders für die Herstellung von Hoch geschwindigkeit komponenten, die eine leichte, aber hohe Festigkeit und Steifigkeit erfordern.

(2) Gute Ermüdung beständigkeit

Die Grenzfläche zwischen der Matrix und den Verstärkungs fasern in Verbund werkstoffen verhindert effektiv die Ausbreitung von Ermüdung rissen. Darüber hinaus führt die Teilung wirkung der Fasern auf die Matrix dazu, dass die Riss ausbreitung einem gewundenen Weg folgt, der die Ermüdung festigkeit des Materials erhöht.

(3) Aus gezeichnete Schwingungs dämpfung leistung

Die Eigen frequenz von Struktur komponenten hängt nicht nur von der Masse und Form der Struktur ab, sondern auch proportional zur Quadratwurzel des spezifischen Moduls des Materials. Da faser verstärkte Verbund werkstoffe einen hohen spezifischen Modul aufweisen, ist ihre Eigen frequenz hoch, was dazu beiträgt, Resonanz unter Arbeits bedingungen zu vermeiden.

(4) Gute Hoch temperatur leistung

Die meisten Verstärkungs fasern behalten bei erhöhten Temperaturen eine hohe Festigkeit. Wenn sie zur Verstärkung von Metallen und Harzen verwendet werden, können sie ihre Hoch temperatur leistung erheblich verbessern. Beispiels weise sinkt der Elastizität modul der Aluminium legierung bei 400 ° C erheblich, und seine Festigkeit nimmt ebenfalls ab. Nach der Verstärkung mit Kohle faser kann der Elastizität modul bei dieser Temperatur jedoch praktisch unverändert bleiben.

Zusätzlich zu den obigen Eigenschaften weisen Verbund werkstoffe auch eine gute geringe Reibung, Korrosions beständigkeit und Verarbeitbar keit auf. Sie haben jedoch einige Nachteile, wie Anisotropie, geringere Quer zug festigkeit, geringe inter laminare Scher festigkeit, geringe Dehnung, schlechte Schlag zähigkeit und hohe Kosten, die ihre aktuellen Anwendungen begrenzen. Trotz dieser Nachteile sind Verbund werkstoffe eine neue und einzigartige Klasse von technischen Materialien, die breite Perspektiven für die Entwicklung bieten.