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腐蝕性復(fù)合材料的特點(diǎn)

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-03-10  瀏覽次數(shù):31

       纖維增強(qiáng)復(fù)合材料備受人們關(guān)注,它具有十分顯著的特點(diǎn)。與金屬材料或其他無(wú)機(jī)材料相比,它的質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、電絕緣、耐瞬時(shí)超高溫、傳熱慢、隔音、防水、易著色、能透過(guò)電磁波,是一種兼具功能和結(jié)構(gòu)特性的新型材料。
       玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(俗稱“玻璃鋼”)是發(fā)展較早的一種復(fù)合材料,它是以玻璃纖維及其制品為增強(qiáng)材料,以熱固性或熱塑性樹(shù)脂為基體,通過(guò)一定的成型工藝而制成的一種結(jié)構(gòu)物。它的學(xué)名為玻璃纖維增強(qiáng)塑料。1958年原建材部部長(zhǎng)賴際發(fā)提出來(lái)一個(gè)通俗而又形象的名稱“玻璃鋼”,現(xiàn)在已被國(guó)內(nèi)外同行業(yè)界所認(rèn)同。
       通過(guò)對(duì)此類玻璃鋼復(fù)合材料構(gòu)造的分析,與傳統(tǒng)材料相比,復(fù)合材料有以下特點(diǎn)。①材料的可設(shè)計(jì)性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的多層次性為復(fù)合材料及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的靈活性。復(fù)合材料的力學(xué)、機(jī)械及熱、聲、光、電、防腐、抗老化等物理、化學(xué)性能都可按制件的使用要求和環(huán)境條件要求,通過(guò)組分材料的選擇和匹配、鋪層設(shè)計(jì)及界面控制等材料設(shè)計(jì)手段,最大限度地達(dá)到預(yù)期目的,以滿足工程設(shè)備的使用性能。
       ②可同時(shí)提供表面防腐和結(jié)構(gòu)防腐性能防腐蝕用復(fù)合材料既能提供優(yōu)良的防腐蝕性能,又能作為結(jié)構(gòu)材料,提供優(yōu)良的力學(xué)性能,達(dá)到結(jié)構(gòu)防腐蝕性。
而普通的防腐蝕材料,諸如防腐蝕涂料、內(nèi)襯橡膠板材、膠泥襯砌塊材(耐酸瓷板、鑄石板、花崗石塊材等),則只能作為防腐蝕層使用。一旦這類防腐蝕層出現(xiàn)破壞,將使受保護(hù)的部分結(jié)構(gòu)受到腐蝕侵害,導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)安全隱患。
       ③復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包含材料設(shè)計(jì)傳統(tǒng)材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,只需按要求合理選擇定型化的標(biāo)準(zhǔn)材料。而在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,材料是由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者根據(jù)設(shè)計(jì)條件自行設(shè)計(jì)的。如上所述,復(fù)合材料結(jié)構(gòu)往往是材料與結(jié)構(gòu)同時(shí)形成的,且材料也具有可設(shè)計(jì)性。因此,復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是包含材料設(shè)計(jì)在內(nèi)的一種新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),它可以從材料和結(jié)構(gòu)兩方面考慮,設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)結(jié)構(gòu)物的特點(diǎn),對(duì)結(jié)構(gòu)物中不同的部位,視其不同的受力狀態(tài)設(shè)計(jì)不同性能的復(fù)合材料。
      ④材料性能對(duì)復(fù)合工藝的依賴性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在形成過(guò)程中有組分材料的物理和化學(xué)變化發(fā)生,不同成型工藝所用原材料種類、增強(qiáng)材料形式、纖維體積含量和鋪設(shè)方案也不盡相同。因此,構(gòu)件的性能對(duì)工藝方法、工藝參數(shù)、工藝過(guò)程等依賴性很大,同時(shí)也由于在成型過(guò)程中很難準(zhǔn)確地控制工藝參數(shù),所以一般來(lái)說(shuō)復(fù)合材料構(gòu)件的性能分散性也是比較大的。
對(duì)于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)物,因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)和材料是一體,使成型制造的各種結(jié)構(gòu)物造型比較容易實(shí)現(xiàn),甚至可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)物的整體設(shè)計(jì)。而這一優(yōu)越性的發(fā)揮依賴于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝設(shè)計(jì)的密切結(jié)合。合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮到制造工藝的可能性,制造工藝設(shè)計(jì)則應(yīng)最大限度地保證實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)物的最優(yōu)設(shè)計(jì)。
       ⑤復(fù)合材料具有各向異性和非均質(zhì)性的力學(xué)性能特點(diǎn)從力學(xué)分析的角度看,復(fù)合材料與常規(guī)材料(如金屬材料)的顯著區(qū)別是,后者被看作是均質(zhì)的和各向同性的,而前者是非均質(zhì)和各向異性的。所謂均質(zhì)就是物體內(nèi)各點(diǎn)的性能相同,也就是說(shuō),物體的性能不是物體內(nèi)位置的函數(shù);而非均質(zhì)正好與此相反。所謂各向同性就是在物體內(nèi)一點(diǎn)的各個(gè)方向上都具有相同的性能;而各向異性則表明某點(diǎn)的性能是該點(diǎn)方向的函數(shù)。
       由于復(fù)合材料具有強(qiáng)烈的各向異性和非均質(zhì)性的特點(diǎn),因而在外力作用下其變形特征不同于一般各向同性材料。一種外力常常可以引起多種基本變形,其單層和層合板的強(qiáng)度及各種參數(shù)都是方向的函數(shù)。所以,研究復(fù)合材料的力學(xué)性能時(shí),要注意它的復(fù)雜性和特異性。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)除了要考慮結(jié)構(gòu)物中的最大應(yīng)力,還要注意因材料各向異性特點(diǎn)反映出來(lái)的薄弱環(huán)節(jié),這主要是剪切性能和橫向性能遠(yuǎn)弱于纖維方向性能。
       ⑥優(yōu)良的綜合性能由于防腐蝕用復(fù)合材料所具備的組成特點(diǎn),使得選用復(fù)合材料作防腐蝕材料的制品或部位,可同時(shí)具備優(yōu)良的防腐蝕性能、電性能(導(dǎo)電或絕緣)、熱性能(導(dǎo)熱或絕熱)。
例如,玻璃纖維和樹(shù)脂材料本身為電絕緣和絕熱材料,具有優(yōu)良的電絕緣性能和絕熱性能。但是,我們可以根據(jù)實(shí)際需要,通過(guò)在防腐蝕樹(shù)脂中引人導(dǎo)電或?qū)峤M分,從而使得復(fù)合材料具備相應(yīng)的導(dǎo)電性能或?qū)嵝阅堋?br />        ⑦良好的表面性能防腐蝕復(fù)合材料在制作成型的過(guò)程中,可以通過(guò)調(diào)節(jié)模板的表面狀況、表面層樹(shù)脂及增強(qiáng)材料的品種以及制作工藝,使防腐蝕復(fù)合材料制品形成極為光滑的表面。并且使得該表面可根據(jù)需要而具備疏水、疏油、耐磨、導(dǎo)熱、導(dǎo)靜電、防結(jié)垢等特殊性能。
 
 
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