紡織復(fù)合材料不僅具有比強(qiáng)度高、比剛度大和重量輕等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),而且還具有能和機(jī)械、電子等學(xué)科進(jìn)行交叉,開(kāi)發(fā)出可設(shè)計(jì)性材料結(jié)構(gòu)的潛力,其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,已由早期單一的軍事領(lǐng)域拓展到民用、交通、工業(yè)裝置、航空航天、體育、娛樂(lè)等領(lǐng)域。在纖維材料,基體材料,預(yù)制件生產(chǎn)技術(shù),表面處理技術(shù)等方面發(fā)展很快。但復(fù)合材料構(gòu)件的成本遠(yuǎn)高于鋁合金構(gòu)件,高成本已經(jīng)成為其更廣泛應(yīng)用的障礙。紡織復(fù)合材料低成本制造技術(shù)顯得越來(lái)越重要??梢灶A(yù)見(jiàn),不久的將來(lái)復(fù)合材料研究生產(chǎn)工作將以降低制造成本為核心展開(kāi)。本文綜合這幾個(gè)主要方面較全面地闡述了紡織復(fù)合材料的應(yīng)用和發(fā)展前景。
紡織復(fù)合材料是指用紡織品作為增強(qiáng)的材料。用于復(fù)合材料增強(qiáng)體的織物一般是連續(xù)纖維織造而成的比較厚的織物。
紡織復(fù)合材料是指用紡織品作為增強(qiáng)的材料。用于復(fù)合材料增強(qiáng)體的織物一般是連續(xù)纖維織造而成的比較厚的織物。
二維復(fù)合層合板的應(yīng)用,在船舶上超過(guò)50年,在航空業(yè)約有30年,最近20年廣泛用于汽車(chē)和建筑物、橋梁等基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。盡管二維層合板已長(zhǎng)期使用,但由于制造問(wèn)題和某些力學(xué)性能差,其應(yīng)用在許多方面仍受到限制。二維層合板由人工鋪疊,勞動(dòng)強(qiáng)度大,費(fèi)用高,生產(chǎn)周期長(zhǎng)。對(duì)于復(fù)雜幾何形狀構(gòu)件,要加工成零件,需通過(guò)膠結(jié)或機(jī)械連接而成。這一系列制造問(wèn)題,妨礙了它在航空工業(yè)上的廣泛使用。二維層合結(jié)構(gòu),也使其在厚度方向的剛度、強(qiáng)度和疲勞破壞抗力較低,不宜用作承受橫向和層間剪切的結(jié)構(gòu)件。層間斷裂韌性低,在沖擊載荷作用下容易脫層,使沖擊后的壓縮強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度明顯降低。為了克服二維層合板在制造和力學(xué)性能方面存在的問(wèn)題,過(guò)去30年國(guó)內(nèi)外學(xué)者結(jié)合傳統(tǒng)的復(fù)合材料制造經(jīng)驗(yàn),利用紡織工藝、通過(guò)力學(xué)性能的分析,研制出三維紡織復(fù)合材料。它在復(fù)雜幾何形狀構(gòu)件的制造上,工藝簡(jiǎn)便、費(fèi)用低且力學(xué)性能優(yōu)于二維層合材料。三維紡織復(fù)合材料在許多結(jié)構(gòu)上都已成功地取代二維復(fù)合材料。
三維紡織復(fù)合材料是一種先進(jìn)的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。它使用三維整體紡織預(yù)制件作為增強(qiáng)相,克服了以往各種結(jié)構(gòu)復(fù)合材料層間強(qiáng)度低的致命缺點(diǎn),具有優(yōu)異的整體
受力性能,可用以制造各種結(jié)構(gòu)的主要承載構(gòu)件。利用高強(qiáng)度纖維(例如碳纖維)制成的三維紡織復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高,比模量大,擾疲勞性能好,以及良好的形態(tài)可設(shè)計(jì)性等優(yōu)點(diǎn)。用它們代替鋼制件時(shí),在滿(mǎn)足同樣的強(qiáng)度和剛度的前提下,減輕重量70%左右。三維紡織復(fù)合材料還具有損傷后易修理,工藝上便于整體成型和一次成型的優(yōu)點(diǎn),可減少零件和模具的數(shù)量。目前,采用三維編織復(fù)合材料可以制作飛行器、汽車(chē)等上的多種不同形狀的承力梁、接頭,多種形式的耐燒蝕、高承受力的圓筒形、錐筒形的制件:還可以在人造生物組織方面發(fā)揮作用,制作人造骨、人造韌帶,以及制作接骨板等。在保證力學(xué)性能相同或提高的情況下,大大減輕這些制件的重量,從而使整個(gè)飛行器、汽車(chē)等的性能得到提高。
資料下載: 紡織復(fù)合材料的應(yīng)用和發(fā)展.pdf
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