一种全新的复合材料增强方式——网络结构增强

来源：互联网发布时间：2014-03-04 11:43:35点击率：

　　【塑胶五金网】传统的复合材料,其增强相一般为颗粒、晶须/短纤维、连续长纤维等。随着复合材料应用范围不断扩展以及增强相含量不断提高的发展趋势,促使了一种新型复合材料的出现,即网络结构增强复合材料。网络结构增强复合材料的基体与增强相在空间形成了各自连续并相互贯穿的三维网络结构,组成网络结构的每一种组元的特性基本保持不变。网络结构增强是一种全新的增强方式,其综合强化效果通常要好于传统连续长纤维、晶须/短纤维和颗粒作为增强相的强化效果,这就为获得高性能、多功能的复合材料提供了新的途径。近年来网络结构增强复合材料受到了越来越多的关注,已成为重点开发的新型复合材料。金属基复合材料中引入网络结构增强相,可扩大增强体的选择范围,使之不再局限于颗粒、晶须和纤维,这对于拓宽金属基复合材料的研究领域及开发新型金属基复合材料都具有极为重要的意义。

　　与颗粒、晶须和纤维增强金属基复合材料不同,网络结构增强金属基复合材料的主要特征是硬质增强相和韧性金属基体相互缠结和盘绕,相互贯穿,相互渗透,形成了既完整统一又相对独立的一种新型结构材料和功能材料。网络结构增强金属基复合材料中的每一相在各个方向上都是连续的,组织在宏观上具有拓扑均匀性。

　　和传统的金属基复合材料相比,网络结构增强金属基复合材料表现出许多独特的性能。众所周知,纤维增强的复合材料在平行于纤维方向上的强度和韧性很高,但在垂直于纤维方向则往往很差。而网络结构增强金属基复合材料组织由于具有宏观的均匀性,因而可以将复合材料的各向异性降到。如将陶瓷增强相与韧性基体金属相复合成网络互穿的结构,可以极大地降低复合材料的各向异性,从而增强了其抵抗各种破坏的能力。而且,研究还发现高温时网络结构能形成互锁态,从而有助于复合材料高温蠕变性能的提高。

　　在研究三维网络SiC增强铜基复合材料时发现,由于三维网络SiC在磨损表面形成硬的微凸体并起承载作用,抑制了基体合金的塑性变形和高温软化,减少了摩擦偶件同基体合金的接触,减轻了粘着磨损,有利于氧化膜在磨损表面的留存,使复合材料的耐磨性能随着温度和载荷的增加而明显提高。此外,随着网络结构增强相体积分数的增加,不仅增大了材料的摩擦因数,而且还可以将磨损率保持在较低的水平。另外,研究表明,在相同的陶瓷含量下,网络结构增强金属基复合材料的热膨胀系数要远低于颗粒增强SiC/Al复合材料。

　　总之,网络结构增强金属基复合材料具有密度低、比模量高、比强度高、耐疲劳、抗热震、热膨胀系数低等特性,在航天航空、汽车、电子、光学、机械制造等工业领域显示出广泛的应用前景。

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