复合材料与工程的由来

现代高科技的发展更紧密地依赖于新材料的发展,同时也对材料提出了更高、更苛刻的要求。在现代高技术迅猛发展的今天,特别是航空航天和海洋开发领域的发展,使材料的使用环境更加恶劣,因而对材料提出了越来越苛刻的要求。

例如,航天飞机等空间飞行器在飞行过程中要受到大气阻力、地球引力、太阳辐射力、空间热环境、太阳风、宇宙射线、宇宙尘埃、流星、磁矩等的作用。飞行器发动机还要受到其热环境、内流形成的气动力、结构振动、机件高速转动、液体晃动、振荡燃烧和纵向耦合振动等非正常破坏力的作用。同时由于飞行范围(M数、飞行高度)的扩大、发动机的推力、比推力及推重比大大提高,导致了发动机压力比、涵道比、进口温度、燃烧室温度、转子转速等也日益提高。由此构成的力、热、化学和物理等效应的作用,最终都要集中到构成飞行器和发动机结构的材料上,因此对材料的质轻、高强、高韧、耐热、抗疲劳、抗氧化及抗腐蚀等特性也日益提出了更加苛刻的要求。

又如,现代武器系统的发展对新材料提出了如下要求:①高比强度、高比模量;②耐高温、抗氧化;③防热、隔热;④吸波、隐身;⑤全天候;⑥高抗破甲、抗穿甲性;⑦减振、降噪,稳定、隐蔽、高精度和命中率;⑧抗激光、抗定向武器;⑨多功能;⑩高可靠性和低成本。

很明显,传统的单一材料无法满足以上综合要求,当前作为单一的金属、陶瓷、聚合物等材料虽然仍在日新月异地不断发展,但是以上这些材料由于其各自固有的局限性而不能满足现代科学技术发展的需要。例如,金属材料的强度、模量和高温性能等已几乎开发到了极限;陶瓷的脆性、有机高分子材料的低模量、低熔点等固有的缺点极大地限制了其应用,这些都促使人们研究开发并按预定性能设计新型材料。

复合材料,特别是先进复合材料就是为了满足以上高技术发展的需求而开发的高性能的先进材料。它由两种或两种以上性质不同的材料组合而成,各组分之间性能“取长补短”,起到“协同作用”,可以得到单一材料无法比拟的优秀的综合性能,极大地满足了人类发展对新材料的需求。因此,复合材料是应现代科学技术而发展出来的具有极强生命力的材料,是现代科学技术不断进步的结果,是材料设计的一个突破。

版权声明:本篇文章(包括图片)来自网络,由程序自动采集,著作权(版权)归原作者所有,如有侵权联系我们删除,联系方式(QQ:452038415)。http://www.apmygs.com/783.html
返回顶部