復合材料中以纖維增強材料應用最廣、用量最大。其特點(diǎn)是比重小、比強度和比模量大。例如碳纖維與環(huán)氧樹(shù)脂復合的材料,其比強度和比模量均較高強度鋼和鋁合金大數倍,還具有很好的化學(xué)穩定性、減摩耐磨、自潤滑、耐熱、耐疲勞、耐蠕變、消音、電絕緣等性能。再如,石墨纖維與樹(shù)脂復合,可得到膨脹系數幾乎等于零的材料。
大型熱壓罐纖維增強復合材料的另一特點(diǎn)是各向異性,因此可按制件不同部位的強度要求設計纖維的排列。如以碳纖維或碳化硅纖維增強的鋁基復合材料,在500℃時(shí)仍能保持足夠的強度和模量,比未增強的鋁好得多;碳化硅纖維與鈦復合,不但鈦的耐熱性提高,且耐磨損,可用作發(fā)動(dòng)機風(fēng)扇葉片;碳化硅纖維與氮化硅陶瓷復合,使用溫度可達1500℃,比超合金渦輪葉片的使用溫度高很多。
非金屬基復合材料由于密度小,用于汽車(chē)可減輕重量、提高車(chē)速、節約能源。如用碳纖維增強塑料制成的車(chē)身和發(fā)動(dòng)機罩,其重量可比金屬制的輕一半以上;用碳纖維與玻璃纖維混合制成的復合材料片彈簧,其剛度和承載能力與重量大五倍多的鋼片彈簧相等。
碳纖維復合材料各組分經(jīng)工藝加工后所表現出的性能不是幾種材料各自性能的簡(jiǎn)單混合,
而是按照復合效應形成新的性能,這種復合效應是復合材料所獨有的特性。
碳纖維復合材料結構在形成過(guò)程中有組分材料之間復雜的物理與化學(xué)變化,
構件性能對工藝方法、工藝參數、工藝過(guò)程等的依賴(lài)性大,同時(shí)也在成形過(guò)程中很難準確地控制工藝參數。