Komponente

Matrixmaterial: Es ist eine kontinuierliche Phase in Verbundwerkstoffen, die eine Rolle beim Verkleben und Fixieren von Bewehrungsmaterialien spielt, während externe Belastungen auf die Bewehrungsmaterialien übertragen werden. Zu den gängigen Matrixmaterialien gehören Polymere (wie Epoxidharz, Polyesterharz usw.), Metalle (wie Aluminium, Magnesium usw.) und Keramik (wie Aluminiumoxid, Siliziumnitrid usw.). Beispielsweise kann Epoxidharz in Verbundwerkstoffen auf Basis von Epoxidharz andere Materialien wie Kleber zusammenkleben und Kraft auf andere Verstärkungsmaterialien übertragen, wenn sie äußeren Kräften ausgesetzt sind.

Verstärkungsmaterial: Es ist eine dispergierte Phase in Verbundwerkstoffen, hauptsächlich verwendet, um die mechanischen Eigenschaften von Materialien, wie Festigkeit, Steifigkeit und Zähigkeit zu verbessern. Verstärkungsmaterialien können Fasern (wie Kohlefaser, Glasfaser, Aramidfaser, etc.), Partikel (wie Siliziumkarbid-Partikel, Aluminiumoxid-Partikel, etc.) oder dünne Platten (wie Glimmerplatten, Bleche, etc.) sein. Das Hinzufügen von Kohlefaser zum Matrixmaterial, genau wie das Hinzufügen von Stahlstäben zu Beton, kann die Festigkeit von Verbundwerkstoffen erheblich verbessern.

Leistungsmerkmale

Höhere spezifische Festigkeit und spezifischer Modulus: Das Verhältnis von Festigkeit und Modul (Verhältnis von Spannung zu Dehnung eines Materials unter Spannung) von Verbundwerkstoffen zu ihrer Dichte, d.h. spezifische Festigkeit und spezifische Modulus, ist oft höher als das von herkömmlichen Materialien. Dies verschafft ihnen einen erheblichen Vorteil in Bereichen, in denen das Materialgewicht streng begrenzt ist, wie der Luft- und Raumfahrt. Zum Beispiel ist die spezifische Festigkeit von kohlefaserverstärkten Verbundwerkstoffen mehrfach die von Stahl, was bedeutet, dass die Verwendung von kohlefaserverstärkten Verbundwerkstoffen das Gewicht der Struktur unter den gleichen Festigkeitsanforderungen erheblich reduzieren kann, wodurch Kraftstoffeffizienz oder Nutzlast verbessert wird.

Starke Gestaltbarkeit: Werkstoffe mit spezifischen Eigenschaften können basierend auf spezifischen Anwendungsanforderungen entworfen werden, indem verschiedene Matrixmaterialien, Bewehrungsmaterialien, deren Verhältnisse und Verbundwerkstoffformungsverfahren ausgewählt werden. Wenn beispielsweise ein Material mit hoher Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit benötigt wird, können geeignete Polymermatrix und faserverstärkte Materialien ausgewählt und deren Verhältnisse entsprechend den Leistungsanforderungen bestimmt werden.

Gute Ermüdungsbeständigkeit: Viele Verbundwerkstoffe weisen eine hervorragende Ermüdungsbeständigkeit bei wiederholten Be- und Entladevorgaben auf. Wenn beispielsweise faserverstärkte Verbundwerkstoffe wechselnden Belastungen ausgesetzt sind, können Fasern die Rissausbreitung verhindern, sodass das Material mehr Ermüdungszyklen standhält. Diese Eigenschaft macht Verbundwerkstoffe weit verbreitet in Strukturen, die dynamischen Belastungen standhalten können, wie die Schaufeln von Windkraftanlagen.

Umformverfahren

Handauflegen Formgebung: Dies ist eine relativ einfache Formmethode. Legen Sie das Verstärkungsmaterial (wie Glasfasergewebe) auf die Form und tragen Sie dann manuell das Matrixmaterial (wie Harz) auf das Verstärkungsmaterial auf, um es vollständig zu sättigen. Diese Methode eignet sich für die Herstellung von Produkten mit komplexen Formen und großen Größen, wie die Rümpfe von kleinen Yachten und teilweise Prototypen von Karosserien. Die Qualität von handgeformten Produkten wird jedoch stark vom technischen Niveau der Bediener beeinflusst, und die Produktionseffizienz ist relativ niedrig.

Pressformen: Vormischte Verbundwerkstoffe (bestehend aus Matrixmaterial und Verstärkungsmaterial) werden in eine Form gelegt und bei einer bestimmten Temperatur und Druck geformt. Diese Methode kann Produkte mit hoher Maßgenauigkeit und guter Oberflächenqualität, wie elektrische Gehäuse, Automobilkomponenten usw. produzieren. Die Produktionseffizienz des Kompressionsformens ist relativ hoch, aber die Formkosten sind auch relativ hoch.

Spiralformung: hauptsächlich zur Herstellung von Verbundwerkstoffprodukten mit rotierender Körperform verwendet. Tauchen Sie kontinuierlich verstärkende Fasern (wie Kohlefasern) in ein Matrixmaterial (wie Harz) ein und wickeln Sie sie dann nach einem bestimmten Muster um eine Kernform. Nach dem Aushärten wird das Produkt erhalten. Diese Methode wird häufig für die Herstellung von Rohrleitungen, Behältern, Raketenmotorgehäusen usw. verwendet. Zum Beispiel bei der Herstellung von Hochdruck-Gasbehältern kann Wickelformen Fasern in der optimalen Kraftrichtung verteilen und die Festigkeit des Behälters verbessern.