¿Cuáles son las características de los materiales compuestos?
Los materiales compuestos tienen características:
1. La resistencia específica y la rigidez específica de los materiales compuestos son altas. La resistencia de un material dividida por su densidad se llama resistencia específica; la rigidez de un material dividida por su densidad se llama rigidez específica. Estos dos parámetros son indicadores importantes para medir la capacidad de carga de los materiales. Una mayor resistencia específica y rigidez específica indican que el material es más liviano pero tiene mayor resistencia y rigidez. Este es un requisito material importante para el diseño estructural, especialmente el diseño estructural aeronáutico y aeroespacial. Los aviones, misiles, satélites y otras estructuras de aviones modernos están ampliando gradualmente la proporción de materiales compuestos reforzados con fibra.
2. Las propiedades mecánicas de los materiales compuestos se pueden diseñar, es decir, seleccionando materias primas apropiadas y formas de disposición razonables, los componentes de material compuesto o las estructuras de material compuesto pueden cumplir con los requisitos de uso. Por ejemplo, en una determinada forma de laminación, cuando el material se estira en una dirección, el material también se estira en la dirección perpendicular a la tensión, lo que es completamente diferente del rendimiento de los materiales de uso común. Otro ejemplo es utilizar el efecto de acoplamiento de materiales compuestos para colocar capas en un molde plano para hacer laminados. Después de calentar y solidificar, las placas se convertirán automáticamente en las placas o carcasas curvas requeridas.
3. La resistencia a la fatiga de los materiales compuestos es buena. La resistencia a la fatiga de los metales en general es del 40 al 50% de la resistencia a la tracción, mientras que algunos materiales compuestos pueden llegar al 70-80%. La fractura por fatiga de los materiales compuestos comienza desde la matriz y se extiende gradualmente hasta la interfaz entre las fibras y la matriz sin cambios repentinos. Por lo tanto, los materiales compuestos tienen señales de advertencia antes de fallar y pueden inspeccionarse y remediarse. Los materiales compuestos de fibra también tienen buenas propiedades de fatiga contra el sonido y las vibraciones. La vida útil de un rotor de helicóptero fabricado con materiales compuestos es varias veces mayor que la del metal.
4. El rendimiento de amortiguación de vibraciones de los materiales compuestos es bueno. La interfaz fibra-matriz de los materiales compuestos de fibra tiene una mayor amortiguación, por lo que tiene mejores propiedades de absorción de vibraciones. Se realizaron pruebas de vibración en dos vigas de la misma forma y tamaño. El tiempo de disminución de la vibración de la viga compuesta de fibra de carbono fue mucho más corto que el de la viga de metal ligero.
5. Los materiales compuestos suelen ser resistentes a altas temperaturas. A altas temperaturas, la resistencia y rigidez del metal reforzado con fibras de carbono o boro son mucho mayores que las del metal original. A 400°C, el módulo elástico de las aleaciones de aluminio ordinarias cae significativamente y la resistencia también disminuye, mientras que a la misma temperatura, la resistencia y el módulo elástico de las aleaciones de aluminio reforzadas con fibras de carbono o fibras de boro permanecen básicamente sin cambios. La conductividad térmica de los materiales compuestos es generalmente pequeña, por lo que su resistencia instantánea a temperaturas ultraaltas es relativamente buena.
6. Los materiales compuestos tienen buena seguridad. Hay miles de fibras individuales en la matriz de los compuestos reforzados con fibras. Cuando un miembro fabricado con este material se sobrecarga y se rompe un pequeño número de fibras, la carga se redistribuirá rápidamente y se transferirá a las fibras no dañadas, por lo que todo el miembro no perderá su capacidad de carga en un corto período de tiempo.
El proceso de moldeo de materiales compuestos es sencillo. Los materiales compuestos reforzados con fibra generalmente son adecuados para el moldeado integral, lo que reduce la cantidad de piezas, lo que puede reducir la carga de trabajo de cálculo del diseño y ayudar a mejorar la precisión de los cálculos. Además, los pasos para fabricar piezas compuestas reforzadas con fibras son unir las fibras y la matriz, primero usar un molde para darles forma y luego calentarlas y solidificarlas. Durante el proceso de fabricación, la matriz cambia de fluida a sólida. lo que dificulta la aparición de microfisuras en el material. La tensión residual después del curado es muy pequeña.