Propriétés des matériaux composites (sélection des matériaux)

Les matériaux composites font référence à un type de matériau solide fabriqué en combinant deux ou plusieurs matériaux différents avec des propriétés distinctes par une méthode de traitement spécifique. Les matériaux composites peuvent améliorer ou surmonter les inconvénients d'un seul matériau, utiliser pleinement ses avantages et obtenir des propriétés et des fonctions difficiles à obtenir à partir d'un seul matériau. Il existe de nombreux types de matériaux composites, qui peuvent être classés en fonction du type et de la forme de la phase de renforcement, tels que les composites renforcés de particules, les composites stratifiés et les composites renforcés de fibres. Sur la base des performances, ils peuvent être divisés en composites structurels et composites fonctionnels. Les composites structurels sont utilisés pour fabriquer des composants structurels et divers types ont été développés. Parmi eux, les composites renforcés de fibres sont les plus utilisés et en développement rapide. Les composites fonctionnels font référence à des matériaux composites qui ont certaines fonctions ou effets physiques.

(1) Haute résistance spécifique et module spécifique

Les composites renforcés de fibres ont la résistance spécifique et le module spécifique les plus élevés parmi tous les matériaux solides. Par exemple, la résistance spécifique des composites de résine époxy renforcés de fibres de carbone est huit fois supérieure à celle de l'acier. Par conséquent, ils sont particulièrement adaptés à la fabrication de composants à grande vitesse qui nécessitent une résistance et une rigidité légères mais élevées.

(2) Bonne résistance à la fatigue

L'interface entre la matrice et les fibres de renforcement dans les matériaux composites empêche efficacement la propagation des fissures de fatigue. De plus, l'action de division des fibres sur la matrice fait que la propagation des fissures suit un chemin plus tortueux, ce qui augmente la résistance à la fatigue du matériau.

(3) Excellente performance d'amortissement de vibration

La fréquence naturelle des composants structurels n'est pas seulement liée à la masse et à la forme de la structure, mais également proportionnelle à la racine carrée du module spécifique du matériau. Les composites renforcés de fibres ayant un module spécifique élevé, leur fréquence naturelle est élevée, ce qui permet d'éviter la résonance dans les conditions de travail.

(4) bonne performance à haute température

La plupart des fibres de renforcement conservent une résistance élevée à des températures élevées. Lorsqu'ils sont utilisés pour renforcer les métaux et les résines, ils peuvent améliorer considérablement leurs performances à haute température. Par exemple, le module élastique de l'alliage d'aluminium baisse considérablement à 400 ° C, et sa résistance diminue également. Cependant, après avoir été renforcé avec de la fibre de carbone, le module élastique peut rester pratiquement inchangé à cette température.

En plus des propriétés ci-dessus, les matériaux composites présentent également une bonne faible friction, une résistance à la corrosion et une bonne aptitude au traitement. Cependant, ils présentent certains inconvénients, tels que l'anisotropie, une résistance à la traction transversale inférieure, une faible résistance au cisaillement interlaminaire, un faible allongement, une faible ténacité aux chocs et des coûts élevés, qui limitent leurs applications actuelles. Malgré ces inconvénients, les matériaux composites sont une nouvelle classe unique de matériaux d'ingénierie, offrant de larges perspectives de développement.