復(fù)合材料中以纖維增強(qiáng)材料應(yīng)用最廣、用量最大。其特點(diǎn)是比重小、比強(qiáng)度和比模量大。例如碳纖維與環(huán)氧樹脂復(fù)合的材料,其比強(qiáng)度和比模量均較高強(qiáng)度鋼和鋁合金大數(shù)倍,還具有很好的化學(xué)穩(wěn)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,石墨纖維與樹脂復(fù)合,可得到膨脹系數(shù)幾乎等于零的材料。
大型熱壓罐纖維增強(qiáng)復(fù)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(qiáng)度要求設(shè)計(jì)纖維的排列。如以碳纖維或碳化硅纖維增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料,在500℃時仍能保持足夠的強(qiáng)度和模量,比未增強(qiáng)的鋁好得多;碳化硅纖維與鈦復(fù)合,不但鈦的耐熱性提高,且耐磨損,可用作發(fā)動機(jī)風(fēng)扇葉片;碳化硅纖維與氮化硅陶瓷復(fù)合,使用溫度可達(dá)1500℃,比超合金渦輪葉片的使用溫度高很多。
非金屬基復(fù)合材料由于密度小,用于汽車可減輕重量、提高車速、節(jié)約能源。如用碳纖維增強(qiáng)塑料制成的車身和發(fā)動機(jī)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(fù)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(fù)合材料各組分經(jīng)工藝加工后所表現(xiàn)出的性能不是幾種材料各自性能的簡單混合,
而是按照復(fù)合效應(yīng)形成新的性能,這種復(fù)合效應(yīng)是復(fù)合材料所獨(dú)有的特性。
碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在形成過程中有組分材料之間復(fù)雜的物理與化學(xué)變化,
構(gòu)件性能對工藝方法、工藝參數(shù)、工藝過程等的依賴性大,同時也在成形過程中很難準(zhǔn)確地控制工藝參數(shù)。