Propriedades de Materiais Compostos (Seleção de Material)

Os materiais compósitos referem-se a um tipo de material sólido feito pela combinação de dois ou mais materiais diferentes com propriedades distintas por meio de um método de processamento específico. Os materiais compostos podem melhorar ou superar as desvantagens de um único material, utilizar totalmente suas vantagens e obter propriedades e funções difíceis de obter de um único material. Existem muitos tipos de materiais compósitos, que podem ser classificados com base no tipo e forma da fase de reforço, como compósitos reforçados com partículas, compósitos laminados e compósitos reforçados com fibras. Com base no desempenho, eles podem ser divididos em compostos estruturais e compostos funcionais. Compósitos estruturais são usados para fazer componentes estruturais e vários tipos foram desenvolvidos. Entre eles, os compósitos reforçados com fibra são os mais amplamente utilizados e em rápido desenvolvimento. Compósitos funcionais referem-se a materiais compostos que têm certas funções ou efeitos físicos.

(1) alta resistência específica e módulo específico

Os compósitos reforçados com fibra têm a maior resistência específica e módulo específico entre todos os materiais sólidos. Por exemplo, a resistência específica dos compósitos de resina epóxi reforçados com fibra de carbono é oito vezes maior que a do aço. Portanto, eles são particularmente adequados para fazer componentes de alta velocidade que requerem peso leve, mas alta resistência e rigidez.

(2) boa resistência à fadiga

A interface entre a matriz e as fibras de reforço em materiais compósitos evita efetivamente a propagação de rachaduras por fadiga. Além disso, a ação divisória das fibras na matriz faz com que a propagação da trinca siga um caminho mais tortuoso, o que aumenta a resistência à fadiga do material.

(3) excelente desempenho de amortecimento de vibração

A frequência natural dos componentes estruturais não está relacionada apenas à massa e à forma da estrutura, mas também à raiz quadrada do módulo específico do material. Como os compósitos reforçados com fibra têm um alto módulo específico, sua frequência natural é alta, o que ajuda a evitar a ressonância em condições de trabalho.

(4) bom desempenho de alta temperatura

A maioria das fibras de reforço retém alta resistência em temperaturas elevadas. Quando usados para reforçar metais e resinas, eles podem melhorar significativamente seu desempenho de alta temperatura. Por exemplo, o módulo elástico da liga de alumínio cai significativamente a 400 ° C e sua resistência também diminui. No entanto, após ser reforçado com fibra de carbono, o módulo elástico pode permanecer praticamente inalterado nesta temperatura.

Além das propriedades acima, os materiais compósitos também exibem boa baixa fricção, resistência à corrosão e processabilidade. No entanto, eles têm algumas desvantagens, como anisotropia, resistência à tração transversal mais baixa, baixa resistência ao cisalhamento interlaminar, baixo alongamento, baixa tenacidade ao impacto e altos custos, que limitam suas aplicações atuais. Apesar dessas desvantagens, os materiais compostos são uma classe nova e única de materiais de engenharia, oferecendo amplas perspectivas de desenvolvimento.