硼纖維
關注創建者：匿名 創建時間：2016-03-11
硼纖維的實例教程
增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質細粒等。
復合材料使用的歷史可以追溯到古代。從古至今沿用的稻草增強粘土和已使用上百年的鋼筋混凝土均由兩種材料復合而成。20世紀40年代，因航空工業的需要，發展了玻璃纖維增強塑料（俗稱玻璃鋼），從此出現了復合材料這一名稱。50年代以后，陸續發展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強度和高模量纖維。70年代出現了芳綸纖維和碳化硅纖維。這些高強度、高模量纖維能與合成樹脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等非金屬基體或鋁、鎂、鈦等金屬基體復合，構成各具特色的復合材料。
復合材料按其組成分為金屬與金屬復合材料、非金屬與金屬復合材料、非金屬與非金屬復合材料。按其結構特點又分為：①纖維復合材料。將各種纖維增強體置于基體材料內復合而成。如纖維增強塑料、纖維增強金屬等。②夾層復合材料。由性質不同的表面材料和芯材組合而成。通常面材強度高、薄；芯材質輕、強度低，但具有一定剛度和厚度。分為實心夾層和蜂窩夾層兩種。③細粒復合材料。將硬質細粒均勻分布于基體中，如彌散強化合金、金屬陶瓷等。④混雜復合材料。由兩種或兩種以上增強相材料混雜于一種基體相材料中構成。與普通單增強相復合材料比，其沖擊強度、疲勞強度和斷裂韌性顯著提高，并具有特殊的熱膨脹性能。分為層內混雜、層間混雜、夾芯混雜、層內／層間混雜和超混雜復合材料。
60年代，為滿足航空航天等尖端技術所用材料的需要，先后研制和生產了以高性能纖維（如碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維等）為增強材料的復合材料，其比強度大于4×106厘米（cm），比模量大于4×108cm。為了與第一代玻璃纖維增強樹脂復合材料相區別，將這種復合材料稱為先進復合材料。按基體材料不同，先進復合材料分為樹脂基、金屬基和陶瓷基復合材料。
展開 非金屬基體主要有合成樹脂、碳、石墨、橡膠、陶瓷；金屬基體主要有鋁、鎂、銅和它們的合金；增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維等有機纖維和碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲及硬質細粒等。
復合材料的歷史可追溯很遠，如從古沿用迄今的稻草增強粘土，和已使用上百年的鋼筋混凝土，就是由兩種不同材料復合而成。
20世紀20年代以后發展起來的銅-鎢和銀-鎢電觸頭材料，碳化鎢-鈷基硬質合金，和其他粉末燒結材料，其實質也是復合材料。40年代，因航空工業的需要，發展了玻璃纖維增強塑料(俗稱玻璃鋼)的雷達罩，從此出現了復合材料這一名稱。
50年代以后陸續發展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強度、高模量纖維；70年代又出現了芳香族聚酰胺纖維(簡稱芳綸纖維)，如聚對苯甲酰胺纖維和碳化硅纖維。這些高強度、高模量纖維能與合成樹脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等非金屬基體，或鋁、鎂、鈦等金屬基體復合而成各具特點的材料，為了區別于一般玻璃纖維增強材料，這種材料稱為高級復合材料。
復合材料根據其組成可分為金屬與金屬復合材料；金屬與非金屬復合材料；非金屬與非金屬復合材料三種。根據結構特點又可分為纖維復合材料、層疊復合材料、細粒復合材料和骨架復合材料。
纖維復合材料通常是置纖維狀材料于基體內組成，如纖維增強塑料、纖維增強金屬等；層疊復合材料是由兩種或兩種以上不同材料疊合而成，如用兩種具有不同膨脹系數的金屬，復合而成的能指示溫度變化的熱工儀表材料等；細粒復合材料是將硬質細粒均勻分布于基體中，如彌散強化合金、金屬陶瓷；骨架復合材料是在連續多孔的結構材料中填充其他材料，或由面板和芯子組成的夾層結構材料等。其他如定向共晶復合材料，是在特定的熔煉或液體金屬凝固條件下，基體內部生成定向的纖維狀結構而得，故亦稱自增強纖維復合材料。
展開 增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質細粒等。
增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質細粒等。
復合材料使用的歷史可以追溯到古代。從古至今沿用的稻草增強粘土和已使用上百年的鋼筋混凝土均由兩種材料復合而成。20世紀40年代，因航空工業的需要，發展了玻璃纖維增強塑料（俗稱玻璃鋼），從此出現了復合材料這一名稱。50年代以后，陸續發展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強度和高模量纖維。70年代出現了芳綸纖維和碳化硅纖維。這些高強度、高模量纖維能與合成樹脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等非金屬基體或鋁、鎂、鈦等金屬基體復合，構成各具特色的復合材料。
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復合材料是一種混合物。復合材料按其組成分為金屬與金屬復合材料、非金屬與金屬復合材料、非金屬與非金屬復合材料。按其結構特點又分為：①纖維復合材料。將各種纖維增強體置于基體材料內復合而成。如纖維增強塑料、纖維增強金屬等。②夾層復合材料。由性質不同的表面材料和芯材組合而成。通常面材強度高、薄；芯材質輕、強度低，但具有一定剛度和厚度。分為實心夾層和蜂窩夾層兩種。③細粒復合材料。將硬質細粒均勻分布于基體中，如彌散強化合金、金屬陶瓷等。④混雜復合材料。由兩種或兩種以上增強相材料混雜于一種基體相材料中構成。與普通單增強相復合材料比，其沖擊強度、疲勞強度和斷裂韌性顯著提高，并具有特殊的熱膨脹性能。分為層內混雜、層間混雜、夾芯混雜、層內／層間混雜和超混雜復合材料。
60年代，為滿足航空航天等尖端技術所用材料的需要，先后研制和生產了以高性能纖維（如碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維等）為增強材料的復合材料，其比強度大于4×106厘米（cm），比模量大于4×108cm。為了與第一代玻璃纖維增強樹脂復合材料相區別，將這種復合材料稱為先進復合材料。按基體材料不同，先進復合材料分為樹脂基、金屬基和陶瓷基復合材料。
展開 7、原材料的選擇與復合材料性能：
1）原材料選擇原則
比強度、比剛度高的原則
材料與結構的使用環境相適應的原則
滿足結構特殊性要求的原則
滿足工藝性要求的原則
成本低、效益高的原則
2）纖維選擇
若結構要求有良好的透波、吸波性能，則可選取E或S玻璃纖維、開芙拉纖維、氧化鋁纖維等作為增強材料。
若結構要求有高的剛度，則可選用高模量碳纖維或硼纖維。
若結構要求有高的抗沖擊性能，則可選用玻璃纖維、開芙拉纖維。
若結構要求有很好的低溫工作性能，則可選用低溫下不脆化的碳纖維。
若結構要求尺寸不隨溫度變化，則可選用開芙拉纖維或碳纖維。它們的熱膨脹系數可以為負值，可設計成零膨脹系數的復合材料。
若結構要求既有較大強度又有較大剛度時，則可選用比強度和比剛度均較高的碳纖維或硼纖維。
3）樹脂的選擇
要求基體材料能在結構使用溫度范圍內正常工作。
要求基體材料具有一定的力學性能。
要求基體的斷裂伸長率大于或者接近纖維的斷裂伸長率，以確保充分發揮纖維的增強作用
要求基體材料具有滿足使用要求的物理、化學性能
要求具有一定的工藝性
8、單層性能的確定：（1單層樹脂含量的確定；（2剛度的預測；（3強度的預測。
9、結構設計：
1）復合材料結構一般采用按使用載荷設計、按設計載荷校核的方法。
2）按使用載荷設計時，采用使用載荷所對應的許用值稱為使用許用值，按設計載荷校核時，采用設計載荷所對應的許用值，稱為設計許用值。
3）復合材料失效準則只適用于復合材料的單層。在未規定使用某一失效準則時，一般采用蔡-胡失效準則，且正則化相互作用系數未規定時也采用-0.5。
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例如，硼纖維增強環氧樹脂復合材料被用于美國F-14和F-15戰斗機的尾翼蒙皮，但制造時使用的復合材料的結構重量百分比很小，F-15中復合材料用量僅為2%。隨后，復合材料應用比例逐漸提高，從F-18的19%上升到F-22的24%。
碳纖維材料也用于歐洲臺風戰斗機。如下圖1所示，機翼蒙皮、前機身、襟翼和方向舵都使用了復合材料，增韌環氧表層約占外表面的75%。
復合材料按照增強材料的形式，大致分為3類：
顆粒增強復合材料，包括非金屬顆粒+非金屬基體（如混凝土）、金屬顆粒+非金屬基體（如固體火箭劑）和非金屬顆粒+金屬基體（金屬陶瓷）；
纖維增強復合材料，由于纖維比塊狀同樣材料的強度大得多，通過纖維增強，可極大提升比剛度和比強度；其中纖維通常有碳纖維、玻璃纖維、硼纖維、芳綸纖維等；基體通常有樹脂基體、金屬基體陶瓷基體和碳基體等；此外，纖維增強復合材料按纖維形狀
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19
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C919
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載人飛船各艙段的結構材料大多是鋁合金、鈦合金、復合材料，如航天飛機的軌道器大部分用鋁合金制造，支承主發動機的推力結構用欽合金制造，中機身的部分主框采用以硼纖維增強鋁合金的金屬基復合材料
3）纖維增強合金 這類合金如硼纖維增強鋁合金、石墨纖維增強鎂合金等，其E/ρ比分別達到11.4×107和8.9×107。這種纖維增強金屬材料具有非常高的E/ρ比，但價格昂貴。
4）陶瓷 陶瓷材料具有良好的品質，但是脆性大，不易加工，日本已經試制了在小型高精度機器人上使用的陶瓷機器人臂樣品。
5）纖維增強復合材料 這類材料具有極好的E/ρ比，而且還具有十分突出的大阻尼的優點。
連續柔性絲材包括預浸料復合材料和非樹脂組分，包括一種或多種纖維材料，例如碳纖維，玻璃纖維，合成有機纖維，芳族聚酰胺纖維，天然纖維，木材纖維，硼纖維，碳化硅纖維，光纖，纖維編織物，金屬線，導線等。連續柔性絲材與增塑劑層疊以制造復合材料部件。
而具體采用哪一種材料，則需要根據所需要實現的物理特性來決定，這些物理特性包括強度，剛度，柔韌性或硬度等。
連續柔性絲材包括預浸料復合材料和非樹脂組分，包括一種或多種纖維材料，例如碳纖維，玻璃纖維，合成有機纖維，芳族聚酰胺纖維，天然纖維，木材纖維，硼纖維，碳化硅纖維，光纖，纖維編織物，金屬線，導線等。連續柔性絲材與增塑劑層疊以制造復合材料部件。
而具體采用哪一種材料，則需要根據所需要實現的物理特性來決定，這些物理特性包括強度，剛度，柔韌性或硬度等。
若結構要求既有較大強度又有較大剛度時，則可選用比強度和比剛度均較高的碳纖維或硼纖維。
3）樹脂的選擇
要求基體材料能在結構使用溫度范圍內正常工作。
要求基體材料具有一定的力學性能。
此前，樹脂基復合材料的增強體一直被玻璃纖維和硼纖維壟斷。相較玻璃纖維和硼纖維，碳纖維作為增強體，性價比更佳。
圖7 加利·福特纖維態石墨的發明專利
1964年，衛斯理·沙拉蒙（Wesley A.
現代復合材料的誕生，催生了人類對高性能纖維的需求，自玻璃纖維之后，硼纖維、碳纖維相繼被寄予厚望，最終碳纖維以其高比強度、高比模量、工藝成熟度高而被廣泛關注。
早期發展出的現代復合材料，由于性能相對較低、生產量大、使用面廣，被稱之為常用復合材料。后來隨著高技術發展的需要，在此基礎上又研發出了高性能的先進復合材料。
復合材料的發展迅速，其地位也非常重要，對于航空強國來講，尤其具有戰略價值。
現代復合材料的誕生，催生了人類對高性能纖維的需求，自玻璃纖維之后，硼纖維、碳纖維相繼被寄予厚望，最終碳纖維以其高比強度、高比模量、工藝成熟度高而被廣泛關注。
早期發展出的現代復合材料，由于性能相對較低、生產量大、使用面廣，被稱之為常用復合材料。后來隨著高技術發展的需要，在此基礎上又研發出了高性能的先進復合材料。
復合材料的發展迅速，其地位也非常重要，對于航空強國來講，尤其具有戰略價值。
