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金属合金材料与纤维组成复合材料有哪些特殊性能

金属合金材料与纤维组成混合层板在许多工业上有非常重要作用,由交替层的金属合金材料和纤维增强聚合物复合材料组成,显示出在重量敏感、疲劳和断裂关键部件中的应用潜力。目前的变体包括使用金属合金材料和芳纶或玻璃纤维的铝基层压板和使用钛合金材料薄片和碳纤维的钛基层压板。与树脂-纤维复合材料一样,复合材料的力学性能与纤维取向有关。

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金属合金材料组成复合材料与碳/环氧复合材料相比,这种复合材料层合板具有可塑性强、残余应力可控、材料成本低、适用于标准金属加工和修复等优点。外层金属合金材料层起着防潮和抗冲击损伤的作用。与整体铝或钛合金相比,复合材料具有优异的疲劳性能。疲劳性能的改善是由于载荷从金属层转移到更强的,不间断的纤维,桥梁前进的裂缝和抑制进一步开放。


金属合金材料组成混合材料层合板在飞机上的潜在应用包括下翼蒙皮、机身蒙皮、撕裂带和尾翼结构。由于叠层材料表现出的振动阻尼能力超过了单片材料,因此涉及声疲劳问题的应用是令人鼓舞的。混合层压板材料在设计上具有相当大的灵活性,可以改变堆叠顺序、层数和纤维取向。

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金属合金材料中的铝复合材料层合板方面的开发工作已经进行了10多年,部分航空航天公司已经用金属合金材料与纤维组成复合材料制造了一些原型部件,并正在进行测试评估。国外一些军用运输机的后货舱门是用铝复合材料层板制造的产品中最大的主要结构部件。由于铝基复合材料层合板的成功,利用高强度石墨纤维开发钛合金复合层合板的优点的工作正在进行中。


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