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摘要：復(fù)合材料是由兩種或兩種以上的不同性能、不同狀態(tài)的組分材料，通過復(fù)合工藝組合而成的一種多相材料。它既保留
原組分材料主要特色，又通過復(fù)合效應(yīng)獲得原組分所不具備的性能。本文主要介紹了復(fù)合材料及其切削加工。
復(fù)合材料由基體相（環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯、呋喃樹脂、聚酰亞胺、有機(jī)硅樹脂及高性能熱塑性樹脂等）、增強(qiáng)相（玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、碳化硅纖維、氧化鋁纖維、晶須及芳綸等）和界面相（聚合物基復(fù)合材料界面、金屬基復(fù)合材料界面及陶瓷基復(fù)合材料界面等）組成。
1.復(fù)合材料的分類
（1）按增強(qiáng)體的幾何形態(tài)分。①連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，包括單向纖維、無緯布、二維織物、多向編織和混雜復(fù)合材料。②短纖維復(fù)合材料，如晶須和無規(guī)則短纖維混合復(fù)合材料。③顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料，可分為彌散增強(qiáng)復(fù)合材料（粒徑0.01～0.1μm）和粒子增強(qiáng)復(fù)合材料（粒徑0.01～0.1μm）。④薄片增強(qiáng)復(fù)合材料，其增強(qiáng)體為長(zhǎng)與寬相近似的薄片。
（2）按增強(qiáng)纖維種類分。①玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。②有機(jī)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（芳香族聚酰胺纖維、芳香族聚酯纖維和高強(qiáng)度聚烯烴纖維等）。③碳纖維復(fù)合材料。④金屬纖維復(fù)合材料（鎢纖維、不銹鋼絲等）。⑤陶瓷纖維（氧化鋁、碳化硅及碳化硼等纖維）。
（3）按基體材料分。①聚合物基復(fù)合材料PMC，有機(jī)聚合物（熱固性和熱塑性樹脂及橡膠）。②金屬基復(fù)合材料MMG，如鋁基、鈦基和銅基復(fù)合材料。③無機(jī)非金屬?gòu)?fù)合材料CMC、陶瓷材料（玻璃、水泥和碳等）。
（4）按材料使用功能分。①結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，主要用作支撐結(jié)構(gòu)使用。②功能復(fù)合材料，它具有某種物理化學(xué)特性，如聲、光、電、熱、磁、耐腐蝕、阻尼、摩擦或換能等。
2.聚合物基復(fù)合材料的性能特點(diǎn)
（1）比強(qiáng)度、比模量高（見附表）。
（2）耐疲勞性好，破損安全性高。大多金屬材料的疲勞強(qiáng)度極限是拉伸強(qiáng)度的30%～50%，而碳纖維/環(huán)氧復(fù)合材料是70%～80%。而破損斷裂不會(huì)像金屬那樣突然發(fā)生，在短期內(nèi)不會(huì)失去承載能力。
（3）阻尼減振性好。吸收振動(dòng)能量使振動(dòng)阻尼很高。
（4）具有多功能性。瞬時(shí)耐高溫、耐燒蝕好、電絕緣性、高頻介電性好及良好的摩擦性能等。
（5）工藝性好。
3.金屬基復(fù)合材料的性能特點(diǎn)
（1）高比強(qiáng)度和比模量，如碳纖維、硼纖維和碳化硅纖維等增強(qiáng)物，具有很高的強(qiáng)度和彈性模量。其強(qiáng)度可達(dá)3000～91000MPa，E=350000～450000，而密度只有1.85～3.4g/cm3。
（2）導(dǎo)熱、導(dǎo)電性好。有的比純金屬高，如石墨、金剛石纖維。
（3）熱膨脹系數(shù)小。當(dāng)石墨纖維含量達(dá)48%時(shí)，它的線膨脹系數(shù)為零。
（4）優(yōu)良的高溫性能。耐熱175～900℃。
（5）耐磨性能好。如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、剎車盤及活塞等。
（6）良好的疲勞性能和斷裂韌性。
（7）不吸潮、不老化且氣密性好。
4.陶瓷基復(fù)合材料的性能特點(diǎn)
它具有熔點(diǎn)高、密度低、抗氧化、抗腐蝕、耐高溫及耐磨損等特點(diǎn)。它的使用溫度可達(dá)1000～2000℃。
5.復(fù)合材料在航天航空工業(yè)中的應(yīng)用
主要用于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室絕熱殼體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)彈運(yùn)載火箭的間段結(jié)構(gòu)、液氫儲(chǔ)箱結(jié)構(gòu)、儀表艙結(jié)構(gòu)、導(dǎo)彈和衛(wèi)星整流罩結(jié)構(gòu)，導(dǎo)彈防熱材料以及衛(wèi)星各種結(jié)構(gòu)（碳纖維復(fù)合材料為代表的ACM先進(jìn)復(fù)合材料）。
在其他方面，如交通、建筑、造船、防腐、電子、軍械、體育和農(nóng)業(yè)及機(jī)械制造等領(lǐng)域。
6.復(fù)合材料的切削加工
由于復(fù)合材料的比強(qiáng)度、比彈性模量比金屬高許多倍，它的導(dǎo)熱系數(shù)為金屬的幾十、幾百分之一，它含有SiO2、碳化硅、碳化硼及陶瓷等高硬度的纖維或顆粒，加劇了刀具的磨損，加上樹脂較軟耐熱性差一些，切削速度高了易產(chǎn)生糊狀。所以要求刀具材料和刀具幾何參數(shù)相對(duì)合理，既要耐磨、鋒利，又要散熱條件好，才能有效地切斷纖維，達(dá)到合理的刀具壽命。
（1）刀具材料。①硬質(zhì)合金：YG類添加TaC或NbC超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金。②PCD和CVD刀具：它的硬度是硬質(zhì)合金的4～6倍，有很高的耐磨性（是硬質(zhì)合金的幾百倍），由于它耐磨，可以保持鋒利的刃口，有效地切斷纖維，所以加工質(zhì)量好。③PCBN刀具：它的硬度可達(dá)9000HV，耐磨也極高。
（2）刀具幾何參數(shù)。γ0=0°～5°，α0=10°～15°，κr=30°～60°，rε=0.4～1.2mm；螺紋刀具γp=15°～20°；鉆頭2φ=60°～80°。
（3）切削用量。高速鋼刀具Vc=10～15m/min，硬質(zhì)合金刀具Vc=40～80m/min，PCD、CVD、PCBN刀具Vc=150～200m/min，f、ap無特殊要求。
（4）切削液。好不使用切削液。
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