纤维增强金属基复合材料中,重点研究碳纤维强化金属基复合材料。典型的碳纤维强化金属复合材料有:
碳纤维-银复合材料:电触头材料主要是以银作基体,要求具有良好的导电性、抗熔焊和耐磨损(电磨损)等性能。银-石墨、银-钨、银-氧化锌等,都是常用的触头材料,通常采用粉末冶金法把具有良好导电性、化学稳定性的组分(银)与高熔点、抗耐磨的组分配制并经烧结而成。而碳纤维不仅强度与弹性模量高,并且具备一定的导电导热性,可以延长材料的使用寿命。
实验人员通过实验对比了银-碳纤维、银-石墨、银-氧化锌的物理性能,从实验数据可见,含银量相等的银-碳纤维与银-石墨,在电阻率相同情况下,硬度要高很多,配对的动触头都采用银-氧化锌的情况下,银-碳纤维的点磨损远小于银-石墨。银-碳纤维与银-氧化锌相比,两者硬度相等,但银-碳纤维体积电阻率较小。
碳纤维-铜复合材料:碳纤维-铜复合材料因其既有铜的良导电、导热性能,又有碳纤维的自润滑、航模、低线胀系数等特点,从而应用于滑动电触头材料、电刷、电力半导体支管电极、集成电路散热板等方面,通过调节的碳纤维-铜复合材料热膨胀系数接近集成电路装置绝热板的热膨胀系数,相比一般的高传导材料,制成绝热板不易发生断裂。
碳纤维-铅复合材料:金属铅具有密度大、抗辐射、耐强酸腐蚀等特性,但力学性能偏低,而采用碳纤维增强纯铅可充分发挥碳纤维的强化作用。用碳纤维-铅复合材料制造蓄电池的板珊,可提高板珊强度、增加容量、减轻重量,很大程度上提高了蓄电池的性能。
碳纤维-铝复合材料:碳纤维-铝复合材料具有密度小、比强度高、比模量高、导电导热性好、耐高温等特点,用碳纤维-铝复合材料制成的构件重量轻、刚性好、可用最小的壁厚做成结构稳定的构件,提高设备容量和装载能力,可用于航天飞机、人造卫星、高性能飞机等方面,在很多领域特别是航天航空领域得到广泛应用。
纤维增强金属基复合材料是一类具有广泛应用前景的新型材料,其研究、开发、应用已取得了长足进步,因此加快纤维增强金属基复合材料的研究,对高新技术的发展和传统工业改造都将起到推动作用。