復(fù)合材料加強筋中使用鎢絲作為增強體，是一種結(jié)合了鎢絲高強度、高模量、耐高溫等特性與復(fù)合材料輕質(zhì)、可設(shè)計性強優(yōu)勢的高性能材料解決方案。以下是關(guān)于鎢絲在復(fù)合材料加強筋中應(yīng)用的詳細分析：
一、鎢絲的核心優(yōu)勢
1. 超高強度與模量
鎢絲的抗拉強度可達3000-5000 MPa，彈性模量約400 GPa，遠高于常見金屬（如鋁、鋼）和聚合物基體，能顯著提升復(fù)合材料的承載能力。
2. 耐高溫性能
鎢的熔點高達3410℃，在高溫環(huán)境下（如航空發(fā)動機、火箭噴管）仍能保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，而傳統(tǒng)碳纖維或玻璃纖維在高溫下易氧化或軟化。
3. 抗輻射與耐腐蝕
鎢對輻射（如γ射線、中子）具有高屏蔽性，且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，適用于核工業(yè)、深海探測等極端環(huán)境。
4. 導(dǎo)電與導(dǎo)熱性
鎢絲導(dǎo)電性優(yōu)異（電阻率約5.6×10?? Ω·m），可用于需要電磁屏蔽或熱管理的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)（如雷達罩、電子封裝）。
二、鎢絲在復(fù)合材料中的應(yīng)用形式
1. 連續(xù)纖維增強
結(jié)構(gòu)：鎢絲以連續(xù)長纖維形式嵌入基體（如金屬、陶瓷或聚合物），形成單向或多向鋪層。
應(yīng)用：航空發(fā)動機葉片、火箭噴管喉襯、核反應(yīng)堆屏蔽材料等。
優(yōu)勢：最大化利用鎢絲的軸向強度，實現(xiàn)各向異性設(shè)計。
2. 短纖維或晶須增強
結(jié)構(gòu)：鎢絲切割成短段或制成晶須，隨機分散在基體中。
應(yīng)用：耐磨涂層、高溫密封件、電子器件散熱基板等。
優(yōu)勢：降低成本，改善基體韌性，同時保留部分增強效果。
3. 編織結(jié)構(gòu)增強
結(jié)構(gòu)：鎢絲編織成二維或三維織物，與基體復(fù)合。
應(yīng)用：柔性防熱罩、可變形結(jié)構(gòu)（如衛(wèi)星太陽能電池板支架）。
優(yōu)勢：結(jié)合鎢絲的強度與織物的柔韌性，適應(yīng)復(fù)雜形狀需求。
三、典型應(yīng)用場景
1. 航空航天領(lǐng)域
發(fā)動機熱端部件：鎢絲增強鎳基或鈷基高溫合金，用于渦輪葉片、燃燒室襯套，承受高溫（>1000℃）和高速氣流沖刷。
輕量化結(jié)構(gòu)：鎢絲/碳纖維混雜增強聚合物基復(fù)合材料，用于飛機次承力結(jié)構(gòu)，平衡強度與重量。
2. 核工業(yè)
中子吸收材料：鎢絲與硼化物復(fù)合，用于核反應(yīng)堆控制棒或屏蔽層，吸收中子并防止輻射泄漏。
耐腐蝕容器：鎢絲增強鎢合金或陶瓷基復(fù)合材料，用于儲存放射性廢料。
3. 電子與能源
高功率電子器件：鎢絲增強氮化鋁（AlN）或氧化鋁（Al?O?）基板，提升散熱效率，延長器件壽命。
電池電極：鎢絲骨架增強鋰離子電池負極材料，提高導(dǎo)電性和循環(huán)穩(wěn)定性。
