10复合材料.ppt

14 复合材料性能及成型技术 14.1.定义： 复合材料(Composite materials)，是以一种材料为基体(Matrix)，另一种材料为增强体(reinforcement)组合而成的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。 复合材料结构 复合材料结构 复合材料结构 14.3. 复合材料的特性 聚合物基复合材料（纤维-树脂复合材料 Fiber Reinforced Polymer or Fiber Reinforced Composite）是复合材料中发展最迅速、应用最广泛的一类复合材料 由表1-2可见：FRC的密度约为钢的1/5，铝的1/2 比模量：高模量碳纤维/环氧复合材料为钢的5倍， 铝合金的4倍，钛合金的3.5倍 作用：在强度和刚度相同的情况下，结构质量可以减轻，或尺寸减小。这在节省能源，提高构件的使用性能方面，是现有其他材料所不能比拟的。 另外：其他基体的复合材料，凡是用作结构材料的，其比强度，比模量大都比原来单一的基体材料高得多。 (5) 耐疲劳性能好： 疲劳破坏的种类不同： 金属 突发性破坏 极限30%~50% 聚合物基复合材料 有预兆破坏 极限70%~80% 14.5 聚合物基符合材料的成型工艺 （1）手糊成型工艺--湿法铺层成型法； （2）喷射成型工艺； （3）树脂传递模塑成型技术; （4）袋压法（压力袋法）成型； （5）真空袋压成型； （6）热压罐成型技术； （7）液压釜法成型技术； （8）热膨胀模塑法成型技术； （9）夹层结构成型技术； （10）模压料生产工艺； （11）ZMC模压料注射技术； （12）模压成型工艺； （13）层合板生产技术； 缠绕工艺流程图 纱团 集束 胶液配制 浸　胶 烘干 络纱 胶纱纱绽 张力控制 纵、环向缠绕 芯模 纵、环向缠绕 张力控制 加热粘流 固化 脱模 打模喷漆 成品 湿法缠绕成型工艺 干法缠绕成型工艺 　　利用连续纤维缠绕技术制作复合材料制品时，有两种不同的方式可供选择： 　　一是将纤维或带状织物浸树脂后，再缠绕在芯模上； 　　二是先将纤维或带状织物缠好后，再浸渍树脂。 　　目前普遍采用前者。 　　缠绕机类似一部机床，纤维通过树脂槽后，用轧辊除去纤维中多余的树脂。 　　为改善工艺性能和避免损伤纤维，可预先在纤维表面徐覆一层半固化的基体树脂，或者直接使用预浸料。 　　纤维缠绕方式和角度可以通过机械传动或计算机控制。 　　缠绕达到要求厚度后，根据所选用的树脂类型，在室温或加热箱内固化、脱模便得到复合材料制品。 　　利用纤维缠绕工艺制造压力容器时，一般要求纤维具有较高的强度和模量，容易被树脂浸润，纤维纱的张力均匀以及缠绕时不起毛、不断头等。　　 呼吸器气瓶 爬 梯 保龄球 旅游帐篷 （14）卷制管成型技术；（15）纤维缠绕制品成型技术；（16）连续制板生产工艺；（17）浇铸成型技术；（18）拉挤成型工艺；（19）连续缠绕制管工艺；（20）编织复合材料制造技术；（21）热塑性片状模塑料制造技术 及冷模冲压成型工艺；（22）注射成型工艺；（23）挤出成型工艺；（24）离心浇铸制管成型工艺；（25）其它成型技术。 (1)手糊成型工艺 　　手糊成型工艺是复合材料最早的一种成型方法，也是一种最简单的方法，其具体工艺过程如下： 　　首先，在模具上涂刷含有固化剂的树脂混合物，再在其上铺贴一层按要求剪裁好的纤维织物，用刷子、压辊或刮刀压挤织物，使其均匀浸胶并排除气泡后，再涂刷树脂混合物和铺贴第二层纤维织物，反复上述过程直至达到所需厚度为止。 　　然后，在一定压力作用下加热固化成型（热压成型）或者利用树脂体系固化时放出的热量固化成型（冷压成型），最后脱模得到复合材料制品。其工艺流程如下图所示： 模具准备 涂脱模剂 手糊成型 树脂胶液配制 增强材料准备 固化 脱模 后处理 检验 制品 手糊成型工艺流程图 　　为了得到良好的脱模效果和理想的制品，同时使用几种脱模剂，可以发挥多种脱模剂的综合性能。 手糊成型工艺优点 　　①不受产品尺寸和形状限制，适宜尺寸大、批量小、形状复杂产品的生产； 　　②设备简单、投资少、设备折旧费低。 　　 ③工艺简单； 　　④易于满足产品设计要求，可以在产品不同部位任意增补增强材料 　　⑤制品树脂含量较高，耐腐蚀性好。 手糊成型工艺缺点 　　① 生产效率低，劳动强度大，劳动卫生条件差。 　 ②产品质量不易控制，性能稳定性不高。 　 ③产品力学性能较低。 2．模压成型工艺 　　模压成型工艺是一种古老的技术，早在20世纪初就出现