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纤维复合材料及其制造方法 沈燕 高材101 051006122 聚合物基复合材料 聚合物基复合材料（PMC）是以有机聚合物（主要为热固性树脂、热塑性树脂及橡胶）为基体，连续纤维为增强材料组合而成的。聚合物基体材料虽然强度低，但由于其粘接性能好，能把纤维牢固地粘接起来，同时还能使载荷均匀分布，并传递到纤维上去，并允许纤维承受压缩和剪切载荷。而纤维的高强度、高模量的特性使它成为理想的承载体。纤维和基体之间的良好的结合，各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求，充分展示各自的优点，并能实现最佳结构设计、具有许多优良特性。 分类 实用PMC通常按两种方式分类。一种以基体性质不同分为热固性树脂基复合材料和热塑性树脂基复合材料；另一种按增强剂类型及在复合材料中分布状态分类。如：玻璃纤维增强热固性塑料(俗称玻璃钢)、短切玻璃纤维增强热塑性塑料、碳纤维增强塑料、芳香族聚酰胺纤维增强塑料、碳化硅纤维增强塑料、矿物纤维增强塑料、石墨纤维增强塑料、木质纤维增强塑料等。这些聚合物基复合材料具有上述共同的特点，同时还有其本身的特殊性能。通常意义上的聚合物基复合材料一般就是指纤维增强塑料。 性能特点 比强度大，比模量大 耐疲劳性能好 减震性好 工艺性好 比强度大，比模量大 比强度和比模量是度量材料承载能力的一个指标，比强度越高，同一零件的自重越小；比模量越高，零件的刚性越大。复合材料的比强度和比模量都比较大，例如碳纤维和环氧树脂组成的复合材料，其比强度是钢的七倍，比模量比钢大三倍。 耐疲劳性能好 疲劳破坏是材料在变载荷作用下，由于裂纹的形成和扩展而形成的低应力破坏。聚合物复合材料疲劳破坏总是从纤维的薄弱环节开始，逐渐扩展到结合面上，破坏前有明显的预兆，而且纤维与基体的界面能阻止裂纹的扩展。大多数金属材料的疲劳强度极限是其抗拉强度的20％-50％，而碳纤维/聚酯复合材料的疲劳极限可为其抗拉强度的70％-80％。 减振性好 许多机器和设备如汽车、动力机械等的振动问题十分突出，而复合材料的减振性能好。原因是纤维增强复合材料比模量大，则自振频率高，可避免产生共振而引起的早期破坏。另外纤维与界面吸振能力强，故振动阻尼性好，即便发生振动也会很快衰减。 有很好的加工工艺性 连续纤维增强的聚合物基复合材料具有优良的工艺性能，可以通过手糊成型、缠绕成型和拉挤成型等复合材料特有的工艺方法制造制品。它能满足各种类型制品的制造需要，特别适合于大型制品、形状复杂、数量少制品的制造。 聚合物基复合材料的制造方法 聚合物基复合材料的制造把复合材料的制造和产品的制造融合为一体。 根据增强体和基体材料种类的不同，需要应用不同的制造工艺和方法。 1 碳纤维和基体的选择 1.1 碳纤维的选择 1.1.1 碳纤维的制备方法 1.2 基体树脂的选择 1.2.1 基体树脂的特点: 2 预成形体 以多维编织为主 3 制备工艺 3.1.1 原理 易挥发的烃如甲烷、丙烷、苯和其它低相对分子质量碳化合物通过热解沉积在热的基体表面的孔隙中，以达到致密化目的 3.1.3 工艺特点 3.3 自烧结性焦烧结法 以残碳率高的自烧结性焦为基体，不用粘结剂，工艺不需致密化处理 4 性能 4.1 力学性能 4.2 热物理性能 C/C复合材料的热膨胀系数是金属材料的 1／10一1／5，并能在剧变的温度条件下保持相对的尺寸稳定，特别适用于温度变化特大的太空环境 C/C复合材料的导热系数比较高 比热比较大，但热膨胀系数和摩擦因数较小，是理想的高级制动刹车材料。 4.3 化学稳定性 常温下化学稳定性好，但耐热氧化性能差 定义 混杂纤维复合材料是指两种或两种以上纤维混杂增强一种基体构成的复合材料 混杂纤维复合材料的特性 a．冲击强度和断裂韧性显著提高 功能复合材料 生物体复合材料 智能复合材料 纳米复合材料 功能复合材料 功能复合材料是指除具有良好的力学性能外，还同时具备某种其他特殊性能的复合材料。它一般是通过力学性能与其他性能进行材料设计与复合，以期产生特殊功能。 功能复合材料分类 导电复合材料：主要是指复合型导电高分子材料，将聚合物与各种导电物质通过一定方式构成。 磁性复合材料：将各种磁粉与树脂集体均匀混合，经过压铸或者注射成型制得的一种磁性复合体。 压电复合材料：一种换能材料，即给材料施加一定的外应力，材料相应产生一定电荷，反之，给材料施加一定电压，材料产生变形。 摩擦功能复合材料 含能复合材料 隐身复合材料 电磁屏蔽复合材料 抗声纳复合材料 抗X射线辐射复合材料 生物体复合材料 满足要求： 化学性质稳定，不会因为与生物组织接触而发生变化 生物适应性好，包括组织适应性和血液适应性，不产生