材料成型与工艺5-.ppt

@ 2011 Fujian University of Technology. Department of Machine electrical. Industrial design specialty. 产品造型材料及工艺 第五章 复合材料性能及工艺 第五章 复合材料的性能及加工技术 5.1 复合材料概述 5.2 复合材料的分类 5.3 常用的复合材料 5.4 复合材料的成型工艺 5.1 复合材料概述 一、复合材料概念 复合材料是由两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。其中一种做为基体，另外材料做为增强剂。 特点： 1. 复合材料的组分是多种多样的; 2. 复合后的性能可以极大的弥补单一材料的性能和缺点，并非组分材料之间性能的简单相加，即通过对原材料的选择、各组分分布设计和工艺条件的保证等，使原组分材料优点互补，因而呈现了出色的综合性能，从而合理的满足使用需求 高分子复合材料组成： 1、增强剂。为具有高强度、高模量、耐温的纤维及织物，如玻璃纤维、碳纤维、氮化硅晶须、硼纤维及以上纤维的织物。 2、基体材料。主要是起粘合作用的胶粘剂，如环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺、不饱合聚酯树脂等热固性树脂及苯乙烯、聚丙烯等热塑性树脂。 高分子复合材料特点： 复合材料具有质量轻，较高的比强度、比模量、较好的延展性、抗腐蚀、导热、隔热、隔音、减振、耐高(低)温，独特的耐烧蚀性、透电磁波，吸波隐蔽性、材料性能的可设计性、制造的灵活性和易加工性等特点，被大量地应用到航空航天等军事领域中，是制造飞机、火箭、航天飞行器等军事武器的理想材料。 1997年服役，是目前世界性 能最佳的制空战机之一，55%机身采用高強度、低重量的复合材料，单价超过2亿美元 美国F-22战机 在卫星和宇航器上的应用 飞行器的减重的作用效果和飞行速度有关，飞行速度越快，每减重一克，或者一公斤，所取得的效益就越大。 我国在“风云二号气象卫星”及“神舟”系列飞船上均采用了碳/环氧ACM做主承力构件，大大减轻了整星的质量，降低了发射成本。 5.2 复合材料的分类 一、结构复合材料 以其力学性能为工程所用。主要用作承力和次承力结构，质量轻、强度和刚度高，且能耐受一定温度，在某种情况下还要求有膨胀系数小、绝热性能好或耐介质腐蚀性能好等其他性能。 二、功能复合材料 以其声、光、电、热、磁等物理特性为工程所用。 种类繁多且容易与结构复合材料结合，达到功能上的复合并得到广泛应用。 例：隐身飞机蒙皮材料就是集隐身(绝热、隔音、阻燃等) 和结构于一体的复合材料。 航天飞机前缘：利用功能复合材料的热学性质，具有耐烧蚀、防热、阻燃等性能。 航天飞机 三、新型增强体的品种 顾名思义，增强体在复合材料中起着增加强度、改善性能作用的组分。复合材料用增强体的品种很多，其中广泛应用的纤维状增强体品种在表中列举。 注：通常将热固性玻璃钢简称玻璃钢。 冰酒桶 热塑性树脂 铅笔盒 PMMA树脂 5.3 常用复合材料 一、玻璃纤维复合材料 玻璃纤维增强材料即玻璃钢，是一种重要的工业造型原料。 1. 热塑性玻璃钢 是以玻璃纤维为增强剂和以热塑性树脂为粘结剂制成的复合材料。 主要特点： （1）提高拉伸、压缩、弯曲等机械强度及弹性模量、改善蠕变性能； （2）提高热变形温度； （3） 降低吸水率，增加尺寸稳定性； （4） 改善热导率； （5） 降低膨胀系数； （6） 提高硬度； （7） 抑制应力开裂； （8） 阻滞燃烧性； （9） 改善电性能。 玻璃钢景观雕塑 玻璃纤维增强尼龙：刚度、强度和减摩性好，可代替有色金属制造轴承、轴承架、齿轮等精密机械零件,也应用在制造电工部件和汽车上的仪表盘、前后灯等。 汽车仪表盘 汽车灯 玻璃纤维增强苯乙烯类树脂：广泛应用于汽车内装制品，收音机壳体、磁带录音机底盘、照相机壳、空气调节器叶片等部件。 照相机外壳 2. 热固性玻璃钢 简称玻璃钢，是以玻璃纤维为增强剂和以热固性树脂为粘和剂制成的复合材料。热固性树脂常用的为酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯和有机硅树脂等四种。酚醛树脂出现最早，环氧树脂性能较好，应用较普遍。 主要缺点： （1）刚性较差； （2）受有机树脂耐热性的限制，只能在300℃以下使用； （3）抗疲劳韧性相对较低； （4）易老化和产生蠕变。 主要优点： （1）有高的比强度； （2）具有良好的电绝缘性和绝热性； （3）腐蚀性化学介质都具有稳定性； （4）根据需