复合材料工艺学

1. 复合材料是由两种或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

2. (1)按基体材料的类型分：金属基复合材料，聚合物基复合材料，无机非金属基复合材料

(2)按增强材料的种类分：玻璃纤维复合材料 ，碳纤维复合材料，有机纤维复合材料 ，金属纤维复合材料 ，陶瓷纤维复合材料 (3)按用途分：结构复合材料 ，功能复合材料

3. 结构复合材料是由基体、增强体和两者之间的界面组成，复合材料的性能则取决于增强体与基体的比例以及三个组成部分的性能

4.

5. RMC中聚合物基体的主要作用是： a.把纤维粘接在一起； b.分配纤维间的荷载； c.保护纤维不受环境影响。

6. 无机凝胶材料主要包括水泥、石膏、菱苦土和水玻璃等 7. 复合材料的增强体作用：增加强度、改善性能 8. 界面是复合材料的特征

9. 复合材料的增强体按其几何形状和尺寸主要有三种形式：颗粒、纤维和晶须。与之对应的增强机理可分颗粒增强原理、纤维增强原理、短纤维增强原理和颗粒与纤维混杂增强原理。 10. 颗粒增强原理分为： （1） 弥散增强原理：

承力：基体 弥散颗粒：阻碍位错 颗粒尺寸越小，体积分数越高，强化效果越好 （2） 颗粒增强原理：

承力：基体（主

复合材料工艺与设备复

习材料

-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

复合材料工艺与设备

增强纤维（CF,GF）的生产工艺与设备（表面处理工艺与设备）

玻璃纤维在生产过程中辅助材料的作用：浸润剂的种类，作用

种类：增强型浸润剂和纺织型浸润剂；

作用：1、润滑-保护作用；2、粘结-集束作用； 3、防止玻璃纤维表面静电荷的积累；4、为玻璃纤维提供进一步加工和应用所需要的特性；5、使玻璃纤维获得与基材有良好的相容性及界面化学结合或化学吸附等性能

C纤维生产工艺中，惰性气体和张力的作用

惰性气体作用：①保护新生产的纤维不受氧化②作为传热介质③排除裂解产物（非C元素）。

张力的作用：①使分子取向②使分子结构规整③产生轴向拉伸应力

增强纤维在表面处理工艺中的影响因素

玻璃纤维表面处理的影响因素：①处理剂的种类；②偶联剂的用量1~%；③处理方法（前处理法、后处理法、迁移法）；④烘焙温度与时间（偶联剂与GF的硅层结构的最佳结合程度）；⑤偶联剂溶液的配制（PH值的调节，一般用5%的氨水）。

手糊成型工艺与设备

手糊工艺的特点：优点：1、守护成型不受产品尺寸和形状的限制，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

复合材料工艺与设备复

习材料

-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

复合材料工艺与设备

增强纤维（CF,GF）的生产工艺与设备（表面处理工艺与设备）

玻璃纤维在生产过程中辅助材料的作用：浸润剂的种类，作用

种类：增强型浸润剂和纺织型浸润剂；

作用：1、润滑-保护作用；2、粘结-集束作用； 3、防止玻璃纤维表面静电荷的积累；4、为玻璃纤维提供进一步加工和应用所需要的特性；5、使玻璃纤维获得与基材有良好的相容性及界面化学结合或化学吸附等性能

C纤维生产工艺中，惰性气体和张力的作用

惰性气体作用：①保护新生产的纤维不受氧化②作为传热介质③排除裂解产物（非C元素）。

张力的作用：①使分子取向②使分子结构规整③产生轴向拉伸应力

增强纤维在表面处理工艺中的影响因素

玻璃纤维表面处理的影响因素：①处理剂的种类；②偶联剂的用量1~%；③处理方法（前处理法、后处理法、迁移法）；④烘焙温度与时间（偶联剂与GF的硅层结构的最佳结合程度）；⑤偶联剂溶液的配制（PH值的调节，一般用5%的氨水）。

手糊成型工艺与设备

手糊工艺的特点：优点：1、守护成型不受产品尺寸和形状的限制，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

第五章 复合材料成型工艺与特点

5.1 手糊、喷射成型技术与特点

5.1.1 手糊成型技术与特点

1) 手糊成型原理

手糊成型工艺是树脂基复合材料生产中最早使用和应用普遍的一种成型方法，它是指将纤维浸渍树脂后手工地铺层在模具上，黏结在一起然后固化的成型工艺。手糊成型技术很少受制品形状及大小的限制，模具费用低，对于那些品种多、生产量小的大型制品，手糊成型技术是非常适合的。

2) 手糊成型工艺的原材料

手糊成型工艺所用的原材料包括：增强材料、树脂和辅助材料。 （1）增强材料

手糊成型对增强材料的要求：①增强材料易于被树脂浸透；②有足够的形变性，能满足制品复杂形状的成型要求；③气泡容易扣除；④能够满足制品使用条件的物理和化学性能要求；⑤价格合理（尽可能便宜），来源丰富。

用于接触成型的增强材料有玻璃纤维及其织物，碳纤维及其织物，芳纶纤维及其织物等。其中常用的玻璃纤维增强材料有以下几种：无捻粗纱、无捻粗纱布、加捻布、短切玻璃纤维毡、玻璃纤维织物。

（2）基体材料

手糊成型工艺对基体材料的要求：①在手糊条件下易浸透纤维增强材料，易排除气泡，与纤维粘接力强；②在室温条件下能凝胶，固化，而且要求收缩小，挥发物少；③粘度适宜：一般为0.2～0.5Pa·s，不

浙江理工大学2008/2009学年第1学期试卷

专业 学号 成绩

一、选择题 1

、

PAN

基

碳

纤

维

一

般

为

????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????( ) (a) 高强度 (b) 高模量 (c) 特种碳纤维

2、碳纤维增强陶瓷基复合材料中，碳纤维的作用是???????????????????????????????????????????( )

(a) 增加强度 (b) 增加韧性 (c) 增加界面结合性能 3、水泥基复合材料中，需要对水泥的水灰比进行计算，如果需要配制28天抗压强度为40Mpa的水泥，用标号为425的新鲜水泥，则其水灰比为??????????????????????( )

(a) 0.5 (b) 0.48 (c) 0.52 (d) 都不对 4

、

CFRP

是

指

??????????????

复合材料

学号：13032120 姓名：陈孝山

随着航空航天科学技术的不断进步，促进了新材料的飞速发展，其中尤以先进复材料的发展最为突出。飞机用复合材料经过近40年的发展，已经从最初的非承力构发展到应用于次承力和主承力构件，可获得减轻质量20%～30%的显效果。目前进入成熟应用期，对提高飞机战术技术水平的贡献、可靠性、耐久性和维护性已无可疑，其设计、制造和使用经验已日趋丰富。迄今为止，战斗机使用的复合材料占所用1 料总量的30%左右，新一代战斗机将达到40%；直升机和小型飞机复合材料用量将到70%～80%左右，至出现全复合材料飞机。

日前，复合材料主要指有较高强度和模量的硼纤维、碳纤维、芳纶等增强的复合材料，耐高温的纤维增强陶瓷基复合材料，隐身复合材料，梯度功能复合材料等。航天航天制造材料要求质量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀，这些苛刻的条件，只有借助新材料技术才能解决。复合材料具有质量轻、较高的比强度、比模量、较好的延展性、抗腐蚀性、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、制备的灵活性和易加工性等特点，是制造飞机、火箭、航天飞行器等军事武器的理想材料。 复合材料的分类

现代复合材料按基体

复合材料

学号：13032120 姓名：陈孝山

随着航空航天科学技术的不断进步，促进了新材料的飞速发展，其中尤以先进复材料的发展最为突出。飞机用复合材料经过近40年的发展，已经从最初的非承力构发展到应用于次承力和主承力构件，可获得减轻质量20%～30%的显效果。目前进入成熟应用期，对提高飞机战术技术水平的贡献、可靠性、耐久性和维护性已无可疑，其设计、制造和使用经验已日趋丰富。迄今为止，战斗机使用的复合材料占所用1 料总量的30%左右，新一代战斗机将达到40%；直升机和小型飞机复合材料用量将到70%～80%左右，至出现全复合材料飞机。

日前，复合材料主要指有较高强度和模量的硼纤维、碳纤维、芳纶等增强的复合材料，耐高温的纤维增强陶瓷基复合材料，隐身复合材料，梯度功能复合材料等。航天航天制造材料要求质量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀，这些苛刻的条件，只有借助新材料技术才能解决。复合材料具有质量轻、较高的比强度、比模量、较好的延展性、抗腐蚀性、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、制备的灵活性和易加工性等特点，是制造飞机、火箭、航天飞行器等军事武器的理想材料。 复合材料的分类

现代复合材料按基体

复合材料

随着现在高科技的发展，对材料性能的要求也越来越高，单质材料很难满足各技术产业性能的综合要求及高指标要求。由于复合材料分别具有比强度和比模量高，化学稳定性优良，减摩、耐磨、自润滑性好，耐热性高，韧性和抗热冲击性高，导电和导热性优良等特点，因此受到了各国的高度重视。有些经过特殊设计的复合材料还具有耐烧蚀性、耐辐射性、耐蠕变性以及持殊的光、电、磁性能。这些优良的特性使复合材料在机械、汽车、化工、航空、建筑等领域得到了广泛的应用。复合材料已成为材料发展的必然趋势之一。

第一节 复合材料概论

1.1 复合材料的定义

复合材料是用经过选择的，含一定数量比例的两种或两种以上组元经过人工组合而成的有固定界面的具有特定性质的物质。

复合材料的组成材料虽然保持其相对独立性，但其性能却不是组成材料性能的简单加合，而是有较大改进。在复合材料中，通常有一相为连续相，称为基体；另一相为分散相，称为增强相（增强体）。分散相是以独立的形态分布在整个连续相中，两相之间存在着相界面。分散相可以是增强纤维，也可以是颗粒状或弥散的填料。

复合材料可以是一个连续物理相与一个连续分散相的复合，也可以是两个或者多个连续相与一个或多个分散相在连续相中的复合，复合后的产物为固

熔渗工艺制备金属基复合材料

前言

一般情况下,金属基复合材料中增强相与基体的复合需要借用外力,如压力铸造中熔体在外压驱使下进入多孔颗粒预制坯件。提供这类外力通常需要复杂工艺条件下的昂贵设备，制品在尺寸和形状上又有诸多限制。

熔体自发渗入颗粒预制坯件是一项制备金属基复合材料的古老工艺。熔渗就是熔体在无外力作用下，借助浸润现象导致的毛细管压力自发进入颗粒多孔预制坯件。熔体自发渗入并充满预制成所需要形状和尺寸的坯体，冷却凝固后获得颗粒在连续基体中均匀分布的复合材料。若组分间匹配得当、复合良好，可得到具有理想性能的复合材料。 1、浸润性与熔渗

浸润是固体表面上的气体被液体取代的过程，在一定的温度和压力下，液滴接触到固体表面时，浸润过程便开始。浸润推动力源于液、固体系统总的表面吉布斯自由能降低。

f=-κ??G=σsg-σLg-σLscosθ(t)

?r 式中：κ是含量纲的比例系数；r是液固圆形界面的半径；θ(t)是液滴的接触角。 液固界面的水平线与气液界面在0点的切线之间的夹角为θ，称为浸润角或接触角，见图1：

图1 固-液界面的浸润角示意图（或接触角）

σsg 、σLg和σLs分别是固气、液气及液固界面的表面张力。达到平衡时

复合材料习题

第一章

一、判断题：判断以下各论点的正误。

1、复合材料是由两个组元以上的材料化合而成的。（?） 2、混杂复合总是指两种以上的纤维增强基体。（?） 3、层板复合材料主要是指由颗料增强的复合材料。（?） 4、最广泛应用的复合材料是金属基复合材料。（?） 5、复合材料具有可设计性。（?）

6、竹、麻、木、骨、皮肤是天然复合材料。（?） 7、分散相总是较基体强度和硬度高、刚度大。（?） 8、玻璃钢问世于二十世纪四十年代。（?）

二、选择题：从A、B、C、D中选择出正确的答案。 1、金属基复合材料通常（B、D） A、以重金属作基体。 B、延性比金属差。 C、弹性模量比基体低。

D、较基体具有更高的高温强度。

2、目前，大多数聚合物基复合材料的使用温度为（B） A、低于100℃。 B、低于200℃。 C、低于300℃。 D、低于400℃。

3、金属基复合材料的使用温度范围为（B） A、低于300℃。 B、在350-1100℃之间。 C、低于800℃。 D、高于1000℃。

4、混杂复合材料（B、D）

A、仅指两种以上增强材料组成的复合材料。 B、是具有混杂纤维或颗粒增强的复合材料。 C、总被认为是两向编织的复合材料。 D、通常为多层复合材