复合材料及其成型技术演示文稿
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复合材料制备的技术讲义模压成型实例ppt课件
火箭发动机喷管耐热内衬原材料性能指标
产地 北京251厂 陕西玻璃纤维总厂 吉林碳素纤维厂
游离酚 （%） 11.22 SiO2含量 （%） ≥ 96 含碳量 （%） 精选ppt≥课件92
主要性能指标 固体含量 （%） 98.09% 径向强力 （N/mm） 486/25 径向强力 （N/mm） 800/25
精选ppt课件
3
4.3 模压成型工艺过程 （1）模压工艺流程
模压料计量、预热或预压
冷模具
模具预热
涂脱模剂
嵌件放置
加模压料
合模
模具清理
脱模
保压固化
排气
后处理
精选ppt课件
4
①模压料预热目的 ➢提高物料流动性，可预压成型，便于装模； ➢去除物料中大部分的水分和挥发物，提高制品性能； ➢降低模压压力，减少对型腔的磨损，延长模具的使用寿命；
模具预热
制
品
装模，初始压力 制
备
成型压力，保温2h
胶液配精置选ppt课件
脱模，修整
23
6、模压工艺参数确定 （根据树脂的放热曲线） 616＃氨酚醛树脂DTA曲线特征温度
固化过程 编号
峰始温度/℃ 峰顶温度/℃
1
87
145
2
89
147
3
85
143
4
90
148
平均
88
146
结束温度/℃ 180 180 180 180 180
温度，也不易成型结构复杂的制品。因此，应根据模压料的流动性能
来选定合适的工艺参数。
精选ppt课件
15
（3）防眩板模压工艺参数的确定
防眩板各部位的厚度不一。根部厚度最大，为10mm。两边厚度次 之，为6mm。中间厚度最薄，仅为3mm。制品属薄壁结构，形状较为复 杂。当防眩板用铁架、螺栓固定竖立后，作为一种悬臂梁受力构件， 要求制品具有较好的抗折强度和弹性，以满足使用要求。从制品性能、 结构和形状要求来看，采用较大的成型压力和较高的成型温度是较理 想的。压力大，温度高，有利于提高制品的强度，且容易成型薄壁制 品。模温高，与固化放热峰的温差就大，制品的表面质量较好。考虑 到模压料的性能与生产效率，合适的保温时间是非常重要的。保温时 间太短，制品有可能固化不完全；保温时间过长，生产效率低。
复合材料PPT课件
前景
随着科技的不断进步和环保意识的提高，未来复合材料将 更加注重环保、可再生、高性能等方向的发展，同时其在 智能制造、新能源等领域的应用也将不断拓展。
02
CATALOGUE
复合材料的组成与结构
基体材料
01
02
03
定义
基体材料是复合材料中连 续相，起粘结、保护增强 材料并传递载荷到增强材 料上的作用。
生物相容性
某些复合材料具有良好的生物相容性 ，可用于医疗器械、人体植入物等领 域。
05
CATALOGUE
复合材料的应用实例
航空航天领域应用
飞机结构
复合材料用于制造飞机机翼、机身和尾翼等结构部件，具 有轻质高强、耐腐蚀、耐疲劳等优点，可提高飞行器的性 能和燃油经济性。
航天器结构
复合材料在航天器结构中也有广泛应用，如卫星、火箭和 空间站等，其轻质高强的特性有助于减轻发射重量和提高 有效载荷。
美观、舒适、环保等特点。
03
动力系统
复合材料可用于制造汽车发动机罩、进气歧管等动力系统部件，具有优
异的耐高温性能和力学性能。
建筑领域应用
建筑结构
复合材料可用于制造建筑结构中的梁、板、柱等承重部件，具有轻质高强、耐腐蚀、耐疲 劳等优点，有助于提高建筑物的抗震性能和耐久性。
建筑装饰
复合材料也可用于制造建筑装饰材料，如墙板、吊顶、隔断等，具有美观、环保、易安装 等特点。
某些复合材料在受到冲击时能 够吸收大量能量，表现出良好
的抗冲击性能。
物理性能
低密度
相对于金属材料，复合材料通常具有较低的 密度，有利于实现轻量化设计。
优异的电绝缘性
某些复合材料具有极佳的电绝缘性能，适用 于电气和电子设备。
随着科技的不断进步和环保意识的提高，未来复合材料将 更加注重环保、可再生、高性能等方向的发展，同时其在 智能制造、新能源等领域的应用也将不断拓展。
02
CATALOGUE
复合材料的组成与结构
基体材料
01
02
03
定义
基体材料是复合材料中连 续相，起粘结、保护增强 材料并传递载荷到增强材 料上的作用。
生物相容性
某些复合材料具有良好的生物相容性 ，可用于医疗器械、人体植入物等领 域。
05
CATALOGUE
复合材料的应用实例
航空航天领域应用
飞机结构
复合材料用于制造飞机机翼、机身和尾翼等结构部件，具 有轻质高强、耐腐蚀、耐疲劳等优点，可提高飞行器的性 能和燃油经济性。
航天器结构
复合材料在航天器结构中也有广泛应用，如卫星、火箭和 空间站等，其轻质高强的特性有助于减轻发射重量和提高 有效载荷。
美观、舒适、环保等特点。
03
动力系统
复合材料可用于制造汽车发动机罩、进气歧管等动力系统部件，具有优
异的耐高温性能和力学性能。
建筑领域应用
建筑结构
复合材料可用于制造建筑结构中的梁、板、柱等承重部件，具有轻质高强、耐腐蚀、耐疲 劳等优点，有助于提高建筑物的抗震性能和耐久性。
建筑装饰
复合材料也可用于制造建筑装饰材料，如墙板、吊顶、隔断等，具有美观、环保、易安装 等特点。
某些复合材料在受到冲击时能 够吸收大量能量，表现出良好
的抗冲击性能。
物理性能
低密度
相对于金属材料，复合材料通常具有较低的 密度，有利于实现轻量化设计。
优异的电绝缘性
某些复合材料具有极佳的电绝缘性能，适用 于电气和电子设备。
复合材料的成型工艺课件
注射成型工艺
注射成型工艺是将热塑性或热固 性复合材料加热至熔融状态，然 后通过注射机将其注入模具中，
冷却后脱模得到制品的工艺。
该工艺适用于制备大型、结构复 杂的制品，如家电外壳、汽车零
部件等。
注射成型工艺具有生产效率高、 自动化程度高等优点，但模具成 本较高，且对材料性能要求较高
。
层压成型工艺
层压成型工艺是将多层复合材料叠合 在一起，然后在压力和温度作用下使 其粘合在一起并成型的一种工艺。
随着科技的发展，对复合材料的 性能要求越来越高，复合材料成 型工艺正朝着高性能化的方向发
展。
智能化
智能化成型工艺能够提高生产效率 和产品质量，是复合材料成型工艺 的重要发展方向。
绿色化
环保意识的提高，对复合材料的生 产过程中的环保要求也越来越高， 绿色化成型工艺成为未来的发展趋 势。
复合材料成型工艺面临的挑战
。
体育器材领域的应用实例
总结词
轻量、高强度、耐用
VS
详细描述
体育器材领域也是复合材料应用的重要领 域，如滑雪板、羽毛球拍、自行车车架等 。这些应用主要得益于复合材料的轻量、 高强度和耐用等特性，能够提高运动器材 的性能和寿命。
05
复合材料成型工艺的发展趋势与挑战
复合材料成型工艺的发展趋势
高性能化
热压成型工艺的原理与特点
热压成型工艺原理
热压成型是利用热塑性复合材料的热塑性，在加热、加压条 件下，将材料加热至熔点或软化点，然后在压力作用下使材 料塑性变形并贴合在模具表面，冷却固化后形成所需形状的 制品。
热压成型特点
热压成型工艺具有生产效率高、制品尺寸精度高、表面质量 好等优点，适用于生产形状复杂、尺寸精度要求高的复合材 料制品。
复合材料的成型工艺ppt课件
第二节 金属基复合材料(MMC)成形工艺
一、固态法
1.扩散黏结法(Diffusion Bonding) 如图9-2所示，扩散黏结是一种在较长时间、
较高温度和压力下，通过固态焊接工艺，使同类 或不同类金属在高温下互扩散而黏结在一起的工 艺方法。
2.形变法(Plastic Forming) 形变法就是利用金属具有塑性成型的工艺特点
2.复合材料的特点
(1)比强度和比刚度高 (2)抗疲劳性好 (3)高温性能好 (4)减振性能好 (5)断裂安全性高 (6)可设计性好
为 了 规 范 事 业单位 聘用关 系，建 立和完 善适应 社会主 义市场 经济体 制的事 业单位 工作人 员聘用 制度， 保障用 人单位 和职工 的合法 权益
第一节 复合材料简述
四 、 复 合 材 料 的 失 效 (Failure of Composite)
复合材料的失效一般是指其疲劳破坏过程。
1.制造加工损伤
此种损伤产生初始缺陷。，它包括：纤维铺设不 均，扭结、死扣等，树脂不均；纤维切断、错排； 固化不足；有孔隙、气泡；材质污染等。
2.使用引起的损伤
此种损伤导致缺陷发展。它包括：树脂裂纹或老 化；分层；纤维断裂；振动较大导致的纤维断裂； 温度变化较大；机加工产生内应力；碰撞等。
二、复合材料用原料
1.增强材料
(1)碳纤维(Carbon Fiber) (2)硼纤维(Boron Filament) (3)芳纶(Aramid Ring) (4)玻璃纤维(Glass Fiber) (5)碳化硅纤维(Silicon Carbide Fiber) (６)晶须(Whisker)
2.基体材料
3）基体能够很好地保护纤维表面，不产生表面 损伤、不产生裂纹。
第七章 复合材料及其成形
第一次批量应用碳纤维的2003款Dodge
Viper车
A380空中客车（2005年）
波音787（2006年）
波音在787项目中通过大幅度提高复合材料 在机体结构中的用量，采用先进的发动机、新型 航电和电气系统，使波音787的燃油消耗和座 英里成本比现有飞机分别降低20%和10%； 复合材料除能减轻结构重量和减少结构疲劳外， 还为旅客提供了更大的客舱视窗和更利于健康的 乘坐环境等。
树脂、排除气泡。多次重复以上步骤层层铺
贴，直至所需层数，然后固化成形，脱模修整
获得坯件或制品。
手糊成形工艺流程：
②特点：
a. 工艺简单，生产成本低；
b. 制品的形状和尺寸不受限制，适于多品种、
小批量生产；
c. 生产效率低，劳动条件差且劳动强度大；
d. 制品的质量、尺寸精度不易控制，强度低，
性能稳定性差。 ③应用：制造船体、储罐、大口径管道、风机 叶片、汽车壳体、飞机蒙皮、机翼、火箭外 壳等大中型制件。
自行车手把包带 Cinelli公司1997年投产的自行车手把包带， 缠在手把上可以吸收手上的汗液，保证安全和舒 适地握 住手把
椅子
长沙四星复合产品制造有限公司
彩蛋座椅
蛋椅是丹麦设计大师Arne Jacobsen设计的 作品。 他所设计的这件具有雕塑般美感的蛋椅，成为他 的代表之作。
蛋椅的外壳由玻璃纤维和聚氨酯泡沫体加固而成。 椅子有一个可调整的倾斜，可以根据不同用户的 体重来调整。椅子底部由如丝缎般光滑的焊接钢 管和一个四星形注模铝组成，可以用织布和皮质 作装饰。这个卵形椅子从此成了丹麦家具设计的 样本，它独特的造型可以在公共场所开辟一个不 被打扰的空间，坐在它之中就如同在家休息一样。
表面上产生热分解或化学反应沉积出所需陶
复合材料的成型方法
复合材料的成型方法
嘿，大家知道吗，复合材料那可是相当厉害的存在呀！那复合材料的成型方法到底有哪些呢？
复合材料的成型方法有很多呢，比如手糊成型。
这可是一种比较传统的方法哦！先把模具准备好，然后将增强材料铺在模具上，再将树脂等基体材料均匀地涂覆在增强材料上，用工具压实排除气泡，让它们紧密结合。
哎呀，这里可得注意啦，模具的表面要光滑干净，不然会影响成型效果哦！而且涂覆基体材料的时候一定要均匀，不然成品可就不完美啦！这种方法虽然简单，但是需要耐心和细心呢。
在这个过程中，安全性可不能忽视呀！毕竟用到的材料有些是具有一定危险性的。
所以在操作的时候一定要做好防护措施，戴手套、口罩啥的可不能马虎。
稳定性也很重要呢，要是在成型过程中出现晃动或者不稳定的情况，那可就糟糕啦，很可能会前功尽弃呀！
那复合材料成型方法的应用场景那可多了去啦！像航空航天领域，需要高强度、轻量化的材料，复合材料就大显身手啦！还有汽车制造、船舶制造等等。
它的优势也很明显呀，强度高、重量轻、耐腐蚀，哇，简直太棒啦！这就好像是给这些领域注入了一股强大的力量呀！
就拿汽车的保险杠来说吧，以前可能就是普通的金属材质，现在很多都采用了复合材料。
这使得保险杠不仅更轻，而且在碰撞时能更好地保护车辆和乘客。
你看，这实际应用效果多明显呀！
复合材料的成型方法真的是太重要啦！它们为各个领域带来了新的发展机遇，让我们的生活变得更加美好和便捷呀！。
复合材料ppt课件文字可编辑
铺层优化设计
通过调整复合材料的铺层顺序、纤维方向和厚度分布等参数，实现结构的最优化。
制造工艺优化
针对复合材料的制造工艺进行优化，提高生产效率和产品质量。
试验验证与反馈
对优化后的复合材料结构进行试验验证，并将结果反馈至设计阶段，不断完善和优化设计方案。
优化设计策略探讨
06
CHAPTER
复合材料加工与制造技术
自动铺放技术及应用实例
自动铺放技术概述
自动铺放技术是一种高效、精确的复合材料制造方法，主要包括自动铺带技术和自动铺丝技术。
应用实例
自动铺放技术在航空航天、汽车、船舶等领域具有广泛应用。例如，在航空航天领域，自动铺放技术可用于制造飞机机翼、机身等部件，提高生产效率和产品质量。
树脂传递模塑（RTM）是一种闭模成型技术，将低粘度树脂注入到闭合模具中，浸润增强材料并固化成型。
航空航天领域
汽车工业领域
体育器材领域
分享汽车轻量化设计中的复合材料应用案例，如车身、底盘、发动机罩等部件。
介绍高尔夫球杆、网球拍、自行车车架等体育器材中复合材料的设计与应用。
03案例分享
01
02
03
04
有限元分析
利用有限元分析方法对复合材料结构进行力学性能和热学性能分析，以指导优化设计。
07
CHAPTER
复合材料回收利用与环保问题探讨
当前复合材料回收利用率较低，大量废弃物未得到有效利用。
回收利用率低
复合材料种类繁多，回收处理技术复杂，难以实现高效、低成本回收。
技术挑战
缺乏成熟的复合材料回收市场，回收产业链尚不健全。
市场机制不完善
回收利用现状及挑战
生产成本增加
环保法规的实施导致企业生产成本增加，对产业发展带来一定压力。
通过调整复合材料的铺层顺序、纤维方向和厚度分布等参数，实现结构的最优化。
制造工艺优化
针对复合材料的制造工艺进行优化，提高生产效率和产品质量。
试验验证与反馈
对优化后的复合材料结构进行试验验证，并将结果反馈至设计阶段，不断完善和优化设计方案。
优化设计策略探讨
06
CHAPTER
复合材料加工与制造技术
自动铺放技术及应用实例
自动铺放技术概述
自动铺放技术是一种高效、精确的复合材料制造方法，主要包括自动铺带技术和自动铺丝技术。
应用实例
自动铺放技术在航空航天、汽车、船舶等领域具有广泛应用。例如，在航空航天领域，自动铺放技术可用于制造飞机机翼、机身等部件，提高生产效率和产品质量。
树脂传递模塑（RTM）是一种闭模成型技术，将低粘度树脂注入到闭合模具中，浸润增强材料并固化成型。
航空航天领域
汽车工业领域
体育器材领域
分享汽车轻量化设计中的复合材料应用案例，如车身、底盘、发动机罩等部件。
介绍高尔夫球杆、网球拍、自行车车架等体育器材中复合材料的设计与应用。
03案例分享
01
02
03
04
有限元分析
利用有限元分析方法对复合材料结构进行力学性能和热学性能分析，以指导优化设计。
07
CHAPTER
复合材料回收利用与环保问题探讨
当前复合材料回收利用率较低，大量废弃物未得到有效利用。
回收利用率低
复合材料种类繁多，回收处理技术复杂，难以实现高效、低成本回收。
技术挑战
缺乏成熟的复合材料回收市场，回收产业链尚不健全。
市场机制不完善
回收利用现状及挑战
生产成本增加
环保法规的实施导致企业生产成本增加，对产业发展带来一定压力。
复合材料的成型加工技术
优越的抗电弧性、上色的范围广、硬度高、耐磨 性好、耐热性高等。
二、增强材料及其表面处理
（一）玻璃纤维及其织物 1、玻璃纤维：是由玻璃高温拉丝制成，其强度
高于块状玻璃。 主要成份：铝硅硼酸盐和钙钠硅酸盐。
２、玻璃纤维及其织物的制造 １） 玻璃纤维的制造工艺 玻璃球→坩锅→熔化→流出→牵伸→喷浆料
（润滑、耐磨、保护）→卷取
增强塑料性能优越：
1. 密度低、比强度高； 2. 绝热性好； 3. 耐化学腐蚀性强； 4. 介电性能优良。
当然，增强塑料也存在不足之处：弹性模量 低、受力时有较大变形、表面硬度低、耐温性能 差、容易老化等。
增强塑料的基本组成
增强材料：常用的底材有纸张、棉布、木材薄片、 玻璃布或玻璃毡、石棉毡和石棉纸、合成纤维的 织物以及碳纤维及陶瓷纤维等，增强材料如纤维、 片状无机物。
间歇式处理：温度偏低而时间长，可采取 280℃和15－25min。
C、化学处理法： 1、后处理： 玻璃纤维／织物→热处理（浆料留量<1%）→
偶联剂处理→水洗→烘干。纤维表面有一层偶联 剂，最通用的方法。
2、前处理法：将偶联剂加在浆料中，以便偶 联剂在拢丝过程中就附在玻璃纤维的表面上
3、迁移法：方法将偶联剂按一定等例直接加 到树脂中，再经过浸胶涂覆使其与玻璃纤维/织物 发生作用。
如印刷电路版用的覆铜层压板
1. 浸渍
常用树脂:
层压塑料制品常用树脂有：酚醛树脂、环氧树 脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂、氨基树脂等， 此外也有少数其它品种树脂，如DAP树脂、二苯醚 甲醛树脂、芳烷基醚甲醛树脂、糠醛丙酮树脂、聚 酰亚胺树脂等。
1、聚酯树脂 优点：优越电性能、透明性、抗水、酸性。
缺点：耐热性差、表面不光滑（增强用纤丝 在表面突出、露纤） 2、环氧树脂： 用酸酐/胺类固化剂
二、增强材料及其表面处理
（一）玻璃纤维及其织物 1、玻璃纤维：是由玻璃高温拉丝制成，其强度
高于块状玻璃。 主要成份：铝硅硼酸盐和钙钠硅酸盐。
２、玻璃纤维及其织物的制造 １） 玻璃纤维的制造工艺 玻璃球→坩锅→熔化→流出→牵伸→喷浆料
（润滑、耐磨、保护）→卷取
增强塑料性能优越：
1. 密度低、比强度高； 2. 绝热性好； 3. 耐化学腐蚀性强； 4. 介电性能优良。
当然，增强塑料也存在不足之处：弹性模量 低、受力时有较大变形、表面硬度低、耐温性能 差、容易老化等。
增强塑料的基本组成
增强材料：常用的底材有纸张、棉布、木材薄片、 玻璃布或玻璃毡、石棉毡和石棉纸、合成纤维的 织物以及碳纤维及陶瓷纤维等，增强材料如纤维、 片状无机物。
间歇式处理：温度偏低而时间长，可采取 280℃和15－25min。
C、化学处理法： 1、后处理： 玻璃纤维／织物→热处理（浆料留量<1%）→
偶联剂处理→水洗→烘干。纤维表面有一层偶联 剂，最通用的方法。
2、前处理法：将偶联剂加在浆料中，以便偶 联剂在拢丝过程中就附在玻璃纤维的表面上
3、迁移法：方法将偶联剂按一定等例直接加 到树脂中，再经过浸胶涂覆使其与玻璃纤维/织物 发生作用。
如印刷电路版用的覆铜层压板
1. 浸渍
常用树脂:
层压塑料制品常用树脂有：酚醛树脂、环氧树 脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂、氨基树脂等， 此外也有少数其它品种树脂，如DAP树脂、二苯醚 甲醛树脂、芳烷基醚甲醛树脂、糠醛丙酮树脂、聚 酰亚胺树脂等。
1、聚酯树脂 优点：优越电性能、透明性、抗水、酸性。
缺点：耐热性差、表面不光滑（增强用纤丝 在表面突出、露纤） 2、环氧树脂： 用酸酐/胺类固化剂
精选复合材料第章复合材料的成型工艺资料课件 (一)
精选复合材料第章复合材料的成型工艺资料课件 (一)近年来，随着人们对新型材料研究的不断深入，复合材料在各行各业中的应用越来越广泛。
而复合材料的成型工艺则是整个制造过程中不可或缺的一环。
今天我们要介绍的是《精选复合材料》第一章复合材料的成型工艺资料课件，希望能够帮助大家更好地了解复合材料及其成型过程。
一、复合材料的概念及组成复合材料是由两种或更多种不同种类的材料经过一定的工艺方法组合而成的复合材料。
常见的复合材料有纤维增强复合材料、层合板和复合材料泡沫等。
其基本组成为增强体和基体，其中增强体由纤维、纤维束或纱线等组成，基体则由树脂、金属或陶瓷等组成。
二、复合材料的成型工艺1.手工层叠法手工层叠法是指将预先涂上树脂的增强材料通过层叠的方式组合成一个整体。
这种成型方法简单易行，适用于小批量生产。
2.真空吸气成型法真空吸气成型法是指在增强材料叠放好后，通过将气体抽走，从而形成基体与增强材料的一体化。
该方法不仅可以形成高质量的成型件，而且还具有生产效率高、工艺简单等优点。
3.热压成型法热压成型法是指在预先涂上树脂的增强材料叠放好后，再通过加热和压力的作用下使其固化成型。
该方法适用于生产高强度、高精度的复合材料制品。
4.模压成型法模压成型法是指通过预先制作好模具和加热压力机，将增强材料与树脂一起放置在模具中，通过加热和压力的作用使其形成一体化。
该方法适用于生产大量相同形状的复合材料制品。
三、复合材料成型中需要注意的问题1.增强材料的方向：增强材料的方向直接决定了复合材料的强度和刚度，应注意增强材料的按顺序层叠和方向一致性。
2.树脂的固化条件：树脂的固化条件直接影响复合材料的成型效果，应确保树脂能够固化且不出现缺陷。
3.热压成型注意事项：在进行热压成型时，应注意加热温度、加热时间、压力大小和升降速度等因素对成型效果的影响。
四、总结复合材料的成型工艺是复合材料制品生产中不可或缺的一步，其优点是可以生产出高强度、高精度的制品。
复合材料及其成型技术演示文稿
复合材料及其成型技术演示文稿
复合材料及其成型技术
第一节 什么是复合材料
一、复合材料定义
从广义上讲，复合材料是由两种或两种以上不同化学性质 的组分组合而成的材料。但在现代材料学界中，复合材料专指 由两种或两种以上不同相态的组分所组成的材料。
复合材料可定义为：用经过选择的、含一定数量比的两种 或两种以上的组分（或称组元），通过人工复合、组成多相、 三维结合且各相之间有明显界面的、具有特殊性能的材料。
\ \ \
比 强 度 比 较 碳 硼 玻钛 钢 铝 纤纤璃 维维纤 树树维 脂脂树 脂
例如，普通碳钢的密度为7.8 g/cm3。玻璃纤维增强树脂 基复合材料的密度为1.5～2.0 g/cm3，只有普通碳钢的1/4～ 1/5，比铝合金还要轻1/３左右，而机械强度却能超过普通碳 钢的水平。
若按比强度计算，玻璃纤维增强的树脂基复合材料不仅超 过碳钢，而且可超过某些特殊合金纲。
热固性树脂基
聚合物基复合材料 热塑性树脂基
橡胶基 按
基
轻金属基
体
金属基复合材料 高熔点金属基
相
金属间化合物基
的 性 质 分
陶瓷基复合材料
高温陶瓷基 玻璃基 玻璃陶瓷基
水泥基复合材料
碳基复合材料
叠层式复合材料
按
增
人工晶片
强
片材增强复合材料
天然片状物
体 的 颗粒增强复合材料 微米颗粒
形
纳米颗粒
态
晶须增强复合材料
（1）用于450℃以下的轻金属基体--铝、镁合金
连续纤维增强金属复合材料—选纯铝或含合金元素 少的单相铝合金为基体。 颗粒、晶须增强金属基复合材料—选择具有高强度 的铝合金作为基体。
颗粒增强铝基原位复合材料
复合材料及其成型技术
第一节 什么是复合材料
一、复合材料定义
从广义上讲，复合材料是由两种或两种以上不同化学性质 的组分组合而成的材料。但在现代材料学界中，复合材料专指 由两种或两种以上不同相态的组分所组成的材料。
复合材料可定义为：用经过选择的、含一定数量比的两种 或两种以上的组分（或称组元），通过人工复合、组成多相、 三维结合且各相之间有明显界面的、具有特殊性能的材料。
\ \ \
比 强 度 比 较 碳 硼 玻钛 钢 铝 纤纤璃 维维纤 树树维 脂脂树 脂
例如，普通碳钢的密度为7.8 g/cm3。玻璃纤维增强树脂 基复合材料的密度为1.5～2.0 g/cm3，只有普通碳钢的1/4～ 1/5，比铝合金还要轻1/３左右，而机械强度却能超过普通碳 钢的水平。
若按比强度计算，玻璃纤维增强的树脂基复合材料不仅超 过碳钢，而且可超过某些特殊合金纲。
热固性树脂基
聚合物基复合材料 热塑性树脂基
橡胶基 按
基
轻金属基
体
金属基复合材料 高熔点金属基
相
金属间化合物基
的 性 质 分
陶瓷基复合材料
高温陶瓷基 玻璃基 玻璃陶瓷基
水泥基复合材料
碳基复合材料
叠层式复合材料
按
增
人工晶片
强
片材增强复合材料
天然片状物
体 的 颗粒增强复合材料 微米颗粒
形
纳米颗粒
态
晶须增强复合材料
（1）用于450℃以下的轻金属基体--铝、镁合金
连续纤维增强金属复合材料—选纯铝或含合金元素 少的单相铝合金为基体。 颗粒、晶须增强金属基复合材料—选择具有高强度 的铝合金作为基体。
颗粒增强铝基原位复合材料
复合材料的制造方法PPT课件
技术进行加热和加压。这样生产出的结构件相对于同样的
铝合金零件重量减少25%，成. 本降低20%。
8
（2） 穿刺
▪ 穿刺是复合材料结构三维加强的一种简单方法，在某些方 面优于缝合技术。但是它不能用于制造预成形体。在这个 工艺中利用薄的削棒以正确的角度在固化前或固化时插入 二维的碳纤维环氧复合材料层板中，从而获得三维增强复 合材料结构。Z向削棒可以是金属材料，也可采用非金属材 料。削棒插入的方式有两种，一是采用真空袋热压的方法， 二是采用超声技术。
将熔融的金属压力熔浸于成形模具内的预成形体（可 以由长纤维、短纤维或所颗粒构成）而成形。通常预 成形体是接近最终成品的形状。。
▪ 在大多数情况下，纤维不会成为熔融金属凝固时的晶
核。在熔融金属的凝固过程中，纤维附近的金属最后
固化。结果是通过在高压下纤维与金属的接触而使熔
融金属形成强固的界面，而且一般也不会形成氧化膜。
.
4
聚合物基 金属基 陶瓷基 复合材料 复合材料 复合材料
液相工艺 固相工艺
➢液体状树脂的含 浸 ➢预浸料坯成形 ➢(玻璃钢)片状模 塑料 ➢热塑性塑料的注 射成形
➢热塑性塑料的热 压成形
➢压力熔浸与无压 熔浸 ➢搅拌铸造 ➢喷射沉积成形 ➢定向凝固共晶 ➢热喷射
➢定向氧化 ➢定向凝固共晶 ➢利用有机聚合物 的合成
➢粉末冶金（热压、 ➢粉体烧结 机械合金化、SPS） ➢反应成形 ➢合金箔扩散键合 ➢拉拔等机加工成 形
气相工艺
➢PVD（物理气相 沉积）
.
➢CVD（化学气相
沉积）
➢CVI（化学气相
渗透）
5
塑料基复合材料的制备成形
.
6
4.2 树脂基复合材料
复合材料的成形工艺PPT课件
• 制品质量稳定，生产率高；但投资大，层间剪切强度低； • 湿法
• 劳动条件差，强度大，质量不易控制，不易自动化； • 半干法
第29页/共33页
七、拉挤成形工艺（pultrusion process）
• 送纱→浸胶→预成形→固化成形→牵引→恒定截 面型材
• 设备价低，生产率高，原料利用率高 • 制品方向性强，剪切强度低 • 适用于不同界面形状的长条状、板状等型材。
第8页/共33页
9.2 金属基复合材料成形工艺
• 制备金属基复合材料（metal matrix composites, MMC），关键在于获得基体与增强体之间良好的浸润 与合适的界面结合。金属基复合材料复合加工较为困难， 主要分为三大类：
• 固态法 基体处于固态的加工方法，以避免金属基体与 增强材料之间的界面反应。包括粉末冶金法、扩散粘结 法（热压法、热等静压法）、形变法（轧制、挤压、拉 拔）、爆炸焊接法等。
品。
第26页/共33页
四、层压成形工艺（lamination p ro c e s s ） • 层叠胶布→模板之间→加热、加压固化→冷却、脱模、修整→层压板
• 制品表面光，质量好且稳定，设备简单，生产率高 • 只能生产板材，且尺寸受限，制品精度低，劳动轻度大。
第27页/共33页
五、模压成形工艺（press m oul di ng ） • 生产率高，制品尺寸精确，质量好且稳定，表面光洁，价低，自动化程度高，无
第6页/共33页
三、复合材料的增强机制和复合原则
• 复合原则 • 基体起粘接作用 • 基体对纤维的润湿性好； • 基体的塑性和韧性好； • 基体能保护好纤维表面。 • 增强材料承载大部分； • 强度、刚度要高，密度小，热稳定性高； • 增强体与基体结合强度高； • 纤维表面处理，增加表面粗糙度或形成活性基团 • 纤维的含量、直径、长度、分布适当； • 纤维、基体热胀系数相近。
• 劳动条件差，强度大，质量不易控制，不易自动化； • 半干法
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七、拉挤成形工艺（pultrusion process）
• 送纱→浸胶→预成形→固化成形→牵引→恒定截 面型材
• 设备价低，生产率高，原料利用率高 • 制品方向性强，剪切强度低 • 适用于不同界面形状的长条状、板状等型材。
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9.2 金属基复合材料成形工艺
• 制备金属基复合材料（metal matrix composites, MMC），关键在于获得基体与增强体之间良好的浸润 与合适的界面结合。金属基复合材料复合加工较为困难， 主要分为三大类：
• 固态法 基体处于固态的加工方法，以避免金属基体与 增强材料之间的界面反应。包括粉末冶金法、扩散粘结 法（热压法、热等静压法）、形变法（轧制、挤压、拉 拔）、爆炸焊接法等。
品。
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四、层压成形工艺（lamination p ro c e s s ） • 层叠胶布→模板之间→加热、加压固化→冷却、脱模、修整→层压板
• 制品表面光，质量好且稳定，设备简单，生产率高 • 只能生产板材，且尺寸受限，制品精度低，劳动轻度大。
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五、模压成形工艺（press m oul di ng ） • 生产率高，制品尺寸精确，质量好且稳定，表面光洁，价低，自动化程度高，无
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三、复合材料的增强机制和复合原则
• 复合原则 • 基体起粘接作用 • 基体对纤维的润湿性好； • 基体的塑性和韧性好； • 基体能保护好纤维表面。 • 增强材料承载大部分； • 强度、刚度要高，密度小，热稳定性高； • 增强体与基体结合强度高； • 纤维表面处理，增加表面粗糙度或形成活性基团 • 纤维的含量、直径、长度、分布适当； • 纤维、基体热胀系数相近。
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纤维增强复合材料 颗粒增强复合材料 层状复合材料
(1)纤维增强复合材料
金属基复合材料中的纤维根据其长度的不同可分为长纤 维、短纤维和晶须，它们均属于一维增强体。
因此，由纤维增强的复合材料均表现出明显的各向异性 特征。
当韧性金属基体用高强度脆性纤维增强时，基体的屈服 和塑性流动是复合材料性能的主要特征，但纤维对复合材料 弹性模量的增强具有相当大的作用。
复合材料及其成型技术演示文稿
复合材料及其成型技术
第一节 什么是复合材料
一、复合材料定义
从广义上讲，复合材料是由两种或两种以上不同化学性质 的组分组合而成的材料。但在现代材料学界中，复合材料专指 由两种或两种以上不同相态的组分所组成的材料。
复合材料可定义为：用经过选择的、含一定数量比的两种 或两种以上的组分（或称组元），通过人工复合、组成多相、 三维结合且各相之间有明显界面的、具有特殊性能的材料。
速时，钛比铝合金显示出了更大的优越性。
随着速度的进一步加快，还需要改变飞机的结构设计， 采用更细长的机冀和其它冀型，为此需要高刚度的材料，而 纤维增强钛恰可满足这种对材料刚度的要求。
钛基复合材料中最常用的增强体是硼纤维，这是由于 钛与硼的热膨胀系数比较接近，如下表所示。
基体和增强体的热膨胀系数
3.按增强体分类 按增强体
人们研制镍基复合材料的一个重要目的，即是希望用它 来制造燃汽轮机的叶片，从而进一步提高燃汽轮机的工作温 度。
但目前由于制造工艺及可靠性等问题尚未解决，所以还 未能取得满意的结果。
(3)钛基复合材料 钛比任何其它的结构材料具有更高的比强度。 此外，钛在中温时比铝合金能更好地保持其强度。 因此，对飞机结构来说，当速度从亚音速提高到超音
A380复合材料的使用比例为22%，
A340-600的比例为12%。
1997年服役，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
美UH－60A型直升飞机 美国F/A-18歼击机
B-777上用的先进材料
二、复合材料的特点
复合材料具有质量轻，较高的比张度、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 备的灵活性和易加土性等特点，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。
复合材料无所不在！
史上最牛的钉子户
我们住在复合材料里
树木也是一种复合材料
木质素 纤维素
燕子窝：泥土—草复合材料
进化的复合材料-贝壳 进化的复合材料-海胆牙齿
复合材料－玻璃钢
玻璃钢冷却塔
玻璃纤维增强风机叶片
玻璃钢材料的汽车前保险杠
玻璃钢游艇
玻璃钢/复合材料在轨道交通车辆中的应用
1.机车导流罩 2.司机室 3.外顶板 4.上顶板和下层地板 5.内墙板 6.通过台 7.卫生间 8.外部门板 9.设备保护外壳 10.内板家具 和座椅 11.行李箱 12.内板隔板和门板
(2)颗粒增强复合材料 这里的颗粒增强复合材料是指弥散的硬质增强相的体积
超过20％的复合材料，而不包括那种弥散质点体积比很低的 弥散强化金属。
分为外加和内生两种。
(3)层状复合材料
这种复合材料是指在韧性和成型性较好的金属基体材料 中，含有重复排列的高强度、高模量片层状增强物的复合材 料。
层状复合材料的强度和大尺寸增强物的性能比较接近， 而与晶须或纤维类小尺寸增强物的性能差别较大。
1.按用途分类 按用途
结构复合材料 功能复合材料
2.按基体分类 按基体
铝基复合材料 镍基复合树树 钛基复合材料
(1)铝基复合材料
这是在金属基复合材料中应用得最广的一种。由于铝的 基体为面心立方结构，因此具有良好的塑性和韧性，再加之 它所具有的易加工性、工程可靠性及价格低廉等优点，为其 在工程上应用创造了有利的条件。
与陶瓷基材料相比，它又具有高韧性和高冲击性能。
金属基复合材料的这些优良的性能决定了它已从诞生 之日起就成了新材料家族中的重要一员，它已经在一些领 域里得到应用并且其应用领域正在逐步扩大。
一、金属基复合材料的分类
金属基复合材料是以金属为基体，以高强度的第二相为 增强体而制得的复合材料。因此，对这种材料的分类既可按 用途来进行、按基体来进行、也可按增强体来进行。
在制造铝基复合材料时，通常并不是使用纯铝而是用各 种铝合金。
这主要是由于与纯铝相比，铝合金具有更好的综合性能。 至于选择何种铝合金做基体，则根据实际中对复合材料的性 能需要来决定。
(2)镍基复合材料
这种复合材料是以镍及镍合金为基体制造的。由于镍的 高温性能优良，因此这种复合材料主要是用于制造高温下工 作的零部件。
分
不连续纤维复合材料
短切纤维增强复合材料
纤维增强复合材料
单向纤维增强复合材料
连续纤维增强复合材料 二维织物增强粒状
层状
片状
填充状
复合材料及其增强相的各种形态
第二节 金属基复合材料概述
金属基复合材料相对于传统的金属材料来说，具有较 高的比强度与比刚度。
而与树脂基复合材料相比，它又具有优良的导电性与 耐热性。
热固性树脂基
聚合物基复合材料 热塑性树脂基
橡胶基 按
基
轻金属基
体
金属基复合材料 高熔点金属基
相
金属间化合物基
的 性 质 分
陶瓷基复合材料
高温陶瓷基 玻璃基 玻璃陶瓷基
水泥基复合材料
碳基复合材料
叠层式复合材料
按
增
人工晶片
强
片材增强复合材料
天然片状物
体 的 颗粒增强复合材料 微米颗粒
形
纳米颗粒
态
晶须增强复合材料
三、复合材料的意义
现代高科技的发展更是离不开复合材料。 例如：火箭壳体材料对射程的影响， 飞行器减轻一公斤所取得的经济效益与飞行速度 航空发动机材料发展预测如下
四、复合材料的分类
复合材料种类繁多，目前尚无统一的分类方法。
常用复合材料
性能高低
复
先进复合材料
合
材
料
结构复合材料
用途
功能复合材料
结构复合材料的分类：
因为增强薄片在二维方向上的尺寸相当于结构件的大小， 因此增强物中的缺陷可以成为长度和构件相同的裂纹的核心。
由于薄片增强的强度不如纤维增强相高，因此层状结构 复合材料的强度受到了限制。
然而，在增强平面的各个方向上，薄片增强物对强度和 模量都有增强效果，这与纤维单向增强的复合材料相比具有 明显的优越性。