复合材料的制备方法与工艺(1-1).
复合材料成型工艺
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树脂基复合材料成型工艺介绍(1):模压成型工艺模压成型工艺是复合材料生产中最古老而又富有无限活力的一种成型方法。
它是将一定量的预混料或预浸料加入金属对模内,经加热、加压固化成型的方法。
模压成型工艺的主要优点:①生产效率高,便于实现专业化和自动化生产;②产品尺寸精度高,重复性好;③表面光洁,无需二次修饰;④能一次成型结构复杂的制品;⑤因为批量生产,价格相对低廉。
模压成型的不足之处在于模具制造复杂,投资较大,加上受压机限制,最适合于批量生产中小型复合材料制品。
随着金属加工技术、压机制造水平及合成树脂工艺性能的不断改进和发展,压机吨位和台面尺寸不断增大,模压料的成型温度和压力也相对降低,使得模压成型制品的尺寸逐步向大型化发展,目前已能生产大型汽车部件、浴盆、整体卫生间组件等。
模压成型工艺按增强材料物态和模压料品种可分为如下几种:①纤维料模压法是将经预混或预浸的纤维状模压料,投入到金属模具内,在一定的温度和压力下成型复合材料制品的方法。
该方法简便易行,用途广泛。
根据具体操作上的不同,有预混料模压和预浸料模压法。
②碎布料模压法将浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物,如麻布、有机纤维布、石棉布或棉布等的边角料切成碎块,然后在金属模具中加温加压成型复合材料制品。
③织物模压法将预先织成所需形状的两维或三维织物浸渍树脂胶液,然后放入金属模具中加热加压成型为复合材料制品。
④层压模压法将预浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物,裁剪成所需的形状,然后在金属模具中经加温或加压成型复合材料制品。
⑤缠绕模压法将预浸过树脂胶液的连续纤维或布(带),通过专用缠绕机提供一定的张力和温度,缠在芯模上,再放入模具中进行加温加压成型复合材料制品。
⑥片状塑料(SMC)模压法将SMC片材按制品尺寸、形状、厚度等要求裁剪下料,然后将多层片材叠合后放入金属模具中加热加压成型制品。
⑦预成型坯料模压法先将短切纤维制成品形状和尺寸相似的预成型坯料,将其放入金属模具中,然后向模具中注入配制好的粘结剂(树脂混合物),在一定的温度和压力下成型。
复合材料的制备方法与工艺(1-1)
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预成形体的制造技术
(1)缝合技术
采用高性能纤维和工业用缝合机将多层二维纤维 织物缝合在一起, 织物缝合在一起,经复合固化而成的纺织复合材 料。 美国的NASA。 美国的NASA。 复合材料机翼,28m长的蒙皮复合材料预成形体 长的蒙皮复合材料预成形体。 复合材料机翼,28m长的蒙皮复合材料预成形体。 缝合超过25mm厚的碳纤维层,缝合速度3000针 缝合超过25mm厚的碳纤维层,缝合速度3000针/ 厚的碳纤维层 分。 相对于同样的铝合金零件重量减少25%, 相对于同样的铝合金零件重量减少25%,成本降 20%。 低20%。
(5) 自动铺放技术
该技术在现代飞机上已经获得广泛应用,并 该技术在现代飞机上已经获得广泛应用, 取得了巨大进展。现有的自动铺叠技术已经 取得了巨大进展。 在速度和准确度上有很大增长,而且计算机 在速度和准确度上有很大增长, 技术对它产生了很大影响,铺叠面积也有所 技术对它产生了很大影响, 增长透用) 长纤维的编织(树脂基复合材料的压挤渗透用)
汽车储气罐
门型纤维编织成形机
碳纤维强化网球拍的成形装置
Beech Starship飞机 飞机 翅膀的成型中使用 高压) 的autoclave (高压 高压 成形
(3) 三维机织
是一种高级纺织复合材料。 是一种高级纺织复合材料。 纺织异型整体织物,如T形、U形、工形、 工形、 纺织异型整体织物, 十字形等型材和圆管等, 十字形等型材和圆管等,还可以创造出许多 新的复杂形状织物。 新的复杂形状织物。
(4) 编织
编织是一种基本的纺织工艺, 编织是一种基本的纺织工艺,能够使两条以 上纱线在斜向或纵向互相交织形成整体结构 的预成形体。这种工艺通常能够制造出复杂 的预成形体。 形状的预成形体,但其尺寸受设备和纱线尺 形状的预成形体, 寸的限制。该工艺技术一般分为两类, 寸的限制。该工艺技术一般分为两类,一类 的二维编织工艺,另一类是三维编织工艺。 的二维编织工艺,另一类是三维编织工艺。
一种硅碳复合材料及其制备方法和应用
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一种硅碳复合材料及其制备方法和应用
硅碳复合材料是一种由硅和碳组成的材料,具有硅和碳两种组分的优点和特性。
其制备方法可以有多种途径,下面介绍一种常用的制备方法:
1. 原料准备:将高纯度的硅和碳材料准备好,分别研磨成细粉末,并进行筛选以去除杂质。
2. 混合制备:将硅粉和碳粉按一定比例混合均匀,可以在干燥的条件下进行,以减少氧气的影响。
3. 压制成型:将混合材料置于模具中,利用高压将其压制成固体坯料。
4. 烧结:将压制成型的坯料置于高温烧结炉中,经过一定的温度和时间,使其烧结成硅碳复合材料。
烧结过程中碳和硅会发生共烧反应,生成硅碳化合物,进一步增强材料的性能。
5. 加工和表面处理:经过烧结后的硅碳复合材料可以进行后续的加工和表面处理,如切割、打磨、腐蚀等,以达到所需的形状和表面质量。
硅碳复合材料具有优异的性能和广泛的应用领域,以下是一些常见的应用:
1. 导电材料:硅碳复合材料具有优异的导电性能,可用于制备电极材料、电池极板等。
2. 陶瓷增强材料:硅碳复合材料可以作为陶瓷增强材料,用于提高陶瓷的机械强度和韧性。
3. 碳纤维复合材料:硅碳复合材料可以与碳纤维等复合,用于制备轻质、高强度的结构材料,如飞机零件、汽车零件等。
4. 密封材料:硅碳复合材料具有较好的气密性和耐腐蚀性,可用于制备密封件、阀门等。
5. 热管理材料:硅碳复合材料具有较高的热导性能和抗热冲击性能,可用于制备散热器、热沉等。
总之,硅碳复合材料具有很高的应用潜力,可以在多个领域发挥重要作用。
随着材料制备和应用技术的不断进步,硅碳复合材料的性能和应用范围将得到进一步拓展和提升。
复合材料的制备方法
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树脂传递模塑成型—优缺点
• 优点 • 1) 制品纤维含量可较高,未被树脂浸的部分非常少; • 2) 闭模成型,生产环境好; • 3) 劳动强度较低,对工人技术熟练程度的要求也比手糊与喷射成
型低; • 4) 制品两面光,可作有表面胶衣的制品,精度也比较高; • 5) 成型周期较短; • 6) 产品可大型化; • 7) 强度可按设计要求具有方向性; • 8) 可与芯材、嵌件一体成型 • 9) 相对注射设备与模具成本较低。 • 缺点 • 1) 不宜制作较小产品 • 2) 因要承压,故模具较手糊与喷射工艺用的模具要重和复杂,价
聚酯树脂 加热
固化
切
喷
引发剂 静态混合
割 喷
射 成
辊压
枪
型
促进剂
喷射成型工艺流程图
喷射工艺参数选择
• ①树脂含量 喷射成型的制品中,树脂含量 控制在60%左右。
• ②喷雾压力当树脂粘度为0.2Pa·s,树脂罐 压力为~时,雾化压力为~,方能保证组 分混合均匀
• ③喷枪夹角不同夹角喷出来的树脂混合交 距不同,一般选用20°夹角,喷枪与模具 的距离为350~400mm。改变距离,要高 速喷枪夹角,保证各组分在靠近模具表面 处交集混合,防止胶液飞失。
第二阶段-中间保温阶段
• 这一阶段的作用是使胶布在较低的反应速 度下进行固化。保温过程中应密切注意树 脂的流胶情况。当流出的树脂已经凝胶, 不能拉成细丝时,应立即加全压。
第三阶段-升温阶段
目的在于提高反应温度,加快固化速度。 此时,升温速度不能过快,否则会引起 暴聚,使固化反应放热过于集中,导致 材料层间分层。
复合材料制备工艺
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3. 层压成型工艺
层压成型工艺,是把一定层数的浸胶布(纸) 叠在一起,送入多层液压机,在一定的温度和压 力下压制成板材的工艺。
层压成型工艺属于干法压力成型范畴,是复 合材料的一种主要成型工艺。
层压成型工艺生产的制品包括各种 绝缘材料板、人造木板、塑料贴面板、 覆铜箔层压板等。
复合材料层压板的生产工艺流程如下
增强材料 热固性树脂
浸胶
胶布
裁
剪
热
脱
切
产
叠
压
模
边
品
合
层压板的生产工艺流程
层压成型工艺的优点是制品表面光洁、 质量较好且稳定以及生产效率较高。
层压成型工艺的缺点是只能生产板材, 且产品的尺寸大小受设备的限制。
4.喷射成型工艺
将分别混有促进剂和引发剂的不饱和聚 酯树脂从喷枪两侧(或在喷枪内混合)喷 出,同时将玻璃纤维无捻粗纱用切割机切 断并由喷枪中心喷出,与树脂一起均匀沉 积到模具上。
对于颗粒弥散型陶瓷基复合材料, 主要采用传统的烧结工艺,包括常压烧 结、热压烧结或热等静压烧结。
此外,一些新开发的工艺如固相反 应烧结、高聚物先驱体热解、CVD、溶 胶—凝胶、直接氧化沉积等也可用于颗 粒弥散型陶瓷基复合材料的制备。
晶须补强陶瓷基复合材料的制备方法:
将晶须在液体介质中经机械或超声分散, 再与陶瓷基体粉末均匀混合,制成一定形状 的坯件,烘干后热压或热等静压烧结。
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。
钢铝复合材料的制备方法及应用
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钢铝复合材料的制备方法及应用一、钢铝复合材料的概述钢铝复合材料是以钢和铝为基础材料,使用特定的工艺制作而成的一种新型材料。
由于钢和铝在基本性质上存在显著的差异,因此钢铝复合材料可以针对特定的应用领域展现出更佳的特性和优势。
早期的钢铝复合材料主要是通过加热、轧制等传统方法获得,但由于制备难度大、产品质量不稳定等问题,近年来有了新的制备方法的应用。
二、制备钢铝复合材料的方法1.爆炸焊接法。
该方法是通过在钢和铝之间设置爆炸炸药,使其在瞬间爆炸,产生极高温度和压力,从而使两种金属快速融合在一起。
这种方法制备的钢铝复合材料具有优异的界面连接性和机械性能,但要求较高的精度和技术,并且爆炸物质或其副产物的应用使得该方法面临很大的安全问题。
2. 热轧法。
该方法是将钢和铝在一定的温度和压力条件下,在热轧机上进行轧制。
将两种金属通过不断地热轧、冷却而实现密切结合,最终制备成钢铝复合材料。
该方法制备的钢铝复合材料质量较为稳定,产品性能良好,但对于用于构造材料的复合材料需要满足较高的技术条件。
3. 惯性摩擦焊接法。
此方法是利用惯性力和机械能等原理,通过转子和板材的摩擦热来使钢和铝连接成一体,从而制备成钢铝复合材料。
这种方法制备的产品密合性能较高,在机械、汽车、航空航天领域有着广泛应用。
4. 激光焊接法。
激光焊接法是利用激光的能量在钢和铝之间产生融合,从而完成钢铝复合材料的制备。
该方法具有高精度、快速率和无污染等优点,但需要较高的设备投资和技术要求。
三、钢铝复合材料的应用1. 用于轻量化汽车。
钢铝复合材料在汽车制造领域应用广泛,由于其密封性和机械性能能和铝合金相匹配,正逐渐被赋予在汽车体结构、车门、车灯及车轮等方面的广泛应用,不仅提高整车的刚性,还能达到车重减轻及良好的乘坐舒适度的目的。
2. 用于建筑材料。
由于该材料的高强度、低成本和良好的防腐性能,因此在建筑材料中可广泛应用于屋面、墙壁、悬挑天花板、幕墙等各种建筑结构中,以提高建筑材料质量和构造的使用效果。
铝基复合材料制备方法
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一、电沉积方法
可制备高密度、无孔洞、组织可控的纳米复合材料, 同时电沉积是一种基本上在室温下进行的工艺, 工艺过程投资少, 成本低。金属基复合材料(MMCs) 的增强体中以 SiC 的使用量最大 , 其次是Al2O3。
选自《Al2O3颗粒增强 Ni-Mn 纳米复合材料的超塑性王国峰1, 夏伟宁2, 张凯锋1》
sPD工艺与其它的纳米材料制备技术,快速凝固法及球磨法等相比较而言最突出的优点在于粉末压实的同时晶粒显著细化,为直接从微米量级铝粉末得到块体纳米相增强铝基复合材料提供了可能性。利用sPD工艺可以制备出无残留空洞和杂质且粒度可控性好的块体纳米相增强铝基复合材料〕
Alexandrov等“9」利用SPTS压实微米级的铝和纳米级的陶瓷混合粉末制备出相对密度大于98%的A1一5% AlzO3;的高强度、高热稳定性的纳米相增强铝基复合材料,力学性能测试结果表明,在A1一5% AIzO复合材料样品中发现了超塑性现象(400 0C、塑性应变率为10一“s一’的拉伸实验显示,样品失效前的延伸率几乎高达200%,塑性应变率灵敏度为0.35)。
十二、自生反应法
自生复合材料主要是利用金属凝固过程中的相变规律在材料中形成具有一定方向性排列的第二相(增强相)粒子,达到增强的目的。这种材料各向异性,其制备过程一般要用定向凝固,因而制造工艺比较复杂。
铝块在中频感应炉内被熔炼,在磁场力的作用下,使铝液在熔炉内形成有规律的运动,从而达到对铝溶液的无接触搅拌}“],其感应加热原理如图1所小.
机械搅拌技术的基本原理是将颗粒增强物直接加入到熔融的铝合金熔体中,通过一定机械方式的搅拌,使颗粒分散在铝合金熔体中,复合成颗粒增强铝基复合材料熔体.
十一、铸造法工艺
六、大塑性变形法
纳米复合材料的制备与性能调控方法详解
![纳米复合材料的制备与性能调控方法详解](https://img.taocdn.com/s3/m/75803742bfd5b9f3f90f76c66137ee06eff94e8d.png)
纳米复合材料的制备与性能调控方法详解纳米复合材料作为一类重要的材料,因其独特的性能和广泛的应用领域,受到了广泛的关注和研究。
它由一种或多种纳米颗粒或者纳米结构与基体材料组合而成,具有优异的力学、电学、热学和光学等性能。
本文将详细介绍纳米复合材料的制备方法与性能调控方法。
一、纳米复合材料的制备方法1. 溶液法制备:溶液法是一种常用的制备纳米复合材料的方法。
该方法将纳米粒子或者纳米结构溶于溶剂中,并将基体材料溶解或者悬浮在溶液中,然后经过混合、沉淀、干燥等工艺步骤,最终得到纳米复合材料。
溶液法制备的纳米复合材料一般具有较好的分散性和均匀性,但是工艺复杂、成本较高。
2. 气相沉积法制备:气相沉积法是一种将气体在高温、高压条件下分解产生纳米颗粒或者纳米结构,并将其与基体材料进行反应形成纳米复合材料的方法。
该方法具有制备高纯度纳米复合材料、控制纳米粒子尺寸和形貌的优势,但是设备复杂,工艺要求高。
3. 真空热蒸发法制备:真空热蒸发法是一种将纳米粒子或者纳米结构在真空条件下蒸发,并沉积在基体材料上形成纳米复合材料的方法。
该方法具有制备高密度纳米复合材料、控制纳米颗粒分布的优势,但是需要高真空设备和对材料的热稳定性要求高。
二、纳米复合材料的性能调控方法1. 界面调控:纳米复合材料中纳米颗粒与基体之间的界面对材料的性能具有重要影响。
通过控制界面的结合强度和结晶度,可以有效调控纳米复合材料的力学性能和导电性能等。
常用的界面调控方法包括防蚀处理、界面改性和化学结合等。
2. 纳米颗粒尺寸调控:纳米颗粒的尺寸对纳米复合材料的性能有很大影响。
通过调节纳米颗粒的尺寸和分布,可以改变材料的电学、光学、磁学等性能。
常见的尺寸调控方法包括溶剂控制成核、溶液浓度控制和反应条件调控等。
3. 组分调控:纳米复合材料由不同组分的纳米颗粒或者纳米结构与基体材料组成,通过调控组分的比例和配比,可以改变纳米复合材料的化学和物理性质。
常见的组分调控方法包括混合物质的选择、添加剂的引入和材料配比的调整等。
复合材料的制备方法与工艺概述
![复合材料的制备方法与工艺概述](https://img.taocdn.com/s3/m/7a86829827fff705cc1755270722192e453658bc.png)
复合材料的制备方法与工艺概述复合材料(composite material)是由两种或两种以上不同类型的材料组合而成的材料,具有比单一材料更优异的性能。
复合材料的制备方法与工艺可以分为以下几个步骤:首先,确定复合材料的纤维类型。
常用的纤维类型包括玻璃纤维、碳纤维、草木纤维等。
选择合适的纤维类型取决于复合材料所需的性能和应用场景。
其次,对纤维进行表面处理。
表面处理的目的是增加纤维与基体之间的粘合力,提高复合材料的强度和韧性。
常用的表面处理方法包括喷涂处理剂、化学处理等。
接下来,制备复合材料的基体。
基体通常由树脂或者金属制成。
树脂基体常用的有环氧树脂、聚酯树脂等,金属基体常用的有铝合金、钛合金等。
然后,将纤维与基体进行组合。
组合方法有多种,常用的有手工层叠法和机械叠放法。
手工层叠法是指将纤维一层层地放置在基体上,然后通过刷涂、挤压等方法使其充分浸润基体。
机械叠放法则是通过机器将纤维与基体进行叠放,并利用胶合剂将其固定在一起。
最后,进行固化和热处理。
固化是使树脂基体硬化的过程,可通过加热或加压等方式进行。
热处理则是将复合材料在高温下进行热处理,以提高其性能。
综上所述,复合材料的制备方法与工艺主要包括纤维的选择和表面处理、基体的制备、纤维与基体的组合、固化和热处理等步骤。
这些步骤的选择与操作将直接影响复合材料的性能和应用领域。
因此,在制备复合材料时需根据实际需求合理选择方法与工艺,以获得最佳的综合性能。
继续写相关内容,1500字:2.1 纤维的选择和表面处理在制备复合材料时,纤维的选择是非常重要的一步。
不同类型的纤维具有不同的性能特点和应用场景。
常用的纤维类型包括玻璃纤维、碳纤维、草木纤维等。
玻璃纤维是最常用的一种纤维,具有良好的抗拉强度和抗化学侵蚀性能。
它在电子、航空航天、建筑等领域得到广泛应用。
碳纤维具有良好的强度和刚度,同时具有重量轻、耐热性好等优点,主要用于航空航天、汽车和体育器材制造等领域。
草木纤维主要通过天然植物纤维,如棉花、麻、竹等,具有良好的生物降解性和可再生性,广泛应用于纺织和包装等领域。
陶瓷基复合材料的制备方法与工艺
![陶瓷基复合材料的制备方法与工艺](https://img.taocdn.com/s3/m/25affb53b6360b4c2e3f5727a5e9856a561226f7.png)
陶瓷基复合材料的制备方法与工艺随着科学技术的不断发展,陶瓷基复合材料在工业生产和科学研究中得到了广泛的应用。
陶瓷基复合材料具有优良的耐磨性、高温稳定性和化学稳定性,因此在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域有着重要的地位。
本文将介绍陶瓷基复合材料的制备方法与工艺。
一、陶瓷基复合材料的制备方法1. 热压法:热压法是一种常用的陶瓷基复合材料制备方法。
首先将陶瓷粉末与增强相(如碳纤维、玻璃纤维等)混合均匀,然后将混合物放入模具中,经过一定的温度和压力条件下进行热压,使得陶瓷粉末和增强相充分结合,最终得到陶瓷基复合材料制品。
2. 溶胶-凝胶法:溶胶-凝胶法是一种制备陶瓷基复合材料的新型方法。
首先将陶瓷前驱体(如硅酸酯、铝酸盐等)与增强相混合,在一定的条件下形成溶胶,然后通过凝胶化过程使得溶胶形成凝胶,最终通过热处理制备出陶瓷基复合材料。
3. 拉伸成型法:拉伸成型法是一种制备纤维增强陶瓷基复合材料的方法。
首先将陶瓷粉末与增强相混合,然后通过拉伸成型设备将混合物进行拉伸成型,最终得到纤维增强的陶瓷基复合材料。
二、陶瓷基复合材料的制备工艺1. 原料选择:在制备陶瓷基复合材料时,需要选择优质的陶瓷粉末和增强相。
陶瓷粉末的选择应考虑其颗粒大小、形状和化学成分,而增强相的选择应考虑其强度、刚度和耐热性能。
2. 混合均匀:在制备过程中,陶瓷粉末和增强相需要进行混合均匀,以确保最终制品的性能稳定。
3. 成型工艺:根据不同的制备方法,成型工艺也有所不同。
在热压法中,需要选择合适的温度和压力条件;在溶胶-凝胶法中,需要控制好溶胶和凝胶的形成过程;在拉伸成型法中,需要控制好拉伸成型设备的参数。
4. 烧结工艺:烧结是制备陶瓷基复合材料的重要工艺环节,通过烧结可以使得材料颗粒之间结合更加紧密,提高材料的密度和强度。
5. 表面处理:在制备陶瓷基复合材料的最后一道工艺中,可以对制品进行表面处理,如抛光、涂层等,以提高制品的表面质量和外观。
复合材料的设计与制备技术
![复合材料的设计与制备技术](https://img.taocdn.com/s3/m/471f063a591b6bd97f192279168884868662b878.png)
复合材料的设计与制备技术复合材料是一种由两种或更多材料组合而成的材料,具有多种优异性能。
复合材料不仅具有传统材料的基本性能,如强度、耐久性和耐腐蚀性等,还具有许多其他特殊性能,如轻质、耐高温、难燃、导电和绝缘等等。
因此,复合材料在众多领域中都得到了广泛的应用,如航空航天、汽车、建筑和医疗等。
本文将介绍复合材料的设计与制备技术。
一、复合材料的设计复合材料的设计是制备成功的关键因素之一,这需要综合考虑各种因素,如总体性能、加工性和成本等。
设计复合材料时需要考虑以下几个方面:1.材料的选择:选择合适的材料对于设计复合材料具有至关重要的作用。
关键是选择具有相似化学和物理性质的材料,以确保其在混合时能有效结合。
2.界面控制:当两种或更多种材料混合时,其间的存在一个界面导致力学和化学不兼容性从而影响复合材料的总体性能。
因此,界面控制是复合材料设计的一个重要方面,可以通过把界面改造为可以稳定结合材料间相互移动的区域来实现控制。
3.性能设计:将不同材料组合在一起时,其特性是非常复杂的。
因此,性能设计是复合材料的设计的核心方面,需确保复合材料具有所需的物理、力学和化学特性,而不只是材料的简单组合。
二、复合材料的制备技术复合材料的制法通常涉及混合不同材料的方法,以及合成和加工制成所需的成品。
下面是复合材料制备过程中常用的几种方法:1.真空制备法:在真空环境下将树脂和其他材料混合,并使其硬化。
这种方法严格控制了混合过程,使材料的均匀性达到最佳状态。
2.热压制备法:将打磨后的复合材料在高温和高压下合成。
这种制备方法能够确保复合材料表面平整,并在细节部分制造出细致的模型。
3.树脂注塑及挤出法:在热水中混合树脂,并在电子注塑或挤出机上组合。
这种方法快速且易于控制,可生产大批量的复合材料。
4.热塑性微控制结构法:将热塑性聚合物涂布在具有微米级别的结构性金属或模板表面上,未固化前先进行微观形状的调控,使后续流量和聚合反应的微观特征固定下来,之后脱离金属模板。
复合材料工艺详解(共35页)
![复合材料工艺详解(共35页)](https://img.taocdn.com/s3/m/0aeda03a366baf1ffc4ffe4733687e21af45ff75.png)
复合材料(fù hé cái liào)工艺详解——热固与热塑树脂(shùzhī)热固性树脂(shùzhī)成型工艺手糊成型(chéngxíng)工艺(手糊类)手糊成型:用纤维增强材料和树脂胶液在模具上铺覆成型,室温(或加热)、无压(或低压)条件下固化,脱模制成品的工艺方法。
1.原料:①树脂:不饱和聚酯树脂,环氧树脂;②纤维增强材料:玻纤制品(无捻粗纱、短切纤维毡、无捻粗纱布、玻纤细布、单向织物),碳纤维,Kevlar纤维;③辅助材料:稀释剂,填料,色料。
2.工艺过程:2.1 原材料准备2.1.1胶液准备胶液的工艺性主要指胶液粘度和凝胶时间。
①手糊成型的胶液粘度控制在0.2Pa·s~0.8Pa·s之间为宜。
环氧树脂可加入5%~15%(质量比)的邻苯二甲酸二丁酯或环氧丙烷丁基醚等稀释剂进行调控。
②凝胶时间:在一定温度条件下,树脂中加入定量的引发剂、促进剂或固化剂,从粘流态到失去流动性,变成软胶状态的凝胶所需的时间。
手糊作业前必须做凝胶试验。
但是胶液的凝胶时间不等于制品的凝胶时间,制品的凝胶时间不仅与引发剂、促进剂或固化剂有关,还与胶液体积、环境温度与湿度、制品厚度与表面积大小、交联剂蒸发损失、胶液中杂质的混入、填料加入量等有关。
2.1.2增强材料的准备手糊成型所适用增强材料主要是布和毡。
需要注意布的排向,同一铺层的拼接,布的剪裁。
2.1.3胶衣糊准备胶衣树脂的性能指标:外观:颜色均匀,无杂质,粘稠状流体;酸值:10mgKOH/g~15mgKOH/g(树脂);凝胶时间:10min ~15min;触变指数(zhǐshù):5.5~6.5;贮存(zhùcún)时间:25℃ 6个月2.1.4手糊制品厚度(hòudù)与层数计算①手糊制品(zhìpǐn)厚度t:制品(铺层)的厚度;m:材料质量,Kg/m2;k:厚度常数,mm/(Kg·m-2)材料厚度常数k表材料性能玻璃纤维E型 S型 C型聚酯树脂环氧树脂填料-碳酸钙密度(Kg/m3)2.56;2.49;2.45 1.1;1.2;1.3;1.4 1.1;1.3 2.3;2.5;2.9k[mm/(Kg·m-2)]0.391;0.402;0.408 0.909;0.837;0.769;0.714 0.909;0.769 0.435;0.400;0.345②铺层层数计算A:手糊制品总厚度,mm;m f:增强纤维单位面积质量,Kg/m2;kf:增强纤维的厚度常数,mm/(Kg·m-2);kr:树脂基体的厚度常数,mm/(Kg·m-2);c:树脂与增强材料的质量比;n:增强材料铺层层数。
树脂复合材料的制备
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树脂复合材料的制备树脂复合材料是一种将树脂和增强材料(如玻璃纤维、碳纤维等)组合起来制成的新型材料。
因为其轻便、高强度、高耐腐蚀性等特点,已被广泛应用于航空、汽车、建筑等领域。
本文将介绍树脂复合材料的制备方法。
一、预处理1. 增强材料的选择和预处理增强材料的选择会影响到复合材料的性能。
根据不同的应用领域,可以选择不同类型的增强材料。
例如,玻璃纤维适用于一般用途,碳纤维则适用于高强度、高刚度的要求。
在使用增强材料前,需要将其涂覆上一层“大小粒子”填充物,以提高增强材料表面的粗糙度和附着力。
2. 树脂的选择和预处理树脂的选择和预处理也会对复合材料的性能产生影响。
常用的树脂有环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂等。
在选择树脂的时候需要考虑到其生产工艺、成本和使用需求。
为了提高树脂的附着力和表面粗糙度,也需要对树脂进行预处理。
二、混合制备将增强材料和树脂按照一定比例混合起来,制备成树脂基复合材料。
在混合制备的过程中需要注意混合比例、混合时间以及混合温度等因素。
如果混合比例不正确,会使得复合材料的性能受到影响;如果混合时间过短,会使得树脂和增强材料不充分混合;如果混合温度过高,会导致树脂的分解或黏度增大。
三、成型完成混合制备之后,需要将其成型。
常用的成型方式有手工层压法、自动层压法、挤出成型法等。
其中,手工层压法适用于小型复合材料的制备,自动层压法适用于中小型复合材料的制备,挤出成型法适用于大型复合材料的制备。
四、固化完成成型之后,还需要对复合材料进行固化。
固化是指在一定温度和时间下,使得树脂分子间发生交联反应,形成强度高、密度大的复合材料。
常用的固化方式有热固化和光固化。
其中,热固化适用于大型复合材料的固化,光固化适用于小型复合材料的固化。
五、后处理完成固化之后,复合材料还需要进行后处理。
后处理包括切割、修整、打磨、测量等步骤。
通过切割、修整和打磨可以得到满足要求的形状和尺寸,通过测量可以检查复合材料的尺寸和性能。
复合材料的制备及其应用
![复合材料的制备及其应用](https://img.taocdn.com/s3/m/2adb8d2ba31614791711cc7931b765ce04087a4f.png)
复合材料的制备及其应用复合材料是由两种或多种不同材料组合而成的一种新型材料,其优点主要包括高强度、轻质化、耐腐蚀等特点。
随着科技的发展,复合材料已经广泛应用于航空航天、汽车、海洋工程等领域。
本文将介绍复合材料的制备方法以及常见的应用领域。
一、复合材料的制备方法1.浸渍法浸渍法是制备复合材料的最常见方法之一,其步骤如下:(1)将纤维材料浸泡在浸液中,使其充分湿润;(2)将浸渍后的纤维材料取出来,挤压去除多余的液体;(3)将浸渍后的纤维材料放入成型模具中,施加一定的压力;(4)加热硬化,使树脂固化成为复合材料。
2.层叠法层叠法是指将两种或多种材料按一定的顺序和方式层叠在一起,再进行压制和加热,使它们彼此结合成为一体。
这种方法最常用的材料是玻璃纤维布和环氧树脂,可以制备出高强度、轻质化的复合材料。
3.旋转成型法旋转成型法是将涂有树脂的毡带放置在旋转模具上,随后开始旋转,使树脂均匀地填充在毡带上,形成预定的形状。
该工艺主要适用于制备大小和形状相对简单的零件。
4.自动化生产随着科技的飞速发展,自动化制造已成为制备复合材料的一种常用方法。
自动化生产具有高效、精确的优点,能够大大节省人力资源,提高生产效率。
二、复合材料的应用领域1.航空航天航空航天领域是复合材料最广泛的应用领域之一。
复合材料的轻质化和高强度特点使其可以应用于制作飞机的机身、翼面、尾部等部件,提高飞机的综合性能,节约燃油成本。
2.汽车复合材料也被广泛应用于汽车领域。
可用于车顶、车门、车身等部件,大大降低了汽车的重量和汽车的阻力,提高了汽车的燃油效率和安全性。
3.海洋工程复合材料还可用于海洋工程中,如制造船舶的螺旋桨、潜艇、海底电缆等部件。
复合材料的耐腐蚀性、耐海水腐蚀性和轻质化特点,增加了零部件的使用寿命。
4.建筑复合材料还可用于建筑领域中。
现今很多高档建筑物中使用了大量的异形铝塑板材和金属复合板材,大大降低了建筑物的重量和提高了建筑物的建筑效率。
一种热电复合材料的制备方法及热点复合材料
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一种热电复合材料的制备方法及热点复合材料一、热电复合材料的制备方法热电复合材料是指同时具备热导和电导性能的材料,其在热电转换领域具有广泛应用。
热电复合材料的制备方法主要包括以下几个步骤:1. 原料准备:选择合适的热导和电导材料作为复合材料的基础材料。
热导材料通常选用热电材料,如铋锑合金、硅锗合金等;而电导材料则选择导电性能较好的材料,如金属铜、银等。
同时,还需要准备一定比例的粘结剂,以便将热导和电导材料牢固地粘结在一起。
2. 混合制备:将热导和电导材料与粘结剂进行混合。
首先,将热导和电导材料分别粉碎,然后根据一定的配比将其混合均匀。
接下来,将粘结剂加入到热导和电导材料的混合物中,再次进行搅拌混合,直至得到均匀的热电复合材料浆料。
3. 成型制备:将热电复合材料浆料进行成型。
常见的成型方法包括压制、注射成型等。
其中,压制是将热电复合材料浆料放入模具中,施加一定的压力,使其形成具有一定形状和尺寸的坯体。
而注射成型则是将热电复合材料浆料注入到模具中,在一定的温度和压力下固化成型。
4. 烧结处理:对成型的热电复合材料坯体进行烧结处理。
烧结是指将热电复合材料坯体置于高温环境中,使其发生结晶、扩散和固化等物理化学变化,从而提高材料的致密度和力学性能。
烧结温度和时间需要根据具体材料的特性进行调控,以获得最佳的热电性能。
5. 表面处理:对烧结后的热电复合材料进行表面处理。
表面处理可以通过化学方法,如电镀、溅射等,来增加材料的导电性能和稳定性。
同时,还可以采用机械方法,如研磨、抛光等,来改善材料的表面光洁度和粗糙度,以提高材料的接触面积和传导效率。
热电复合材料的制备方法包括原料准备、混合制备、成型制备、烧结处理和表面处理等步骤。
通过合理的工艺参数和优化的制备方法,可以制备出具有良好热电性能的复合材料。
二、热电复合材料的应用前景热电复合材料作为一种具有热导和电导双重功能的材料,在能源转换和热电器件领域具有广阔的应用前景。
复合材料的制备工艺研究
![复合材料的制备工艺研究](https://img.taocdn.com/s3/m/eeeb12103d1ec5da50e2524de518964bce84d276.png)
复合材料的制备工艺研究涉及到复合材料的成型、固化和后续加工等过程。
以下是一般的制备工艺研究步骤:
1. 材料选择:根据应用需求选择合适的基体材料和增强材料。
基体材料可以是塑料、金属、陶瓷等,增强材料可以是纤维、颗粒、薄膜等。
2. 预处理:对基体材料和增强材料进行预处理,如清洗、去除氧化层、表面处理等,以提高材料的粘接性能和表面活性。
3. 成型:根据复合材料的形状和结构要求,采用不同的成型方法,如层压、注塑、挤出、旋转成型等。
成型方法的选择取决于材料性质、成本、生产效率等因素。
4. 固化:通过热固化、光固化、化学固化等方法,使复合材料中的树脂或粘合剂固化,增强材料与基体材料之间形成牢固的结合。
5. 后续加工:对固化后的复合材料进行修整、切割、打磨、涂层等加工工序,以满足最终产品的要求。
在制备工艺研究中,需要考虑材料的性能要求、制备工艺的可行性、成本效益等因素,并进行实验验证和优化。
同时,还需要注意材料的质量控制和环境保护等问题。
有机无机复合材料的制备技术及应用
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有机无机复合材料的制备技术及应用有机无机复合材料是由有机物和无机物两者之间的共存关系组成的材料。
其制备技术分为原位合成和后期掺杂两种。
其中前者是指在有机基质中添加无机化合物或在无机基质中添加有机化合物,使两者发生化学反应从而形成复合材料。
后期掺杂则是在有机或无机材料中添加另一种成分,使其在材料中分散均匀。
本文将着重探讨有机无机复合材料制备技术及其应用。
一、制备技术1.原位合成原位合成法是利用有机物和无机物在一定条件下发生化学反应、交联等过程,制备出有机无机复合材料。
这种方法主要有两种,即溶胶凝胶法和聚合物改性法。
(1)溶胶凝胶法溶胶凝胶法是将无机物在有机溶剂中溶解成胶体,然后加入有机单体,反应后得到复合材料。
其中,溶胶是指微粒的尺寸在1纳米到1000纳米之间,是介于溶液与凝胶之间的状态;凝胶是指粘稠度高,呈胶状且具有某种结构的无定形聚集体。
(2)聚合物改性法聚合物改性法是利用有机聚合物改性为无机化合物的一种方法。
具体过程中,有机聚合物中加入一些含有活性基团的无机单体,然后经过配合反应,得到有机无机复合材料。
2.后期掺杂后期掺杂法是基于有机和无机材料的已有基础之上,将两种材料进行掺杂混合,从而制备出有机无机复合材料。
其中,后期掺杂法的主要方法为机械混合法和溶液共混法。
(1)机械混合法机械混合法是利用机械力将有机材料和无机材料进行混合。
这种方法主要有干球磨法、湿球磨法、超声波混合法、高压混合法等。
其中,湿球磨法最为常用,通过搅拌混合物进行磨合,使有机物与无机物充分接触,形成均匀的混合物。
(2)溶液共混法溶液共混法是将有机材料和无机材料在同一溶剂中溶解,随后进行旋转蒸发,得到有机无机复合材料。
这种方法的特点是在溶剂中混合,加工过程简单,但由于双方是共溶的,因此交联程度较低,成品的物理性质一般较差。
二、应用有机无机复合材料的应用非常广泛,涉及到材料科学、动力学、光学、电子、生物医学等诸多领域。
下面列举一些主要应用:1.功能材料有机无机复合材料通常具有特殊的结构和物理性质,比如形状记忆、变色、防护等功能,可以用于制备纳米材料、传感器、催化剂等。
复合材料的制备方法与工艺
![复合材料的制备方法与工艺](https://img.taocdn.com/s3/m/d562f3f764ce0508763231126edb6f1aff00710a.png)
复合材料的制备方法与工艺复合材料是由两种或两种以上成分组成的材料,具有优于其各个组分的综合性能。
它通常由基材(Matrix)和增强材料(Reinforcement)两部分组成。
基材一般是塑料、金属或陶瓷等,而增强材料一般是纤维、颗粒、片状物等。
首先,手工叠层法是最简单而且最基础的制备方法之一、先将预先切割好的增强材料按照设计好的层数和方向进行堆叠,然后将堆叠好的组合件放入热压机中进行热压,从而将基材和增强材料黏合在一起。
这种方法适用于制备简单的平板材料。
其次,浸渍浸涂法适用于制备复杂形状的复合材料。
首先将增强材料放置于模具中,然后通过涂覆或浸泡等方法将基材涂覆或浸渍在增强材料上,最后用热压或固化工艺使材料硬化并黏结在一起。
再次,压模法适用于制备较大尺寸的复合材料。
该方法主要是通过将预先制备好的增强材料放置在模具中,然后将涂覆或浸渍过的基材放置在增强材料上,并施加压力使其黏合在一起。
这种方法是通过机械力来实现压合的。
第四,注射成型法主要是将预先制备好的增强材料放置于模具中,并通过注射机将熔化的基材注入模具中,待基材固化后,就得到了复合材料。
这种方法适用于制备较复杂的形状,但需要专用的注射设备。
第五,挤压法适用于制备中空或带有孔洞的复材。
首先将增强材料放置在挤压机的模型中,然后通过挤压机的作用使熔化的基材进入增强材料的孔隙中,形成复合材料。
挤压法可以制备出管道、管件等带有中空结构的复材。
最后,层压法是制备复合材料的常用方法之一,也是最常用的方法之一、将预先准备好的增强材料与基材层层叠放,然后将叠放好的组合件放入热压机中进行加热和压制。
加热可以使基材热软化,与增强材料更好地结合在一起,压制则可以使组合件中的孔隙被排除,从而提高复合材料的密度和强度。
综上所述,复合材料的制备方法和工艺有多种多样,每一种方法都有其适用的场合和条件。
通过选择合适的制备方法和工艺,可以获得具有理想性能的复合材料。
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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
固相工艺
气相工艺
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 PVD(物理气相 沉积) CVD(化学气相 沉积) CVI(化学气相 渗透)
拉挤成型工艺是将浸渍树脂胶液的连续玻璃纤维 束、带或布等,在牵引力的作用下,通过挤压模 具成型、固化,连续不断地生产长度不限的玻璃 钢型材。 优点是:生产过程完全实现自动化控制,生产效 率高;纤维含量高,浸胶在张力下进行,能充分 发挥增强材料的作用,产品强度高;制品纵、横 向强度可任意调整,可以满足不同力学性能制品 的使用要求;较其它工艺省工,省原料,省能耗; 制品质量稳定,重复性好,长度可任意切断。
有重要地位。 航空工业中制备复合材料制件的主要要求为:可支付得起; 高度自动化;好的质量控制;降低模具成本及缩短生产周 期。为了达到这些要求,航空工业正着眼于:编织技术; 先进的铺带技术;非热压罐技术;注射工艺;先进的固化 工艺;全质量概念及热塑性工艺。
预成形体的制造技术
(1)缝合技术
采用高性能纤维和工业用缝合机将多层二维纤维 织物缝合在一起,经复合固化而成的纺织复合材 料。 美国的NASA。 复合材料机翼,28m长的蒙皮复合材料预成形体。 缝合超过25mm厚的碳纤维层,缝合速度3000针/ 分。 相对于同样的铝合金零件重量减少25%,成本降 低20%。
塑料基复合材料的制备成形
4.2 树脂基复合材料
先进复合材料具有比强度和比模量高、耐疲劳、各向异性
和可设计性、材料与结构的一次成型等性能,自上世纪60
年代问世以来,很快获得广泛应用,成为航空航天4大材料 之一。随着其材料性能和制造技术的不断改进,复合材料
未来在战斗机、大型军用运输机、无人机等平台上必将占
复合材料零件成形及制造技术
(1) 树脂转移模塑成形技术
在模腔中铺放按性能和结构要求设计的增强材料 预成形体,采用注射设备将专用树脂体系注入闭 合模腔,模具具有周边密封和紧固以及注射及排 气系统,以保证树脂流动流畅并排出模腔中的全 部气体和彻底浸润纤维,还具有加热系统,可加 热固化成形复合材料构件。它是一种不采用预浸 料,也不采用热压罐的成形方法。因此,具有效 率高、投资、绿色等优点,是未来新一代飞机机 体有发展潜力的制造技术。
十字形等型材和圆管等,还可以创造出许多
新的复杂形状织物。
(4) 编织
编织是一种基本的纺织工艺,能够使两条以
上纱线在斜向或纵向互相交织形成整体结构 的预成形体。这种工艺通常能够制造出复杂 形状的预成形体,但其尺寸受设备和纱线尺 寸的限制。该工艺技术一般分为两类,一类
的二维编织工艺,另一类是三维编织工艺。
主要的固相工艺
粉末冶金 薄膜的扩散键合 利用陶瓷-金属(陶瓷)间的反
应
由有机聚合物的合成
主要的气相工艺
PVD(物理气相沉积) CVD (化学气相沉积) CVI (化学气相渗透)
陶瓷基 聚合物基 金属基 复合材料 复合材 (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
(3) 纤维缠绕
该工艺主要用于空心、圆形及椭圆零件,如 管路及油箱。纤维束通过一个树脂池后以各 种方向和速度缠绕到芯轴上,方向和速度由 纤维进给机控制。这是一项已经发展较为成 熟的技术,无论是在自动化、速度、变厚度、 质量和纤维方向上都得到了巨大改进。它是 筒形件的低成本快速制造方法。
(4) 拉挤
(6) 经编
采用经向针织技术,并与纤维铺放概念相结合,制 造的多轴多层经向针织织物。 由于不弯曲,因此纤维能以最佳形式排列。经编技 术可以获得厚的多层织物且按照期望确定纤维方向, 不需要铺放更多的层数,极大提高经济效益。 两个优点: 成本低;有潜力超过传统的二维预浸带层压板 预计未来将在飞机制造中广泛应用。
4. 复合材料的制备方法与工艺 概述
复合材料的重要领域之一。
复合材料中至关重要、且为该领域的研究者 非常感兴趣的课题。 将最终制品的制造与复合材料的成形一起完 成。
4. 复合材料的制造方法
主要的液相工艺
压挤铸造与压挤渗透 喷雾沉积 热喷射 浆体铸造 定向凝固共晶 金属的定向氧化
(2) 树脂浸渍技术
一种树脂膜熔渗和纤维预制体相结合的一种 树脂浸渍技术。其成形过程是将树脂制备成 树脂膜或稠状树脂块,安放于模具的底部, 其上层覆以缝合或三维编织等方法制成的纤 维预制体。然后依据真空成形工艺的要点将 模腔封装,于热环境下采用真空技术将树脂 由下向上抽吸。
目前在航空领域主要应用于飞机雷达天线罩。
(7) 层板及蜂窝结构制造技术
纤维增强金属层板(FRML)是由金属薄板和纤维 树脂预浸料交替铺放胶合而成的混杂复合材料。 改变金属类型和厚度、纤维树脂预浸料系统、铺贴 顺序、纤维方向、金属表面处理和后拉伸度等可改 变FRML的性能 主要使用铝合金薄板。使用铝锂合金可提高FRML 的比刚度,使用钛合金可大大可提高FRML的耐温 性。 FRML中的纤维可以是玻璃纤维、芳纶纤维和碳纤 维 具有良好的比强度和比刚度 在未来的大型军用运输机及无人机等机体具有相当 广泛的应用前景。
(5) 针织
针织用于复合材料的增强结构的方向强度、冲击 抗力较机织复合材料好,且针织物的线圈结构有 很大的可伸长性,易于制造非承力的复杂形状构 件。目前国外已生产了先进的工业针织机,能够 快速生产复杂的近无余量结构,而且材料浪费少。 用这种方法制造的预成形体可以加入定向纤维有 选择地用于某些部位增强结构的机械性能。另外, 这种线圈的针织结构在受到外力时很容易变形, 因此适于在复合材料上成形孔,比钻孔具有很大 优势。但是它较低的机械性能也影响了它的广泛 应用。
(2) 穿刺
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。
改进了复合材料的断裂韧性。
比缝合技术更具发展潜力,节省成本,尺寸 不受限制。
(3) 三维机织
是一种高级纺织复合材料。 纺织异型整体织物,如T形、U形、工形、