复合材料及其成型技术
环氧树脂碳纤维复合材料的成型工艺与应用
碳纤维缠绕复合材料成型工艺
碳纤维缠绕复合材料的制备过程主要包括纤维铺放、树脂浸润和热处理等环 节。下面分别介绍这些步骤及其对材料性能的影响。
1、纤维铺放：此步骤是碳纤维缠绕复合材料制备的关键环节之一。纤维的 排列方向、密度和厚度等因素都会影响最终产品的性能。铺放过程中需采用专门 的设备和工艺，确保纤维分布的准确性和稳定性。
引言：碳纤维增强环氧树脂复合材料是一种具有优异性能的材料，因其具有 高强度、高韧性、耐腐蚀、轻质等优点而被广泛应用于航空、航天、汽车、体育 器材等领域。随着科技的发展，对于这种复合材料的研究和应用也越来越广泛。 液体成型是一种常见的复合材料制造工艺，具有成本低、效率高等优点，因此， 研究碳纤维增强环氧树脂复合材料的液体成型工艺及其性能具有重要意义。
在航天领域，碳纤维树脂基复合材料被广泛应用于火箭箭体、卫星平台等关 键部位。其轻质、高强度、耐腐蚀等优点使得它在航天领域具有广泛的应用前景。
在汽车领域，碳纤维树脂基复合材料被广泛应用于汽车车身、底盘等部位。 其高强度、耐腐蚀和轻质等优点可以提高汽车的性能和舒适性，同时也可以提高 汽车的安全性。
四、结论
环氧树脂碳纤维复合材料的成型工艺主要包括以下步骤： 1、纤维浸润：将碳纤维或其它纤维浸入环氧树脂中，使其充分浸润。
2、固化：在一定的温度和压力下，环氧树脂发生固化反应，形成固态复合 材料。
3、后处理：对固化后的复合材料进行切割、打磨、钻孔等后处理，以满足 不同应用场景的需求。
3、后处理：对固化后的复合材 料进行切割、打磨、钻孔等后处 理
三、碳纤维树脂基复合材料的应 用研究进展
碳纤维树脂基复合材料在航空、航天、汽车等领域得到了广泛应用。近年来， 随着技术的不断发展，其在这些领域的应用研究也取得了显著的进展。
复合材料成型加工技术---
真空袋
1. 过程
制品毛坯 真空袋密封 抽真空 固化 制品
2. 特征 1）工艺简单，不需要专用设备； 2）压力较小，最大为0.1MPa，只适
用厚度1.5mm以下复合材料制品
压力袋成型
压力为0.25~0.5MPa
真空袋-热压罐成型
预浸料成型
预浸料成型（prepreg lay-up）
基本步骤：
设备：要求比RTM高，投资大
模压成型（Compression Molding）
将复合材料片材或模塑料放入金属对模中， 在温度和压力作用下，材料充满模腔，固 化成型，脱模制得产品的方法。
模具预热 模压料称量
涂刷脱模剂 预热
装模
压制 脱模
制品 检验 后处理
BMC模压 SMC、TMC模压 预浸料模压（层压）
多孔膜 密实膜 多孔织物
多孔膜
真空封装系统：透气、隔离、吸胶、透胶系统
适合加工高纤维含量（>60%）复合材料 简单和复杂构型构件均可以加工 高强度和高刚度复合材料均可以加工 劳动强度大，不适于大量加工 构件成本高 在航空和军事用先进复合材料上用途广泛
喷射成型（spray-up process）
包括：
干法缠绕： 预浸纱 湿法缠绕： 纤维纱 半干法缠绕： 纤维纱
加热软化 缠绕 浸胶 缠绕 浸胶 烘干 缠绕
非常适合制作管 状制品，如压力 容器、管道、火 箭发动机壳体、 喷管、化学品储 存罐等
配合CAD系统， 可以制作外形更 为复杂的构件
基本步骤
① 粗纱线轴放置在粗纱架上； ② 几根粗纱从导纱沟中穿过； ③ 固化剂和树脂在容器中混合后倒入树脂浸渍槽中； ④ 在卷绕滚筒上涂覆脱模剂、凝胶涂层，并将卷绕滚筒放
碳纤维复合材料的成型工艺
碳纤维复合材料的成型工艺一、碳纤维复合材料概述碳纤维复合材料是一种由碳纤维增强体和树脂基体组成的新型高性能材料。
它以其轻质、高强度、高刚度、耐疲劳、耐腐蚀等优异性能，在航空航天、汽车制造、体育器材、建筑结构等领域得到了广泛的应用。
本文将探讨碳纤维复合材料的成型工艺，分析其重要性、挑战以及实现途径。
1.1 碳纤维复合材料的特点碳纤维复合材料的特点主要包括以下几个方面：- 轻质高强：碳纤维具有很高的比强度和比模量，使得复合材料在保持轻质的同时，具有很高的承载能力。
- 高刚度：碳纤维复合材料的刚度远高于传统材料，可以提供更好的结构稳定性。
- 耐疲劳：碳纤维复合材料具有优异的耐疲劳性能，适用于承受反复循环载荷的应用。
- 耐腐蚀：碳纤维复合材料对多种腐蚀性介质具有很好的抵抗力，适用于恶劣环境。
1.2 碳纤维复合材料的应用领域碳纤维复合材料的应用领域非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 航空航天：用于飞机结构、发动机部件等，以减轻重量、提高性能。
- 汽车制造：用于车身、底盘等部件，以提高燃油效率和车辆性能。
- 体育器材：用于自行车、网球拍、高尔夫球杆等，以提供更好的运动性能。
- 建筑结构：用于桥梁、高层建筑等，以提高结构的承载能力和耐久性。
二、碳纤维复合材料的成型工艺碳纤维复合材料的成型工艺是实现其优异性能的关键环节。
不同的成型工艺会影响材料的性能和应用范围。
2.1 预浸料成型工艺预浸料成型工艺是一种常用的碳纤维复合材料成型方法。
该工艺首先将碳纤维与树脂基体预先混合，形成预浸料，然后在模具上铺设预浸料，通过热压或真空袋压等方法固化成型。
预浸料成型工艺具有成型效率高、产品质量好等优点。
2.2 树脂传递模塑成型工艺树脂传递模塑（RTM）成型工艺是一种先进的复合材料成型技术。
该工艺通过将树脂注入闭合模具中，使树脂在模具内流动并浸润碳纤维，最终固化成型。
RTM工艺可以实现复杂形状的制品成型，且具有较低的生产成本。
先进复合材料成型技术
先进复合材料成型技术
先进复合材料成型技术是指利用先进的工艺和技术手段将复合材料制备成所需形状和尺寸的过程。
其中，复合材料是由两种或两种以上的材料组成的，以得到更优异性质或性能的材料。
常见的复合材料包括纤维增强复合材料、层状复合材料和粉末冶金复合材料等。
在先进复合材料成型技术中，主要的方法包括：
1. 压缩成型：将复合材料放入模具中，通过外部力作用使其成型。
该方法适用于具有规则形状的产品，如板材、棒材等。
2. 注塑成型：将复合材料加热至熔融状态后，通过注射机将其注入模具中，冷却后成型。
该方法适用于复杂形状的产品，如壳体、零件等。
3. 叠层成型：将预浸料或干预浸料的纤维层堆叠在一起，然后通过热压或自动化的机械压力系统将其热固化成型。
该方法适用于大型、高强度的复合材料制品。
4. 旋压成型：将预浸纤维绕在模具的表面，然后通过加热和压缩使其固化成型。
该方法适用于中小型、复杂形状的产品制造。
5. 真空吸塑成型：将预先加热的塑料片放置在模具上，然后通过真空吸取空气使其紧贴模具表面，冷却后成型。
该方法适用于薄壁、透明或有特殊形状的产品。
这些先进复合材料成型技术在航空航天、汽车、建筑等领域有广泛应用，可大幅提高产品的强度、刚度和耐用性。
复合材料的成型工艺
模压制品主要用作结构件、连接件、防护件 和电气绝缘等，广泛应用于工业、农业、交通运 输、电气、化工、建筑、机械等领域。
由于模压制品质量可靠，在兵器、飞机、导 弹、卫星上也都得到应用。
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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。
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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。
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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。
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手糊成型工艺缺点
① 生产效率低，劳动强度大，劳动卫生 条件差。
连续纤维缠绕技术的优点
首先，纤维按预定要求排列的规整度和精度 高，通过改变纤维排布方式、数量，可以实现等 强度设计，因此，能在较大程度上发挥增强纤维 抗张性能优异的特点，
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其次，用连续纤维缠绕技术所制得 的成品，结构合理，比强度和比模量高， 质量比较稳定和生产效率较高等。
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连续纤维缠绕技术的缺点
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③不需要或仅需要进行少量加工，生 产过程中树脂损耗少；
④制品的纵向和横向强度可任意调整， 以适应不同制品的使用要求，其长度可根 据需要定长切割。
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拉挤制品的主要应用领域
(1)耐腐蚀领域。主要用于上、下水装置，工业 废水处理设备、化工挡板及化工、石油、造纸和冶 金等工厂内的栏杆、楼梯、平台扶手等。
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金属对 模准备
模塑料、 颗粒树脂
短纤维
涂脱模剂
加热、加压
膜压成型 加热 冷却
复合材料手糊成型工艺喷射成型
喷射成型工艺可以通过多层涂覆和叠层结构来加强产品的结构强度， 提高产品的承载能力和稳定性。
优化材料组合
喷射成型工艺可以方便地实现多种材料的组合和复合，通过优化材 料组合来提高产品的性能和功能。
05 复合材料手糊成型工艺喷 射成型的挑战与解决方案
气泡和空隙问题
总结词
气泡和空隙问题是在复合材料手糊成型工艺喷射成型过程中常见的问题，它们会影响产品的质量和性 能。
特点
成本低、灵活性高、适合小批量生产 ，广泛应用于船舶、汽车、建筑等领 域。
历史与发展
起源
起源于20世纪初，最初用于生产 玻璃钢船。
发展
随着技术的进步和新型材料的出 现，复合材料手糊成型工艺不断 改进，喷射成型技术逐渐成为主 流。
应用领域
01
02
03
船舶制造
用于制造船体、甲板、舱 室等。
汽车制造
喷嘴的设计对喷射效果和产品质 量有很大的影响，需要考虑到喷
射距离、角度、流量等因素。
喷射成型材料
喷射成型材料主要包括树脂和纤维两 种。树脂作为粘结剂，纤维作为增强 剂，通过合理的配比，可以制备出性 能优异的复合材料。
在喷射成型过程中，还需要添加一些 辅助剂，如消泡剂、流平剂等，以改 善产品的表面质量和力学性能。
应用领域的拓展
航空航天领域
随着航空航天技术的不断发展，喷射成型工艺在制造高性 能、轻质复合材料方面具有巨大潜力，可应用于飞机结构、 卫星部件等领域。
汽车工业
汽车工业对材料性能和成本控制要求高，喷射成型工艺可 应用于制造汽车零部件，如发动机罩、车门等，提高生产 效率和降低成本。
新能源领域
在新能源领域，如太阳能板、风力发电机等，喷射成型工 艺可用于制造高性能的复合材料部件，提高设备的效率和 稳定性。
复合材料成型工艺及应用
复合材料成型工艺及应用引言复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的新材料，具有优异的性能和广泛的应用领域。
复合材料的成型工艺对于材料的性能和应用具有重要影响。
本文将深入探讨复合材料成型工艺及其应用。
成型工艺1. 碳纤维复合材料成型工艺碳纤维复合材料是一种常见的复合材料，其成型工艺有以下几个步骤：1.原材料准备–碳纤维布预浸树脂–模具2.布料叠层–将预浸树脂的碳纤维布按照设计要求叠加在一起3.真空吸气–将叠层的碳纤维布放置在真空袋内–利用真空泵抽取袋内空气，将袋与布料牢固贴合4.热固化–将真空吸气后的碳纤维布置于热压机中进行热固化–在一定的温度和压力下，树脂固化和纤维之间形成牢固的结合2. 玻璃纤维复合材料成型工艺玻璃纤维复合材料是另一种常用的复合材料，其成型工艺包括以下步骤：1.玻璃纤维制备–将原始玻璃熔融并通过喷丝机进行拉伸成细长纤维2.纤维增强–将玻璃纤维与树脂混合物浸渍，使纤维饱和3.成型–将纤维增强的玻璃纤维复合材料放置在模具中–利用压力或真空将复合材料与模具表面充分接触4.固化–在一定的温度和时间下，树脂固化并与玻璃纤维形成牢固结合应用领域复合材料因其独特的性能，广泛应用于以下领域：1. 航空航天业复合材料在航空航天业中具有重要地位。
其轻量化和高强度的特性，使其成为航空器结构中的关键材料。
例如，飞机机翼、机身和尾翼等部件都采用碳纤维复合材料制造，以提高飞行性能和燃油效率。
2. 汽车工业复合材料在汽车工业中的应用越来越广泛。
通过使用复合材料，汽车的整体重量可以降低，燃油效率可以提高。
此外，复合材料还能提供更好的碰撞安全性能和外观设计自由度。
3. 建筑业复合材料在建筑业中的应用也越来越受欢迎。
由于其轻质、高强度和耐腐蚀性能，复合材料可以用于建筑结构、墙体和屋顶等部件的制造。
同时，复合材料还能提供独特的外观效果，满足建筑设计的需求。
4. 化工工业复合材料在化工工业中的应用主要体现在储罐、管道和设备等方面。
先进金属复合材料成形技术
先进金属复合材料成形技术
先进金属复合材料成形技术是指利用先进的工艺和设备对金属复合材料进行成形加工的技术。
金属复合材料是由金属基体和增强材料（如纤维增强材料）组成的复合材料。
相比于传统的单一金属材料，金属复合材料具有更高的强度、刚度和耐热性能。
然而，由于其复杂的结构和成分，金属复合材料的成形加工相对困难。
先进金属复合材料成形技术主要包括以下几个方面：
1. 粉末冶金成形技术：通过将金属粉末与增强材料混合，然后经过高温和高压的成形过程，使其熔合并固化成型。
这种成形技术适用于复杂形状和大尺寸的金属复合材料制品。
2. 金属复合材料锻造技术：利用锻机对金属复合材料进行锻造成型。
锻造可以改变材料的内部组织结构和形状，从而提高其力学性能和耐热性能。
3. 金属复合材料挤压技术：通过在金属复合材料中施加高压，使其通过模具的通道流动并成形。
挤压成形技术适用于长条形的金属复合材料制品。
4. 金属复合材料注射成型技术：利用注射机将金属复合材料融化后注入模具中进行成型。
注射成型技术可以制造出高精度和复杂形状的金属复合材料制品。
以上是几种常见的先进金属复合材料成形技术，通过这些技术的应用，可以制造出更高性能、更复杂的金属复合材料制品，满足不同领域对于材料强度和耐热性能的要求。
复合材料的成型工艺
复合材料的成型工艺图1：热固性复合材料最基本的制备方法是手糊，通常包括将干层或半固化片层用手铺设到模具上，形成一个积层。
图中展示的是自由宇航公司的技术员（佛罗里达州墨尔本）正在通过手糊工艺加工一个碳/环氧预浸料，将用于制造通用航空飞机部件。
资料来源：自由宇航公司在复合材料的加工成型过程中会使用一系列模具，用来给未成形的树脂及其纤维增强材料提供一个成型的平台。
手糊（hand layup）成型是热固性复合材料最基本的制备方法，即通过人工将干层或半固化片层铺设到模具上，形成一个积层。
铺层方式分为两种：一种称为干法铺层，是先铺层后将树脂浸润（例如，通过树脂渗透方式）到干铺层上的方式，另一种方式是湿法铺层，即先浸润树脂后铺层的顺序。
现在普遍使用的固化方式可以分为以下几种：最基本的是室温固化。
不过，如果提高固化温度的话，固化进程也会相应加快。
比如通过烤箱固化，或使用真空袋（vacuum ba g）通过高压釜固化。
如果采用高压釜固化的话，真空袋内通常会包含透气膜，被放置在经手糊的半成型制品上，再连接到高压釜上，等最终固化完成后再将真空袋撤去。
在固化过程中，真空袋的作用是将产品密封在模具和真空袋之间，通过抽真空对产品均匀加压，将产品中汇总的气体排出，从而使产品更加密实、力学性能更好。
图2：热压釜独有的高温和高压条件使其成为完成热固性树脂零部件的固化的重要工具。
控制软件的改进则能够帮助经营者提高35-40%的生产量。
同时，一些新的树脂配方正在开发当中，将通过低压固化处理。
图中是Helicomb国际公司（俄克拉荷马州塔尔萨）的一名操作人员正在使用高压釜进行固化处理。
来源：Helicomb国际公司许多高性能热固性零件都需要在高热高压的条件下完成固化。
但是高压釜（Autocl aves）的设备成本和操作成本都较昂贵。
采购高压釜设备的制造商通常会一次性固化一定数量的部件。
对于高压釜的温度，压力，真空和惰性气体（inert atmosphere）等一系列参数，计算机系统能帮助实现远程甚至无人监控和检测，并最大限度地提高该技术的利用效率。
复合材料的成型工艺
复合材料的成型工艺复合材料的成型工艺主要包括以下几种：1. 手糊成型工艺：是一种湿法铺层成型法，通过涂刷胶液和铺设纤维织物，在模具上形成一定厚度的层片，然后进行固化。
2. 喷射成型工艺：是将树脂和纤维混合后，通过喷射的方式在模具表面形成一定厚度的层片，再进行固化。
3. 树脂传递模塑技术（RTM技术）：将纤维织物放入模具中，然后注入树脂，经过一定的温度和压力条件进行固化，形成复合材料制品。
4. 袋压法成型：是将纤维织物放入密封的袋子里，然后通过压力使纤维织物紧密结合在一起，再经过固化得到复合材料制品。
5. 真空袋压成型：是在袋压法的基础上，通过抽真空的方式排除纤维织物内的空气和水分，提高制品的密实度和质量。
6. 热压罐成型技术：是将预浸料放入金属模具中，通过热压罐的高温高压作用，使预浸料粘结成复合材料制品。
7. 液压釜法成型技术：是将预浸料放入密封的液压釜中，通过液体介质的压力使预浸料紧密结合在一起，再经过固化得到复合材料制品。
8. 热膨胀模塑法成型技术：是将纤维织物放入模具中，利用热膨胀原理使纤维织物紧密结合在一起，再经过固化得到复合材料制品。
9. 夹层结构成型技术：是将两层或更多层预浸料之间夹入一层泡沫材料或其他材料，通过加热加压或抽真空的方式使其粘结成复合材料制品。
10. 模压料生产工艺：是将纤维织物和树脂混合后，经过一定温度和压力条件进行固化，形成模压料，然后将其加工成制品。
11. ZMC模压料注射技术：是将ZMC模压料加热后注入模具中，经过一定的温度和压力条件进行固化，形成复合材料制品。
12. 层合板生产技术：是将多层预浸料按照一定的顺序叠放在一起，然后经过热压或冷压的方式使其粘结成复合材料层合板。
13. 卷制管成型技术：是将纤维织物和树脂混合后，通过卷制机卷制成管状制品。
14. 纤维缠绕制品成型技术：是将纤维织物缠绕在芯模上，然后注入树脂或进行热处理，形成复合材料制品。
15. 连续制板生产工艺：是将预浸料连续通过加热和加压装置，使其连续地粘结成复合材料板材。
复合材料的模压成型技术
复合材料的模压成型技术复合材料是由两种或两种以上的不同材料组成的材料，具有比单一材料更优越的性能。
模压成型是一种常用的复合材料制备技术，通过在模具中对复合材料进行加热和压力处理，使其固化成特定形状的产品。
下面将详细介绍复合材料的模压成型技术。
模压成型技术是一种传统且成熟的复合材料制备方法，适用于各种复材的生产。
其基本工艺包括：制备模具、预热模具、预切制复材、层堆压、模热固化、冷却脱模、再加工等步骤。
下面将分别介绍每个步骤的具体操作方法。
首先是制备模具。
模具是模压成型技术中非常重要的一部分，其质量和精度会直接影响最终产品的质量。
制备模具时，需要根据产品的要求设计和制造成型模具，通常采用金属材料制作，如铝合金、钢材等。
接下来是预热模具。
模具在使用前需要对其进行预热处理，以提高产品成型效果和减少模具损耗。
预热温度一般根据复合材料的热固化温度来确定，通常在50-100摄氏度之间。
然后是预切制复材。
复合材料通常是由纤维增强材料和树脂基体组成的，为了方便模压成型，需要将复材事先切成与产品形状相近的形状。
预切制复材时要注意保持纤维的方向和层间粘接质量，以确保最终产品的强度和性能。
层堆压是模压成型的核心步骤，也是影响成型质量的关键环节。
层堆压时，将预切制好的复材层叠放在模具中，注意纤维方向和树脂基体的均匀分布。
并在每一层复材之间涂上树脂胶水，以增强层间粘接力。
接着是模热固化。
层堆压好的复材在模具中进行加热和压力处理，以使树脂基体固化成型。
模具的温度和压力要根据树脂基体的热固化曲线和产品要求来确定。
一般情况下，模具温度在120-180摄氏度之间，压力在0.5-2.0MPa之间。
冷却脱模是使产品从模具中取出的最后一个步骤。
脱模时要注意避免产品变形和破损，可以采用自然冷却或水冷却的方法。
同时，也可以根据产品的要求进行一些后续处理，如修磨、修边、打孔等工艺。
最后是再加工。
模压成型的产品可能会因为形状和尺寸的要求不完全符合而需要进行一些再加工。
碳纤维复合材料和成型工艺
碳纤维复合材料和成型工艺
碳纤维陶瓷复合材料
碳纤维复合材料和成型工艺
碳纤维复合材料和成型工艺
成型关键技术
铺层设计 表面质量分析 热缩工艺 预吸胶工艺
碳纤维复合材料和成型工艺
铺层设计
包括铺层角度、 铺层顺序、铺层的层数的设计，而且铺层设计是直 接决定材料性能和强度的主要工序。所以在构件的设计中要优先考 虑支撑杆轴向的膨胀系数的要求，还要考虑其强度，并且要针对材 料的实际实用性和加工方式，所以一般的铺层方向都分为轴向和沿 管周铺设两种形式。尤其复合材料的各向异性十分突出，这就决定 了物理性和力学性都要集中在碳纤维轴向，碳纤维轴向与径向的线 膨胀系数为-0.3×10K和12×10K，所以通过不同的铺层比例设 计就可以得到膨胀系数。在计算中因基体树脂为同性材料，所以就 会忽略基体树脂的膨胀变形。当轴向纤维和径向纤维的层数比为3 ：2就可以使复合材料在轴向达到膨胀系数要求，最后在根据复合 材料杆的强度和铺层工艺性能要求来最后决定铺层的先后顺序。
碳纤维复合材料和成型工艺
热缩工艺
采用热缩管并利用其自身特性对复合材料进行压实就是热 缩工艺，热缩工艺主要使树脂进行软化，当热缩管达到收 缩温 度的同时就会出现收缩变形的现象，并且口径发生缩 小并被压实。所以在高温固化的状态下热缩材料可以很好 的将热压力进 行传递，并可以消除皱折对复合辅助材料的 影响。热缩工艺需 要一定的温度环境，以保证收缩和压实 的质量。热缩工艺中最 重要的质量参数是加热时间和对温 度的控制。在确定热缩工艺 时以热缩材料的收缩性能为根 据，并充分考虑模具的热容滞后 因素，对具体的复合材料 制件灵活运用。热缩材料的主要方式 为外加热，使用设备 如酒精喷灯和热电吹风，如果条件允许可 以使用烤箱，所 以针对复合材料这一特点就要求在加热的时候 对温度严格 控制，保证低温和短时问加热，避免对热缩材料的 热缩方 式对树脂体系凝胶性能的影响。
航空复合材料成型与加工技术
航空复合材料成型与加工技术摘要：复合材料通常是指由高分子材料、无机非金属材料或金属材料复合而成的一种新材料。
复合材料可定义为出两种或两种以上具有不同的化学或物理性质的组分材料组成的一种与组分材料性质不同的新材料，且各组分材料之间具有明显的界面。
具有重量轻、设计制造性能好、复合效应高等特点，以及比强度和比模量高、疲劳寿命长、抗腐蚀性能好等优点。
关键词：航空复合材料；成型；加工技术一、复合材料成型技术1.1自动铺放技术自动铺放技术主要有自动铺丝和自动铺带两种技术，这两种技术的共同点是都采用了预浸料，并能实现全自动化与数字化制造，高速高效。
自动铺放技术非常适用于制造大型复合材料结构件，在各种飞行器，尤其是大型民用飞机结构的制造中所占比重越来越大。
自动铺带技术的原材料是带隔离衬纸的单向预浸带。
切割、定位、堆叠和轧制均采用数控技术自动完成，并由自动铺带机实现。
多轴龙门机械手可用于完成胶带铺设位置的自动控制，核心部件——铺带头配备有预浸带输送和切割系统，可根据待铺设工件的轮廓自动完成预浸带预定形状的切割。
加热后，预浸料带在压辊的作用下铺设在模具表面。
该方法具有高质量、高效率、高可靠性和低成本的特点。
主要用于平面或低曲率弯曲部件或准平面复合材料部件的层压制造。
特别适用于大型复杂零部件的制造，减少了组装件的数量，节约了制造和组装成本，大大降低了材料的废品率和制造时间。
1.2热压罐成型热压罐成型工艺是目前复合材料结构件制造过程中应用最广泛的方法之一。
它利用热压罐内的高温压缩气体对复合材料坯料进行加热和加压，以完成固化目的。
热压罐主要由罐门及罐体、风机系统、加热系统、冷却系统、真空系统、压力系统、控制系统和安全系统等机械辅助设施组成。
在复合材料结构制品的固化过程中，按照工艺和技术要求完成制品的抽真空、加热和加压，以达到制品固化的目的。
热压罐成型具体工艺流程如下：第一步是材料准备，主要是预浸料，根据设计要求裁剪预浸料；第二步是模具准备，在铺放预浸料前需要用甲乙酮或丙酮等溶剂清洗模具的表面。
复合材料成型技术及应用
复合材料成型技术及应用复合材料成型技术及应用，听起来就像个高大上的话题，但别担心，我来给你讲讲。
复合材料，这名字听上去挺复杂，其实就是把两种或者更多材料组合起来，打造出更强大、性能更优越的新材料。
就像把可乐和冰淇淋混在一起，成就了经典的可乐浮冰。
你说，这样的东西不受欢迎才怪呢！说到成型技术，咱们可以想象一下，复合材料就像面团，得经过一番捏、揉，才能变成好吃的面包。
各种成型工艺都各有千秋。
有些像是高温烘烤，温度一高，材料就紧紧粘在一起，强度可不是盖的。
而有些则是低温慢炖，慢慢地让材料融合，这样做出来的东西就有了一种独特的韧性。
想想看，那种感觉就像是把老母鸡炖得软糯无比，汤汁浓郁，回味无穷。
要说复合材料的应用，那真是五花八门，简直是无所不能。
比如在航空航天领域，飞行器的机身、叶片都用得上。
这样的材料轻巧又结实，飞起来就像老鹰一样，简直是畅快飞翔，毫无负担。
再看看汽车行业，复合材料用来做车身，减少了车重，提升了燃油效率。
谁不想开着轻快的车，飘然而过，连风都追不上呢？而在体育装备方面，复合材料也是大展身手，像是羽毛球拍、网球拍、甚至高尔夫球杆，都是用这玩意儿做的。
轻便又耐用，挥动起来就像是舞蹈，简直是一种享受！难怪现在运动爱好者个个都喜欢追逐这些科技感满满的装备，真的是装备到位，实力在线。
复合材料还有一个好处，那就是能根据需求定制，想要什么样的特性，直接告诉厂家，他们就能为你量身打造。
就像裁缝为你量身定做的西装，穿上去真是倍儿有面子。
想要耐高温、耐腐蚀的材料？没问题！想要轻便易携的材料？也行！这就好比你去餐厅点菜，服务员一听就明白，立刻为你准备好美味的佳肴。
不过，复合材料也不是万能的，使用过程中难免会遇到一些挑战。
比如说，材料的成本，哎，往往让人头疼。
高性能材料背后，得花费不少银子。
谁能忍受钱包瘦得像纸片呢？还有环境问题，生产过程中如果不注意，可能会造成污染，真是让人心痛。
要说，这也得靠科技的发展来解决，大家齐心协力，才能让复合材料在未来更加环保、更加经济。
复合材料液体模塑成型技术
复合材料液体模塑成型技术1. 什么是复合材料液体模塑成型技术？你知道吗，复合材料这玩意儿可是当今制造业的明星！它结合了多种材料的优点，既轻便又强韧，堪称材料界的“海陆空”全能选手。
今天我们要聊的液体模塑成型技术，简单来说，就是把复合材料的液体状态进行成型的过程。
这就像给你的咖啡加奶，搅拌后再倒进漂亮的杯子里，瞬间变得好看又好喝。
这样一来，原本呆板的材料变得生动活泼，仿佛有了灵魂。
1.1 液体模塑成型的基本原理液体模塑成型其实也不复杂。
首先，我们得把复合材料的成分调配成液体状态，这就像厨师准备美味的汤底。
接着，把这个液体倒进模具里，等它慢慢固化，最终就能得到我们想要的形状。
这过程中的关键点在于控制温度和压力，就像烤蛋糕时要掌握好火候，否则就会变成“黑乎乎”的灾难。
1.2 为什么要用液体模塑成型？你可能会问，为什么不直接用其他传统的方法呢？好问题！传统的方法往往费时费力，结果还不尽人意。
液体模塑成型的好处在于，它能创造出更复杂的形状，甚至是一些设计师脑海中的奇思妙想。
而且，工艺的灵活性极高，可以根据客户的需求量身定制。
说白了，这就是个为你量体裁衣的好方法。
2. 液体模塑成型的应用领域哎呀，说到这里，液体模塑成型的应用那可是遍地开花！从汽车、航空航天到运动器材，几乎无处不在。
想想看，现代汽车的车身材料，越来越多的都是用复合材料来制作的，不仅减轻了车重，还提高了安全性，真是两全其美。
2.1 在汽车工业中的应用在汽车工业中，复合材料的使用可谓如鱼得水。
那些轻巧的车身，不仅能提高燃油经济性，还能在碰撞时保护乘客的安全。
想想当年那些笨重的金属车身，现在的车就像是现代版的“轻骑兵”，既灵活又强悍。
对于车主来说，油费省下来的钱可够吃几顿大餐了！2.2 在航空航天领域的应用而在航空航天领域，复合材料更是大显身手。
飞行器的外壳一般都采用复合材料，这样不仅能降低重量，还能提高飞行效率。
谁能想到，空中的巨无霸也是用这么轻便的材料打造的呢？这就像给飞行器穿上了一件“隐形斗篷”，在空中飞得更快更稳，真是太酷了！3. 未来的发展趋势未来，复合材料液体模塑成型技术可谓大有可为！随着科技的发展，材料的性能会越来越好，模塑工艺也会更加精细。
复合材料成型技术实习报告
一、实习背景随着科技的不断发展，复合材料作为一种具有优异性能的新型材料，在航空航天、汽车制造、建筑、体育器材等领域得到了广泛应用。
为了深入了解复合材料成型技术，提高自己的实践能力，我于近期在XX公司进行了为期一个月的实习。
二、实习目的1. 了解复合材料的种类、性能和特点；2. 掌握复合材料成型技术的原理、方法和设备；3. 熟悉复合材料成型过程中的质量控制与检验；4. 提高自己的动手操作能力和团队协作能力。
三、实习内容1. 复合材料基础知识实习期间，我首先学习了复合材料的种类、性能和特点。
复合材料主要由基体材料和增强材料组成，基体材料主要包括树脂、橡胶、陶瓷等，增强材料主要包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。
复合材料具有质量轻、强度高、耐腐蚀、可设计性强等优点。
2. 复合材料成型技术实习期间，我了解了复合材料成型技术的原理、方法和设备。
常见的成型方法有模压成型、缠绕成型、喷射成型、拉挤成型等。
其中，模压成型是最常用的成型方法之一，其原理是将预浸料放入模具中，在高温、高压条件下使材料发生流动，填充模具型腔，从而获得所需的复合材料制品。
3. 复合材料成型设备实习期间，我熟悉了复合材料成型设备，如模压机、缠绕机、喷射机等。
这些设备在复合材料成型过程中发挥着重要作用，确保了成型质量和效率。
4. 复合材料成型过程中的质量控制与检验在复合材料成型过程中，质量控制与检验至关重要。
我学习了如何通过检测原材料、监控成型过程、检验成品等方法，确保复合材料制品的质量。
5. 实践操作在实习期间，我参与了多个复合材料制品的成型过程。
在师傅的指导下，我学会了如何进行原材料准备、模具准备、预浸料制备、成型、脱模等操作。
通过实践，我掌握了复合材料成型的基本技能。
四、实习收获1. 理论知识与实践相结合，提高了自己的动手操作能力；2. 深入了解了复合材料成型技术的原理、方法和设备；3. 学会了如何进行复合材料制品的质量控制与检验；4. 增强了团队协作能力，提高了自己的综合素质。
复合材料的成型工艺与技术创新
复合材料的成型工艺与技术创新在当今科技飞速发展的时代，复合材料凭借其优异的性能在众多领域得到了广泛的应用。
从航空航天的高精尖设备到日常生活中的常见用品，复合材料的身影无处不在。
而复合材料的广泛应用，离不开其多样且不断创新的成型工艺。
复合材料，简单来说，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法组合在一起形成的一种新型材料。
其性能通常优于组成它的单一材料，具有高强度、高刚度、耐腐蚀、耐高温等诸多优点。
而要将这些原材料转变为具有实用价值的复合材料制品，成型工艺起着至关重要的作用。
常见的复合材料成型工艺包括手糊成型、喷射成型、模压成型、缠绕成型、拉挤成型等。
手糊成型是一种较为传统的工艺，操作相对简单，成本较低，但生产效率不高，且制品的质量和性能一致性较差。
操作人员将增强材料铺放在模具表面，然后用刷子或喷枪将树脂涂覆在增强材料上，使其浸润，经过固化后得到复合材料制品。
这种工艺常用于制作形状复杂、尺寸较大的制品，如船体、储罐等。
喷射成型则是在手糊成型的基础上发展而来的，它将树脂和短切纤维同时喷射到模具表面，然后固化成型。
与手糊成型相比，喷射成型的生产效率有所提高，制品的性能也更为均匀。
模压成型是一种高效、高精度的成型工艺。
将预浸料或模塑料放入预热的模具中，然后在压力和温度的作用下，使其固化成型。
模压成型制品的尺寸精度高、表面质量好，适用于生产大批量的中小型制品，如汽车零部件、电器外壳等。
缠绕成型主要用于制造圆柱形或球形的制品，如管道、储罐等。
将连续的纤维或带材经过浸胶后，按照一定的规律缠绕在芯模上，然后经过固化得到制品。
这种工艺能够充分发挥纤维的强度，制品的强度和刚度较高。
拉挤成型则是将连续纤维通过浸胶装置浸渍树脂后，在牵引力的作用下通过成型模具，经过固化得到连续的型材。
拉挤成型制品的性能稳定，生产效率高，适用于生产各种截面形状的型材，如工字梁、槽钢等。
随着科技的不断进步和市场需求的不断变化，复合材料的成型工艺也在不断创新。
复合材料及其成型技术
1.什么是复合材料？简述复合材料的特点与应用。
复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的机械工程材料。
各种组成材料在性能上能互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料，从而满足各种不同的要求。
复合材料的组成包括基体和增强材料两个部分。
复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。
其特点是比重小、比强度和比模量大。
例如碳纤维与环氧树脂复合的材料，其比强度和比模量均比钢和铝合金大数倍，还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能。
石墨纤维与树脂复合可得到膨胀系数几乎等于零的材料。
纤维增强材料的另一个特点是各向异性，因此可按制件不同部位的强度要求设计纤维的排列。
以碳纤维和碳化硅纤维增强的铝基复合材料，在500℃时仍能保持足够的强度和模量.碳化硅纤维与钛复合，不但钛的耐热性提高,且耐磨损，可用作发动机风扇叶片.碳化硅纤维与陶瓷复合,使用温度可达1500℃,比超合金涡轮叶片的使用温度（1100℃）高得多。
碳纤维增强碳、石墨纤维增强碳或石墨纤维增强石墨，构成耐烧蚀材料，已用于航天器、火箭导弹和原子能反应堆中。
非金属基复合材料由于密度小,用于汽车和飞机可减轻重量、提高速度、节约能源。
用碳纤维和玻璃纤维混合制成的复合材料片弹簧，其刚度和承载能力与重量大5倍多的钢片弹簧相当。
复合材料的成型方法按基体材料不同各异.树脂基复合材料的成型方法较多，有手糊成型、喷射成型、纤维缠绕成型、模压成型、拉挤成型、RTM成型、热压罐成型、隔膜成型、迁移成型、反应注射成型、软膜膨胀成型、冲压成型等。
金属基复合材料成型方法分为固相成型法和液相成型法。
前者是在低于基体熔点温度下，通过施加压力实现成型，包括扩散焊接、粉末冶金、热轧、热拔、热等静压和爆炸焊接等。
后者是将基体熔化后，充填到增强体材料中，包括传统铸造、真空吸铸、真空反压铸造、挤压铸造及喷铸等、陶瓷基复合材料的成型方法主要有固相烧结、化学气相浸渗成型、化学气相沉积成型等。
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比强度 = 强度/密度 MPa /（g/cm3） 比模量 = 模量/密度 GPa /（g/cm3）
Ａ、增强体或者基体是比重小的物 质，或两者的比重都不高，且都不 是完全致密的； Ｂ、增强体多是强度很高的纤维。
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复合材料及其成型技术
比 强 度 比 较 碳 硼 玻钛 钢 铝 纤纤璃 维维纤 树树维 脂脂树 脂
浸润性是表示液体在固体表面上铺展的程度。 好的浸润性意味着液体(基体)将在增强材料上铺展开来， 并覆盖整个增强材料表面。
复合材料及其成型技术
2.结构件金属基复合材料的基体
用于航空、航天、汽车、先进武器等结构件的复合材料 要求具有高的比强度、比刚度，有高的结构效率，因此大 多选择铝及铝合金和镁及镁合金作为基体金属。
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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
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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
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二、金属基复合材料的基体选择
1.选择的基本原则 （1）根据不同的使用性能要求选择合适的基体材料。
（2）根据增强体的性质和增强机制不同选择不同的基体。
（3）选择的基体要求与增强体具有良好的相容性（浸润 性）。
复合材料及其成型技术
在制备金属基复合材料时，液态金属对增强材料的浸润 性，则直接影响到界面粘结强度。
内变动； 陶瓷基复合材料的使用温度可达1400C； 碳/碳复合材料的使用温度最高可达2800C。
不同SiC纤 维复合材料 的使用温度 范围。
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4.良好的疲劳性能和断裂韧度 纤维增强复合材料对缺口及应力集中的敏感性小，纤维与
基体界面能阻止疲劳裂纹的扩展，改变裂纹扩展的方向。
复合材料具有较高的疲劳强 度。实验表明：σr＝70～80％ σb ， 而 钢 的 疲 劳 强 度 只 有 抗 拉 强度的40～50％。
复合材料及其成型技术
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。
碳纤维复合材料、有机纤维复合材料具有比玻璃纤维复合 材料更低的密度和更高的强度，因此具有更高的比强度。
复合材料及其成型技术
复合材料的比模量大，故自振频率也高，可避免构件在工 作状态下产生共振。
纤维与基体界面有吸收振动能量的作用，所以纤维增强复 合材料具有很好的减振性能。
2.热膨胀系数小，尺寸稳定性好
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。
复合材料及其成型技术
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。
(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。
复合材料及其成型技术
对于结构件来说，可以根据受力情况合理布置增强材料， 达到节约材料、减轻质量的目的。
对于有耐腐蚀性能要求的产品，设计时可以选用耐腐蚀 性能好的基体树脂和增强材料；
对于其他一些性能要求，如介电性能、耐热性能等， 都可以方便地通过选择合适的原材料来满足要求。
复合材料良好的可设计性还可以最大限度地克服其弹 性模量、层间剪切强度低等缺点。
纤维复合材料平均几千到几 万根纤维/cm2，即使有少数纤 维断裂亦不会影响到其承载能力， 故破断安全性好。
应力
碳纤维复合材料
循环次数
玻璃钢 铝合金
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5.工艺性能优良 纤维增强的聚合物基复合材料具有优良的工艺性能，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。
材
料
结构复合材料
用途
功能复合材料
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结构复合材料的分类：
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
复合材料及其成型技术
叠层式复合材料
加入增强体到基体材料中不仅可以提高材料的强度和刚度， 而且可以使其热膨胀系数明显下降。通过改变复合材料中增 强体的含量，可以调整复合材料的热膨胀系数。
复合材料及其成型技术
3.良好的高温性能
目前：聚合物基复合材料的最高耐温上限为350 C； 金属基复合材料按不同的基体性能，其使用温度在3501100C范围
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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。
1.按用途分类 按用途
结构复合材料 功能复合材料
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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
在发动机、燃气轮机中所需的结构材料，是耐热结构材 料，工作温度为650～1200℃。钛合金基体复合材料可耐 650℃高温，而镍、钴基复合材料可在1200℃下使用。
复合材料及其成型技术
（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。
复合材料及其成型技术
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。
复合材料及其成型技术
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。
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。
复合材料及其成型技术
结构复合材料不仅可根据材料在使用中受力的要求进行 组元选材设计，更重要的是还可进行复合结构设计，即增 强体的比例、分布、排列和取向等的设计。对于结构复合 材料来说，是由能承受载荷的增强体组元与能连接增强体 又起传递力作用的基体组元构成。由不同的增强体和不同 的基体即可组成名目繁多的结构复合材料。
复合材料及其成型技术
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。
二、金属基复合材料特性
复合材料是由多种组分的材料组成， 许多性能优于单一组分的材料。
复合材料无所不在！
复合材料及其成型技术
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及其成型技术
燕子窝：泥土—草复合材料
复合材料及其成型技术
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
复合材料及其成型技术
玻璃钢冷却塔
复合材料及其成型技术
分为外加和内生两种。
复合材料及其成型技术
(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。
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。
颗粒增强铝基原位复合材料
铝基复合材料活塞
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（2）用于450～700℃的复合材料的金属基体 钛合金—可在450～650℃使用，增强体为高性能碳 化硅纤维、碳化钛颗粒、硼化钛颗粒等。
复合材料及其成型技术
复合材料及其成型技术
曹韩学 chxchx2001@
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。
(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。
复合材料及其成型技术
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。