非金属材料成形复合材料

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2. 热塑性树脂基复合材料的成形
热塑性树脂基复合材料成形过程主要由加热 熔融、流动成形和冷却硬化三个阶段组成。已成 形的坯件或制品，再加热熔融后还可以二次成形。 粒子及短纤维增强的热塑性树脂基复合材料可采 用挤出成形、注射成形和模压成形，其中，挤出 成形和注射成形占主导地位。
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机物为增强材料。 1）手糊成形。 该法以手工作业为主，其工艺流程如下：
树脂基体配制
增强材料裁剪
手糊成形
固化
脱模修整
制品
模具涂脱模剂干燥
手糊成形可用于制造船体、储罐、储槽、大口径管道、 风机叶片、汽车壳体、机翼、火箭外壳等大中型制件。
手 糊 成 形 及 加 压 方 法
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4.3.1 复合材料成形技术
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压注成形
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4.2.2 金属基复合材料成形
金属基复合材料是以金属为基体，以纤维、晶须、颗 粒、薄片等为增强体的复合材料。 1. 颗粒增强金属复合材料成形 1）粉末冶金法。 2）铸造法。 一边搅拌金属或合金熔融体，一边逐步投入 增强体，使其分散混合，形成均匀的液态金属基复合材料， 然后采用压力铸造、离心铸造和熔模精密铸造等方法形成 金属基复合材料。 3）加压浸渍。 将颗粒、短纤维或晶须增强体制成含一定 体积分数的多孔预成形坯体，将预成形坯体置于金属型腔 的适当位置，浇注熔融金属并加压，使熔融金属在压力下 浸透预成形坯体，冷却凝固形成金属基复合材料制品。
扩散结合法工艺
a)金属箔复合法 b)金属无纬带重叠法 c)表面镀有金属的纤维结合法
熔融金属渗透法
在真空或惰 性气体介质 中，使排列 整齐的纤维 束之间浸透 熔融金属。
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熔融金属渗透法
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熔融金属渗透法示意图
a)毛细管上升法 b)压力渗透法 c)真空吸铸法
纤维束预制浸透成形工艺
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4.1 复合材料成形技术
3.层合金属基复合材料的成形 层合金属基复合材料是由两层或多层不同金属相互紧
密结合组成的材料。其成形方法有轧合、双金属挤压、爆 炸焊合等。 1）轧合。 将不同的金属层通过加热、加压轧合在一起， 形成整体结合的层压包覆板。 2）双金属挤压。 将由基体金属制成的金属芯置于由包覆 用金属制成的套管中，组装成挤压坯，在一定压力、温度 条件下挤压成带无缝包覆层的线材、棒材、矩形和扁型材 等。 3）爆炸焊合。这是一种焊接方法，利用炸药爆炸产生的 爆炸力使金属叠层间整体结合成一体。
2）喷射成形。 该法是将调配好的树脂胶液与短切 纤维通过喷射机的喷枪均匀喷射到模具上沉积，每 喷一层，即用棍子滚压，使之压实、浸渍并排出气 泡，再继续喷射，直至完成坯件制作，最后固化成 制品，如图所示。
喷射法可用于成形船体、容器、汽车车身、机 器外罩、大型板等制品。
热固性树脂基复合材料喷射成形
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2. 纤维增强金属基复合材料成形
1）扩散结合法。 按制件形状及增强方向要求， 将基体金属箔或薄片，以及增强纤维裁剪后交替 铺叠，然后在低于基体金属熔点的温度下加热加 压并保持一定时间，基体金属产生蠕变和扩散， 使纤维与基体间形成良好的界面结合，获得制件。 2）熔融金属渗透法。在真空或惰性气体介质中， 使排列整齐的纤维束之间浸透熔融金属。 3）等离子喷涂法。在惰性气体保护下，等离子弧 向排列整齐的纤维喷射熔融金属微粒子。
复合材料的成形工艺主要取决于复合材料的 基体。—般情况下，其基体材料的成形工艺方法 也常常适用于以该类材料为基体的复合材料，特 别是以颗粒、晶须及短纤维为增强体的复合材料。
4.3.1 复合材料成形技术
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4.2.1 树脂基复合材料成形
1. 热固性树脂基复合材料的成形 热固性树脂基复合材料以热固性树脂为基体，以无机物、有
5）模压成形。 模塑料、预浸料以及缠绕在芯模上 的缠绕坯料等在金属模具中，在压力和温度作用下 经过塑化、熔融流动、充满模腔成型固化而获得制 品。模压成形工艺按成形方法可分为压制模压成形、 压注模压成形与注射模压成形。
缠绕法成形
梭子
型芯
树脂
纤维
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4.1 复合材料成形技术
6）层压成形。 将纸、棉布、玻璃布等片状增强材料，在 浸胶机中浸渍树脂，经干燥制成浸胶材料，然后按层压制 品的大小，对浸胶材料进行裁剪，并根据制品要求的厚度 (或质量)计算所需浸胶材料的张数，逐层叠放在多层压机 上，进行加热层压固化，脱模获得层压制品。
7）离心浇注成形。 利用筒状模具旋转产生的离心力将短 切纤维连同树脂同时均匀喷洒到模具内壁形成坯件，或先 将短切纤维毡铺在筒状模具的内壁上，再在模具快速旋转 的同时，向纤维层均匀喷洒树脂液浸润纤维形成坯件，坯 件达到所需厚度后通热风固化。
8）拉挤成形
将浸渍过树脂胶液的连 续纤维束或带，在牵引 机构拉力作用下，通过 成形模定形，再进行固 化，连续引拔出长度不 受限制的复合材料管、 棒、方形、工字形、槽 形，以及非对称形的异 形截面等型材。
第4章 非金属材料的成形
4.1 高分子材料的成形 4.2 陶瓷材料的成形 4.3 复合材料的成形 4.4 成形技术的新进展
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4。3、复合材料成形
3.1 复合材料成形特点 1）材料的复合过程与制品的成形过程同时完成； 2）复合材料具有的可设计性以及材料和制品一致 性的特点，都是由不同的成形工艺赋予的，因此 应当根据制品的结构形状和性能要求来选择成形 方法。
图6-20 铺层加压固化方法示意图 a)手糊成形 b)真空袋法 c)压力袋法 d)高压釜法
复合材料层压成形流程
连接片状 增强材料 干燥处理
浸烘剪叠层脱 修 渍干裁块压模 理
树脂
层压成形工艺流程
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4.3.1 复合材料成形技术
4）缠绕法成形。 是采用预浸纱带、预浸布带等预 浸料，或将连续纤维、布带浸渍树脂后，在适当的 缠绕张力下，按一定规律缠绕到一定形状的芯模上 至一定厚度，经固化脱模获得制品的一种方法。
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喷射成形原理图
4.3.1 复合材料成形技术
3）铺层法成形。 用手工或机械手，将预浸材料(将 连续纤维或织物、布浸渍树脂，烘干而成的半成品 材料，如胶布、无纬布、无纬带等)按预定方向和顺 序在模具内逐层铺贴至所需厚度(或层数)，获得铺 层坯件，然后将坯件装袋，经加热加压固化，脱模 修整获得制品。铺层坯件的加温加压固化方法通常 有真空袋法、压力袋法、热压罐法等，如图所示。