复合材料的制备与加工

复合材料的制备与加工

复合材料的定义

将两种或两种以上组织结构不同的物质自然地或人为地构成性质不同的另一种多相材料，称为复合材料。

复合材料由基体和增强材料组成。

基体的作用是将增强材料粘合成一个整体，起到均衡应力和传递应力的作用，使增强材料的性能得以充分发挥，产生一种复合效应

【聚合物基体(热固型树脂、热塑性树脂、橡胶)、无机非金属基体、金属基体】

增强材料是复合材料的主要承力部分，如拉伸强度、弯曲强度和冲击强度等力学性能主要有增强材料承担。【纤维、颗粒、片状】

复合材料的分类

【按增强体的形状分】颗粒增强复合材料；夹层增强复合材料；纤维增强复合材料

【按基体材料的类型】树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料

•常用复合材料增强体

纤维：玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、氮化硼纤维、碳化硅纤维、芳纶纤维、金属纤维、晶须；颗粒：金属颗粒(延性颗粒增强体，用于脆性基体)、氧化物颗粒(刚性颗粒增强体，如Al2O3、ZrO2、TiO2等)、非氧化物颗粒(Si3N4、SiC、TiB2、BC等)；

片状：云母、玻璃片、铝、铍、银等

•FRP复合材料的成型工艺(开模成型、拉挤成型、预浸带压制成型)

预浸带压制成型：将一定量经一定预处理的模压料放入预热的模具内，施加较高的压力使模压料填充模腔。在一定的压力和温度下使模压料逐渐固化，然后将制品从模具内取出，再进行必要的辅助加工即得产品。【热塑性树脂成型】

拉挤成型：在牵引设备的作用下，将浸渍树脂的连续纤维或其织物通过成型模加热使树脂固化，生产复合材料型材的工艺方法。【热塑性树脂成型】

步骤：1)使纤维增强材料浸渍树脂；2)玻璃纤维预成型后进入加热模具内，进一步浸渍(挤胶)、基本树脂固化、复合材料定型；3)将型材按要求长度切断。

增强材料浸渍树脂方式：槽浸渍法+注入浸渍法

开模成型：开模成型是在室温下，在有胶衣的模具上铺层。【热固性树脂成型】

手糊成型：使用手工将材料、树脂和纤维铺设到模具上的过程。刷子、滚子、浸渍喷枪是可以用来铺设树脂的工具。增强材料通常是毡、布、粗纱织物和各种芯材等。

喷射成型：在喷射成型过程中，将短切的无捻粗砂和可固化的树脂一起，喷射到胶衣的上面后再压缩。

真空袋法：将手糊成型未固化的制品，加盖一层橡胶膜，制品处于橡胶膜和模具之间，密封周边，抽真空（0.05～0.07MPa），使制品中的气泡和挥发物排除。【纤维致密化好、浸渍与脱气佳、形状一致性佳】

•混合定律

•纤维复合材料的纵向拉伸破坏模式

•玻璃纤维化学表面处理方法