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复合材料实验讲义
复合材料实验讲义(总73页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除3实验1 环氧树脂的环氧值测定一、 实验目的掌握分析环氧树脂环氧值的方法。
二、 实验原理环氧值E 定义为100g 环氧树脂中环氧基团物质的量（摩尔数）。
基于高氯酸标准滴定液与溴化四乙铵作用所生成的初生态溴化氢同环氧基的反应。
使用结晶紫作指示剂，或对于深色产物使用电位滴定法测定终点。
其化学反应方程式为()()HBr NClO H C HClO NBr H C +→+44524452 OH Br CH CH 2HBr +CH 2CH一旦高氯酸过量则HBr 就过量。
由空白实验与试样所耗高氯酸的差值计算样品的环氧值。
该方法的缺点是不适用于含氮元素的环氧树脂。
三、 实验仪器和设备分析天平、滴定管等及必要的分析纯化学试剂。
四、 实验步骤1、取100ml 冰乙酸与结晶紫溶解后作为滴定指示剂。
2、取 70%高氯酸水溶液加入1000ml 的容量瓶中，在加入 300ml 冰乙酸，摇匀后再加20ml 乙酸酐，最后以冰乙酸冲稀到刻度。
3、标定高氯酸溶液。
称m 克邻苯二甲酸氢钾（分子质量），用冰乙酸溶解，再用V 毫升高氯酸溶液滴定至显绿色终点，高氯酸浓度（单位：mol/L ）为：422.2041000⨯=N V m 4、取100g 溴化四乙铵溶于400ml 冰乙酸中，加几滴结晶紫指示剂于其中。
5、称取环氧树脂左右（精确至）放入烧瓶中，加入10ml 三氯甲烷溶解，加入20ml 冰乙酸，再用移液管移10ml 溴化四乙铵溶液，立即用已标定了的高氯酸溶液滴定，由紫色变为稳定绿色为滴定终点。
记下所耗毫升数V 1和温度t 。
6、同时并行取10ml 三氯甲烷、20ml 冰乙酸以及用移液管移10ml 溴化四乙铵溶液放入烧瓶中，立即用高氯酸滴定，同样由紫色变成稳定绿色为滴定终点。
记录所耗毫升数V 0（空白实验）。
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
优异的抗疲劳性能
复合材料能够抵抗循环载荷作用下的疲劳破坏，具有较长的疲劳寿命， 适用于承受交变应力的结构件。
03
良好的减震性能
复合材料具有较好的阻尼性能，能够吸收和分散振动能量，降低结构的
振动和噪音水平。
物理性能
耐高低温性能
复合材料能够在极端温度环境下保持稳定的性能，适用于高温或低 温工作条件。
良好的电绝缘性能
模压成型
缠绕成型
将预浸料或预混料放入模具中，在加热和加 压的条件下使其固化成型。
将浸渍过树脂的连续纤维或布带按照一定规 律缠绕到芯模上，然后固化脱模。
后处理与加工技术
热处理
通过加热或冷却的方式改善复合 材料的性能，如消除内应力、提
高强度等。
表面处理
对复合材料表面进行打磨、喷涂 等处理，以提高其外观质量和耐 腐蚀性。
原材料的预处理
对增强材料和基体材料进行清洗、干燥、筛分等 预处理，以确保原材料的质量和性能。
成型工艺方法
手糊成型
喷射成型
在模具上涂刷脱模剂，然后铺贴一层基体材 料，再涂刷一层树脂，如此反复直至达到所 需厚度，最后固化脱模。
将树脂和增强材料分别通过喷嘴喷射到模具 上，通过调整喷射参数控制复合材料的厚度 和性能。
大多数复合材料具有优异的电绝缘性能，可用于电气设备和电子器 件的绝缘材料。
多样化的热性能
通过调整复合材料的组分和结构设计，可以实现不同的热性能要求， 如耐热性、隔热性或导热性等。
化学性能
耐腐蚀性
复合材料能够抵抗多种化学物质 的侵蚀，包括酸、碱、盐等，适 用于腐蚀性环境下的应用。
耐候性
复合材料能够抵抗紫外线、氧化、 潮湿等自然环境因素的影响，长 期保持稳定的性能。
复合材料能够抵抗循环载荷作用下的疲劳破坏，具有较长的疲劳寿命， 适用于承受交变应力的结构件。
03
良好的减震性能
复合材料具有较好的阻尼性能，能够吸收和分散振动能量，降低结构的
振动和噪音水平。
物理性能
耐高低温性能
复合材料能够在极端温度环境下保持稳定的性能，适用于高温或低 温工作条件。
良好的电绝缘性能
模压成型
缠绕成型
将预浸料或预混料放入模具中，在加热和加 压的条件下使其固化成型。
将浸渍过树脂的连续纤维或布带按照一定规 律缠绕到芯模上，然后固化脱模。
后处理与加工技术
热处理
通过加热或冷却的方式改善复合 材料的性能，如消除内应力、提
高强度等。
表面处理
对复合材料表面进行打磨、喷涂 等处理，以提高其外观质量和耐 腐蚀性。
原材料的预处理
对增强材料和基体材料进行清洗、干燥、筛分等 预处理，以确保原材料的质量和性能。
成型工艺方法
手糊成型
喷射成型
在模具上涂刷脱模剂，然后铺贴一层基体材 料，再涂刷一层树脂，如此反复直至达到所 需厚度，最后固化脱模。
将树脂和增强材料分别通过喷嘴喷射到模具 上，通过调整喷射参数控制复合材料的厚度 和性能。
大多数复合材料具有优异的电绝缘性能，可用于电气设备和电子器 件的绝缘材料。
多样化的热性能
通过调整复合材料的组分和结构设计，可以实现不同的热性能要求， 如耐热性、隔热性或导热性等。
化学性能
耐腐蚀性
复合材料能够抵抗多种化学物质 的侵蚀，包括酸、碱、盐等，适 用于腐蚀性环境下的应用。
耐候性
复合材料能够抵抗紫外线、氧化、 潮湿等自然环境因素的影响，长 期保持稳定的性能。
复合材料的制备与性质
化学还原法：利用还原剂将金属离子还原成金属 单质，再经过收集、热处理等过程制备材料的方 法
机械混合法
定义：将两种 或多种材料通 过机械搅拌、 研磨等方式混 合在一起，形 成均匀分散的
复合材料。
优点：操作简 单，适用于各 种形态和性质 的原材料，可 实现大规模生
产。
缺点：可能存 在混合不均匀、 颗粒过大等问 题，影响复合 材料的性能。
计
Part One
复合材料的制备方 法
物理法
物理混合法： 将两种或多种 材料混合在一 起，通过搅拌、 研磨、压片等 方式制备复合
材料。
物理气相沉积 法：利用物理 方法将一种或 多种材料原子 或分子沉积在 另一种材料表 面或内部，形 成复合材料。
物理化学气相 沉积法：结合 物理气相沉积 法和化学气相 沉积法的特点， 制备具有优异 性能的复合材
结构设计要素： 考虑材料、连 接方式、结构 尺寸等因素对 复合材料性能
的影响
结构设计应用： 在航空航天、 汽车、建筑等 领域得到广泛
应用
结构设计软件与应用
结构设计软件：如SolidWorks、AutoCAD等，用于复合材料的建模、 分析和优化
应用领域：航空航天、汽车、建筑等，提高产品的性能和可靠性
复合材料的制备与性质
XX,a click to unlimited possibilities
汇报人：XX
目录
01 复 合 材 料 的 制 备 方 法
03 复 合 材 料 的 界 面 05 复 合 材 料 的 性 能 测
试与评价
02 复 合 材 料 的 性 质 04 复 合 材 料 的 结 构 设
界面相容性的影响因素：组分的性质、制备工艺、界面设计等。
第七章 复合材料的制备
强度和模量高等优点，可在各种苛刻的环境下工 作；另一方面，陶瓷材料在磁、电、光、热等方 面的性能和用途具有多样性和可变性，是非常重 要的功能材料。 陶瓷材料的致命弱点：是脆性大、韧性差，常因 存在裂纹、空隙、杂质等缺陷而引起不可预测的 灾难性后果。
32
陶瓷基复合材料是改变其脆性、提高韧性的
有效途径。用于复合材料陶瓷基体主要有氧化
• 因此，不论对于哪一类复合材料就是同一类复合材料的性
能也不是个定值，而只能给出其主要性能。
18
八、 复合材料的设计——从常规设计向仿生设计发展
• 仿照竹子从表皮到内层纤维有密排到疏松的特点，成功地
制备出具有明显组织梯度和性能梯度的新型钢基耐磨梯度 复合材料。
• 仿照鲍鱼壳的结构，西雅图华盛顿大学的研究人员利用由
26
二、聚合物 1、聚合物及其分类
聚合物包括：热固性聚合物和热塑性聚合物。 （1）热固性聚合物: 通常为分子量较小的液态或固态预聚体，经加 热或加固化剂发生交联化学反应并经过凝胶化和固 化阶段后，形成不溶、不熔的三维网状高分子。
27
• 主要包括：环氧、酚醛、双马、聚酰亚胺树脂
等。
• 各种热固性树脂的固化反应机理不同，根据使
35
二、纤维
玻璃纤维
无机纤维 碳纤维 硼纤维
纤维 陶瓷纤维
氧化铝纤维
碳化硅纤维
36
三、晶须
•
晶须是指具有一定长径比和截面积小于 5210-5cm2的单晶纤维材料。其直径为0.1到几 个微米, 长度为数十到数千微米。但具有实用 价值的晶须的直径约为1-10微米,长径比在5– 100之间。晶须是含缺陷很少的单晶纤维，其 拉伸强度接近其纯晶体的理论强度。
物（Al2O3等）、氮化物（Si3N4等）和碳化物
32
陶瓷基复合材料是改变其脆性、提高韧性的
有效途径。用于复合材料陶瓷基体主要有氧化
• 因此，不论对于哪一类复合材料就是同一类复合材料的性
能也不是个定值，而只能给出其主要性能。
18
八、 复合材料的设计——从常规设计向仿生设计发展
• 仿照竹子从表皮到内层纤维有密排到疏松的特点，成功地
制备出具有明显组织梯度和性能梯度的新型钢基耐磨梯度 复合材料。
• 仿照鲍鱼壳的结构，西雅图华盛顿大学的研究人员利用由
26
二、聚合物 1、聚合物及其分类
聚合物包括：热固性聚合物和热塑性聚合物。 （1）热固性聚合物: 通常为分子量较小的液态或固态预聚体，经加 热或加固化剂发生交联化学反应并经过凝胶化和固 化阶段后，形成不溶、不熔的三维网状高分子。
27
• 主要包括：环氧、酚醛、双马、聚酰亚胺树脂
等。
• 各种热固性树脂的固化反应机理不同，根据使
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二、纤维
玻璃纤维
无机纤维 碳纤维 硼纤维
纤维 陶瓷纤维
氧化铝纤维
碳化硅纤维
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三、晶须
•
晶须是指具有一定长径比和截面积小于 5210-5cm2的单晶纤维材料。其直径为0.1到几 个微米, 长度为数十到数千微米。但具有实用 价值的晶须的直径约为1-10微米,长径比在5– 100之间。晶须是含缺陷很少的单晶纤维，其 拉伸强度接近其纯晶体的理论强度。
物（Al2O3等）、氮化物（Si3N4等）和碳化物
完整版复合材料制备-
第十一页，共34页。
2 .2 层合增强(zēngqiáng)复合材料
(1) 双层金属复合材料 双层金属复合材料是将特性不同的两种
金属，用胶合或者熔合铸造、热压、焊接、 喷涂等方法复合在一起以满足某种性能要求 的材料。 (2) 夹层(jiācéng)复合材料
夹层(jiācéng)复合材料是性质完全不同 的表面材料与芯材复合而成的一种材料。
Image
第三十四页，共34页。
产
叠
压
模
边
品
合
层压板的生产(shēngchǎn)工艺流程
第十九页，共34页。
玻璃纤维(bō lixiānwéi) 无捻粗纱
聚酯树脂 (jù zhǐ sh引ù z发hī剂)
加热 (jiā rè)
静态混合
促进剂
脱模
模 具
固化
切
喷
割
射
喷
成
辊压
枪
型
喷射成型工艺流程图
第二十页，共34页。
胶液配制 (pèizhì)
❖ 碳纤维增强材料与树脂基体组成的材料 称为碳纤维增强复合材料。
❖ 这类材料保持了玻璃钢的许多优点，而 且性能优于玻璃钢。因此
❖ 可作宇宙飞行器的外层 ❖ 材料，人造卫星(rénzàowèixīng)和火箭 ❖ 的机架、壳体等。
第十页，共34页。
(3) 硼纤维(xiānwéi)增强复合材料
硼纤维是一种强度、刚度均比碳纤维高 的纤维。硼纤维增强复合材料是硼纤维增强 材料与树脂基体(jī tǐ)组成的复合材料。用作 高温材料，但因为价格昂贵，应用受到限制。 主要用于航空工业。
疲劳是材料在循环应力作用下的性质。复 合材料能有效地阻止疲劳裂纹的扩展。
第七页，共34页。
2 .2 层合增强(zēngqiáng)复合材料
(1) 双层金属复合材料 双层金属复合材料是将特性不同的两种
金属，用胶合或者熔合铸造、热压、焊接、 喷涂等方法复合在一起以满足某种性能要求 的材料。 (2) 夹层(jiācéng)复合材料
夹层(jiācéng)复合材料是性质完全不同 的表面材料与芯材复合而成的一种材料。
Image
第三十四页，共34页。
产
叠
压
模
边
品
合
层压板的生产(shēngchǎn)工艺流程
第十九页，共34页。
玻璃纤维(bō lixiānwéi) 无捻粗纱
聚酯树脂 (jù zhǐ sh引ù z发hī剂)
加热 (jiā rè)
静态混合
促进剂
脱模
模 具
固化
切
喷
割
射
喷
成
辊压
枪
型
喷射成型工艺流程图
第二十页，共34页。
胶液配制 (pèizhì)
❖ 碳纤维增强材料与树脂基体组成的材料 称为碳纤维增强复合材料。
❖ 这类材料保持了玻璃钢的许多优点，而 且性能优于玻璃钢。因此
❖ 可作宇宙飞行器的外层 ❖ 材料，人造卫星(rénzàowèixīng)和火箭 ❖ 的机架、壳体等。
第十页，共34页。
(3) 硼纤维(xiānwéi)增强复合材料
硼纤维是一种强度、刚度均比碳纤维高 的纤维。硼纤维增强复合材料是硼纤维增强 材料与树脂基体(jī tǐ)组成的复合材料。用作 高温材料，但因为价格昂贵，应用受到限制。 主要用于航空工业。
疲劳是材料在循环应力作用下的性质。复 合材料能有效地阻止疲劳裂纹的扩展。
第七页，共34页。
第6章复合材料的制备
由两个或两个以上独立的物理 相，包含粘结材料（基体）和粒 料、纤维或片状材料所组成的一 种固体产物。
玻璃纤维增强高分子复合材料
/22:16:42
3
复合材料的应用
行业 飞机制造 汽车制造
造船 化工 家具 电气工业 运动器材
实例 机翼，机身，起落架，垂直尾翼
车身，灯壳罩，保险杠 船壳体，甲板，桅杆
管道，储油罐，压力容器 椅子，桌子，梯子，台板，住房
仪器面盘，配电盘，绝缘材料 钓鱼杆，高尔夫球杆，滑雪板，赛艇
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4
复合材料的基本结构模式
复合材料由基体和增强剂两个组分构成：
基体：构成复合材料的连续相；
增强剂（增强相、增强体）：复合材料中独立的形态分 布在整个基体中的分散相，这种分散相的性能优越，会使 材料的性能显著改善和增强。
增强剂（相）一般较基体硬，强度、模量较基体大，或 具有其它特性。可以是纤维状、颗粒状或弥散状。 增强剂（相）与基体之间存在着明显界面。
/22:16:42
16
复合材料的基本性能（优点）
4、良好的化学稳定性：
聚合物基复合材料和陶瓷基复合材料。
5、良好的抗疲劳、蠕变、 冲击和断裂韧性：
陶瓷基复合材料的脆性得到明显改善
6、良好的功能性能
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17
6.2 几种复合材料
聚合物基复合材料的性能
聚合物基复合材料（纤维-树脂复合材料 Fiber Reinforced Polymer or Fiber Reinforced Composite）是复合材料中发 展最迅速、应用最广泛的一类复合材料，以此为例说明。
/22:16:42
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金属基复合材料的性能
复合材料实验讲义精编WORD版
复合材料实验讲义精编W O R D版IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】实验1 环氧树脂的环氧值测定一、实验目的掌握分析环氧树脂环氧值的方法。
二、实验原理环氧值E定义为100g环氧树脂中环氧基团物质的量（摩尔数）。
基于0.1mol高氯酸标准滴定液与溴化四乙铵作用所生成的初生态溴化氢同环氧基的反应。
使用结晶紫作指示剂，或对于深色产物使用电位滴定法测定终点。
其化学反应方程式为一旦高氯酸过量则HBr就过量。
由空白实验与试样所耗高氯酸的差值计算样品的环氧值。
该方法的缺点是不适用于含氮元素的环氧树脂。
三、实验仪器和设备分析天平、滴定管等及必要的分析纯化学试剂。
四、实验步骤1、取100ml冰乙酸与0.1g结晶紫溶解后作为滴定指示剂。
2、取8.5ml 70%高氯酸水溶液加入1000ml的容量瓶中，在加入 300ml冰乙酸，摇匀后再加20ml乙酸酐，最后以冰乙酸冲稀到刻度。
3、标定高氯酸溶液。
称m克邻苯二甲酸氢钾（分子质量204.22），用冰乙酸溶解，再用V毫升高氯酸溶液滴定至显绿色终点，高氯酸浓度（单位：mol/L）为：4、取100g溴化四乙铵溶于400ml冰乙酸中，加几滴结晶紫指示剂于其中。
5、称取环氧树脂0.5g左右（精确至0.2mg）放入烧瓶中，加入10ml三氯甲烷溶解，加入20ml冰乙酸，再用移液管移10ml溴化四乙铵溶液，立即用已标定了的高氯酸溶液滴定，由紫色变为稳定绿色为滴定终点。
记下所耗毫升数V1和温度t。
6、同时并行取10ml 三氯甲烷、20ml冰乙酸以及用移液管移10ml溴化四乙铵溶液放入烧瓶中，立即用高氯酸滴定，同样由紫色变成稳定绿色为滴定终点。
记录所耗毫升数V0（空白实验）。
7、环氧值按下式计算：式中：m——环氧树脂质量g;N ——高氯酸标准溶液浓度mol/L；V1、V0——试样和空白试验所耗高氯酸体积ml；8、注意所用环氧树脂应不含氮元素。
复合材料制备技术讲义(5)-热压罐成型实例
（2）夹层材料 LY2Y－0.03mm （厚度） × 5mm（芯格边长）有孔铝蜂窝
T300—3000一40B碳纤维性能
T300／HD58层压板物理及力学性能
4、工艺难点分析
（1）蜂窝夹层结构面层密实度控制问题 蜂窝夹层结构面层密实度较难保证。尤其是采用一步法固化成型时， 由于加压固化的支持面为蜂窝芯，造成复材面板加压不均匀，呈凹凸 状，从而导致面层密实度极不均匀，有的甚至出现局部明显分层，造 成力学性能差，面层传剪能力变弱，直接影响结构的使用性能。采取 三步法热压罐固化工艺及软模技术，保证了面层密实度的要求。 （2）两端框与壳体的装配协调问题 火箭仪器舱处于三级箭体上的重要部位。其前后端框与卫星接口支 架、三级储箱的连接要求极其严格，其对接面平面度、圆度、平行度、 方位扭转误差以及对舱体的纵轴垂直度在图纸和技术条件上均有严格 的规定。我们通过改进钣金工艺方法，设置合理的工艺流程，提高铆 接及装配质量来满足仪器舱的装配要求。
1、仪器舱的结构形式及特点 整体采用碳纤维面板／铝蜂窝夹层结构； 前后端面为铝合金端框，前端面与卫星支架相连、后端面 与三级过渡段和整流罩相协调，舱壁上安装了圆盘支架、电
子程配、数字量变换器、振动传感器，小平台支架、爆炸器 等一系列仪器设备。另外，舱壁上还分布着检查窗等开口；
仪 器 舱 呈 截 圆 锥 形 ， 前 框 直 径 为 1248mm ， 后 框 直 径 为 2896mm ，高为 1028mm ，截圆锥形壳体与后端面呈 52.3°的 夹角。
5.2 热压罐结构
分大部分：机械部分、功能部分、控制部分。
机械部分包括罐体、底板与小车、气流控制装置、密封装置等；
功能部分包括加热、加压、抽真空及冷却系统；
控制部分包括温度、压力的手动和自动控制系统； 罐体：为圆筒形压力容器，封头采用压制成型，筒身采用钢板卷筒焊制。 筒身由内外筒组成，加热与冷却装置安装在内外筒之间。罐体内装有风 机，使空气通过内外筒涵道强制循环流动。内筒焊有底板，上置轨道和 小车，制品可由小车进出罐体。 加热装置：采用电加热和空气加热。电加热结构紧凑，方便易控。 冷却装置：强制冷却。
T300—3000一40B碳纤维性能
T300／HD58层压板物理及力学性能
4、工艺难点分析
（1）蜂窝夹层结构面层密实度控制问题 蜂窝夹层结构面层密实度较难保证。尤其是采用一步法固化成型时， 由于加压固化的支持面为蜂窝芯，造成复材面板加压不均匀，呈凹凸 状，从而导致面层密实度极不均匀，有的甚至出现局部明显分层，造 成力学性能差，面层传剪能力变弱，直接影响结构的使用性能。采取 三步法热压罐固化工艺及软模技术，保证了面层密实度的要求。 （2）两端框与壳体的装配协调问题 火箭仪器舱处于三级箭体上的重要部位。其前后端框与卫星接口支 架、三级储箱的连接要求极其严格，其对接面平面度、圆度、平行度、 方位扭转误差以及对舱体的纵轴垂直度在图纸和技术条件上均有严格 的规定。我们通过改进钣金工艺方法，设置合理的工艺流程，提高铆 接及装配质量来满足仪器舱的装配要求。
1、仪器舱的结构形式及特点 整体采用碳纤维面板／铝蜂窝夹层结构； 前后端面为铝合金端框，前端面与卫星支架相连、后端面 与三级过渡段和整流罩相协调，舱壁上安装了圆盘支架、电
子程配、数字量变换器、振动传感器，小平台支架、爆炸器 等一系列仪器设备。另外，舱壁上还分布着检查窗等开口；
仪 器 舱 呈 截 圆 锥 形 ， 前 框 直 径 为 1248mm ， 后 框 直 径 为 2896mm ，高为 1028mm ，截圆锥形壳体与后端面呈 52.3°的 夹角。
5.2 热压罐结构
分大部分：机械部分、功能部分、控制部分。
机械部分包括罐体、底板与小车、气流控制装置、密封装置等；
功能部分包括加热、加压、抽真空及冷却系统；
控制部分包括温度、压力的手动和自动控制系统； 罐体：为圆筒形压力容器，封头采用压制成型，筒身采用钢板卷筒焊制。 筒身由内外筒组成，加热与冷却装置安装在内外筒之间。罐体内装有风 机，使空气通过内外筒涵道强制循环流动。内筒焊有底板，上置轨道和 小车，制品可由小车进出罐体。 加热装置：采用电加热和空气加热。电加热结构紧凑，方便易控。 冷却装置：强制冷却。
第四章复合材料制备工艺共38页文档
多用于短纤维增强塑料制品生产。增强纤维主要 为短切纤维，纤维含量通常有20％ 、30%两种。
24
（8）喷射成型 这是一种半机械化成型技术。它是将混有引
发剂的树脂和混有促进剂的树脂分别从喷枪两侧 喷出或混合后喷出，同时将纤维用切断器切断并 从喷枪中心喷出，与树脂一起均匀地沉积在模具 上，待材料在模具上沉积一定厚度后，用手辊压 实，除去气泡并使纤维浸透树脂，最后固化成制 品。
用树脂浸渍，用橡皮辊或涂刷的方法赶出其中的空气。 c.如此反复，直到所需厚度。
固化通常在常温、常压下进行，也可适当加热，或常温时加入催 化剂或促进剂以加快固化。
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（2）压力成型： a.袋压成型： 真空袋成型； 压力袋成型 ；
袋压成型是最早最广泛用于预浸料成型的工艺之一。将 铺层铺放在模具中，依次铺上脱膜布、吸胶层、隔离膜袋 膜等，在热压下固化。经过所需的固化周期后，材料形成 具有一定结构形状的构件 。
4
1.3 聚合物复合材料的制备工艺 聚合物基复合材料的工艺特点
材料的形成与制品的成型是同时完成的
树脂基复合材料的成型比较方便
树脂的流动性
5
聚合物基复台材料的制造技术
预浸料的制造
制件的铺层
固化
制件的后处理与机械加工
6
7
1.3.1 预浸料 / 预混料制备 预浸料是指定向排列的连续纤维（单向、织物）
17
b.热压罐成型 工艺过程：铺层被装袋并抽真空以排除包埋的空气或其它挥 发物，在真空条件下在热压罐中加热、加压固化。固化压力 通常在0.35 - 0.7MPa。
1- 橡皮囊； 2-成型套； 3-模具； 4-毛坯； 5-弓形夹； 6-热压罐； 7-底板；
18
（3） 缠绕成型：缠绕成型是一种将浸渍了树脂的纱或 丝束缠绕在回转芯模上、常压下在室温或较高温度下固 化成型的一种复合材料制造工艺。
24
（8）喷射成型 这是一种半机械化成型技术。它是将混有引
发剂的树脂和混有促进剂的树脂分别从喷枪两侧 喷出或混合后喷出，同时将纤维用切断器切断并 从喷枪中心喷出，与树脂一起均匀地沉积在模具 上，待材料在模具上沉积一定厚度后，用手辊压 实，除去气泡并使纤维浸透树脂，最后固化成制 品。
用树脂浸渍，用橡皮辊或涂刷的方法赶出其中的空气。 c.如此反复，直到所需厚度。
固化通常在常温、常压下进行，也可适当加热，或常温时加入催 化剂或促进剂以加快固化。
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（2）压力成型： a.袋压成型： 真空袋成型； 压力袋成型 ；
袋压成型是最早最广泛用于预浸料成型的工艺之一。将 铺层铺放在模具中，依次铺上脱膜布、吸胶层、隔离膜袋 膜等，在热压下固化。经过所需的固化周期后，材料形成 具有一定结构形状的构件 。
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1.3 聚合物复合材料的制备工艺 聚合物基复合材料的工艺特点
材料的形成与制品的成型是同时完成的
树脂基复合材料的成型比较方便
树脂的流动性
5
聚合物基复台材料的制造技术
预浸料的制造
制件的铺层
固化
制件的后处理与机械加工
6
7
1.3.1 预浸料 / 预混料制备 预浸料是指定向排列的连续纤维（单向、织物）
17
b.热压罐成型 工艺过程：铺层被装袋并抽真空以排除包埋的空气或其它挥 发物，在真空条件下在热压罐中加热、加压固化。固化压力 通常在0.35 - 0.7MPa。
1- 橡皮囊； 2-成型套； 3-模具； 4-毛坯； 5-弓形夹； 6-热压罐； 7-底板；
18
（3） 缠绕成型：缠绕成型是一种将浸渍了树脂的纱或 丝束缠绕在回转芯模上、常压下在室温或较高温度下固 化成型的一种复合材料制造工艺。
《复合材料的制备》课件
复合材料的特性
总结词
复合材料的特性
详细描述
复合材料具有多种优良的特性，如高强度、高刚性、耐腐蚀、隔热等。这些特性使得复合材料在许多 领域都有广泛的应用，如航空航天、汽车、建筑等。
复合材料的应用领域
总结词
复合材料的应用领域
详细描述
复合材料在许多领域都有广泛的应用，如航空航天领域的飞机和卫星结构件，汽车领域 的安全气囊和刹车系统，建筑领域的桥梁和高层建筑等。此外，复合材料在电子产品、
《复合材料的制备》 ppt课件
目录
• 复合材料概述 • 复合材料的制备方法 • 复合材料的性能优化 • 复合材料的发展趋势与挑战
CHAPTER 01
复合材料概述
定义与分类
总结词
复合材料的定义和分类
详细描述
复合材料是由两种或两种以上材料组成的一种特殊材料，这些材料在微观尺度上相互结合，以实现单一材料无法 达到的性能。根据不同的分类标准，复合材料可以分为多种类型，如按基体材料可分为金属基复合材料、树脂基 复合材料等。
基体与增强材料的界面优化
选择合适的界面剂
使用具有良好粘结性能和 流动性的界面剂，改善基 体与增强材料之间的界面 结合力。
控制界面润湿性
通过调整界面润湿性，提 高基体与增强材料之间的 润湿性和粘结强度。
优化界面结构设计
通过优化界面结构设计， 改善基体与增强材料之间 的应力传递和载荷传递。
复合材料的结构设计优化
CHAPTER 03
复合材料的性能优化
增强材料的表面处理
01
02
03
表面涂层技术
通过在增强材料表面涂覆 一层具有优异性能的涂层 ，以提高复合材料的整体 性能。
表面化学处理
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2 金属基复合材料
3 陶瓷基复合材料
复合材料结构示意图 a)层叠复合 b)连续纤维复合 c)细粒复合 d)短切纤 维复合
复合材料的技术性能
1. 比强度和比模量高 比强度（抗拉强度与密度之比）和
比模量(弹性模量与密度之比)高，说明 材料轻而且刚性大。 2. 良好的抗疲劳性能
疲劳是材料在循环应力作用下的性 质。复合材料能有效地阻止疲劳裂纹的 扩展。
(3) 硼纤维增强复合材料
硼纤维是一种强度、刚度均比碳纤维高 的纤维。硼纤维增强复合材料是硼纤维增强 材料与树脂基体组成的复合材料。用作高温 材料，但因为价格昂贵，应用受到限制。主 要用于航空工业。
2 .2 层合增强复合材料
(1) 双层金属复合材料 双层金属复合材料是将特性不同的两种
金属，用胶合或者熔合铸造、热压、焊接、 喷涂等方法复合在一起以满足某种性能要求 的材料。 (2) 夹层复合材料
的复合材料。 玻璃纤维是由熔融 的玻璃经快速拉伸, 冷却所形成的纤维。 增强工程塑料即 玻璃钢。
(2) 碳纤维增强复合材料
❖ 碳纤维增强材料与树脂基体组成的材料 称为碳纤维增强复合材料。 这类材料保持了玻璃钢的许多优点，而且 性能优于玻璃钢。因此 可作宇宙飞行器的外层 材料，人造卫星和火箭 的机架、壳体等。
(1) 传统的制备技术 1) 冷压和烧结法 2) 热压法
（2）新的制备技术
新的制备技术主要指在20世纪70年代开 始发展起来的技术。它包括渗透，直接氧化， 以化学反应为基础的CVD、CVI，溶胶--凝胶， 聚合物热解，白蔓燃高温合成(SHS)等技术。
夹层复合材料是性质完全不同的表面材 料与芯材复合而成的一种材料。
2.3 颗粒增强复合材料
颗粒复合材料是一种或多种材料的颗粒均 匀分散在基体材料内所组成的材料。
尼龙6/粘土纳米复合材料
三 复合材料的成型工艺
1、聚合物基复合材料的成型工艺 2、金属基复合材料的成型工艺 3、陶瓷基复合材料的成型工艺
3.1聚合物基复合材料的成型工艺
雾化金属液滴与颗粒共沉积示意图
(4) 原位复合法。
在复合材料制造过程中，增强材 料在基体中生成和生长的方法称作原 位自生成法。
原位自生成有三种方法 1) 共晶合金定向凝固法 2) 直接金属氧化法（DIMOXTM） 3) 反应自生成法（XDTM）
3.3陶瓷基复合材料的制备工艺 （1）传统的制备技术 （2）新的制备技术
(1) 手糊成型
(2)注射成型
(3)真空袋压法成型 (4)挤出成型
(5)压力袋成型
(6)纤维缠绕成型
(7)树脂注射和树脂传递成型
(8)真空辅助树脂注射成型
(9)连续板材成型 (10)拉挤成型
ห้องสมุดไป่ตู้
(11)离心浇铸成型 (12)层压或卷制成型
(13)夹层结构成型 (14)模压成型
(15)热塑性片状模塑料热冲压成型
手糊成型 层压成型 热压罐成型 喷射成型 对模模压成型 缠绕成型
3.2金属基复合材料的成型工艺
根据各种方法的基本特点，把金属基复 合材料的制备工艺分为四大类：
(1) 固态法； (2) 液态法； (3) 喷射与喷涂沉积法； (4) 原位复合法。
（1）固态法
固态制备工艺主要为扩散结合和粉末治 金两种方法
3. 减振性能好
在工作过程中振动问题十分突出，复 合材料为多相系统，大量的界面对振动 有反射吸收作用。且自振动频率高，不 易产生共振
4. 高温性能好
复合材料在高温下强度和模量基本不 变。
二 重要的复合材料
2.1 纤维增强复合材料 (1) 玻璃纤维增强复合材料 以树脂为基体，玻璃纤维为增强材料制成
玻璃纤维无捻粗纱
脱模 模 具
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
胶液配制
纱团 集束 浸 胶
湿
法 缠
张力控制
绕
成
型 纵、环向缠绕
工
艺
烘干
络纱
胶纱纱绽
芯模
干
张力控制 法
缠
加热粘流
绕 成
型
纵、环向缠绕 工
艺
固化
脱模
打模喷漆
成品
缠绕工艺流程图
复合材料的成型＿树脂基复合材料成型
(16)喷射成型
模具 准备
树脂胶 液配制
增强材 料准备
涂脱模剂
手糊成型
制品 检验
固化
脱模
手糊成型工艺流程图
后处理
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
固化
脱模
制品 检验 后处理
膜压成型工艺流程图
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
精品
完整版复合材料制备-
1 复合材料概况 2 几种重要的复合材料 3 复合材料的制备工艺
一 复合材料概论
❖ 复合材料(composite material)是有机高 分子、无机非金属或金属等几种不同材料， 通过复合工艺组合而成的新型材料。或者说 是由两种或两种以上化学性质或组织结构不 同的材料组合而成的多相固体材料。
扩散结合在一定的温度和压力下，把表 面新鲜清洁的相同或不相同的金属，通过表 面原子的互相扩散而连接在一起。
粉末冶金既可用于连续长纤维增强，又 可用于短纤维、颗粒或晶须增强的金属基复 合材料。
（2）液态法
液态法亦称为熔铸法，其中包括 压铸、半固态复合铸造、液态渗透 以及搅拌法和无压渗透法等。
（3）喷射与喷涂沉积法
复合材料由两部分组成：基体相 (连续相)和增强相(分散相)。
基体相是连续相材料，把改善性
能的增强相材料粘结在一起，起粘结 剂的作用。
增强相大部分是高强物质，起 提高强度或韧性的作用。
❖ 复合材料按增强 相形状可分为三 类：
1 纤维增强复合 材料
2 层合增强复合 材料
3 颗粒增强复合 材料
❖ 按基体相材料类型可分 为三类： 1 树脂基复合材料
❖ 首先，将基体金属在坩埚中熔化后，在压力 作用下通过喷咀送入雾化器，在高速惰性气 体射流的作用下，液态金属被分散为细小的 液滴，形成所谓“雾化锥” ；然后，通过一 个或多个喷咀向“雾化锥”喷射入增强颗粒， 使之与金属雾化液滴一齐在基板（收集器） 上沉积，并快速凝固形成颗粒增强金属基复 合材料，如下图所示。
聚合物基复合材料的性能在纤维与树 脂体系确定后，主要决定于成型工艺。
成型工艺主要包括以下两个方面： 一是成型，即将预浸料按产品的要
求，铺置成一定的形状，一般就是产品 的形状;
二是固化，即把已铺置成一定形状 的叠层预浸料，在温度、时间和压力等 因素影响下使形状固定下来，并能达到 预期的性能要求。
❖ 生产中采用的成型工艺
3 陶瓷基复合材料
复合材料结构示意图 a)层叠复合 b)连续纤维复合 c)细粒复合 d)短切纤 维复合
复合材料的技术性能
1. 比强度和比模量高 比强度（抗拉强度与密度之比）和
比模量(弹性模量与密度之比)高，说明 材料轻而且刚性大。 2. 良好的抗疲劳性能
疲劳是材料在循环应力作用下的性 质。复合材料能有效地阻止疲劳裂纹的 扩展。
(3) 硼纤维增强复合材料
硼纤维是一种强度、刚度均比碳纤维高 的纤维。硼纤维增强复合材料是硼纤维增强 材料与树脂基体组成的复合材料。用作高温 材料，但因为价格昂贵，应用受到限制。主 要用于航空工业。
2 .2 层合增强复合材料
(1) 双层金属复合材料 双层金属复合材料是将特性不同的两种
金属，用胶合或者熔合铸造、热压、焊接、 喷涂等方法复合在一起以满足某种性能要求 的材料。 (2) 夹层复合材料
的复合材料。 玻璃纤维是由熔融 的玻璃经快速拉伸, 冷却所形成的纤维。 增强工程塑料即 玻璃钢。
(2) 碳纤维增强复合材料
❖ 碳纤维增强材料与树脂基体组成的材料 称为碳纤维增强复合材料。 这类材料保持了玻璃钢的许多优点，而且 性能优于玻璃钢。因此 可作宇宙飞行器的外层 材料，人造卫星和火箭 的机架、壳体等。
(1) 传统的制备技术 1) 冷压和烧结法 2) 热压法
（2）新的制备技术
新的制备技术主要指在20世纪70年代开 始发展起来的技术。它包括渗透，直接氧化， 以化学反应为基础的CVD、CVI，溶胶--凝胶， 聚合物热解，白蔓燃高温合成(SHS)等技术。
夹层复合材料是性质完全不同的表面材 料与芯材复合而成的一种材料。
2.3 颗粒增强复合材料
颗粒复合材料是一种或多种材料的颗粒均 匀分散在基体材料内所组成的材料。
尼龙6/粘土纳米复合材料
三 复合材料的成型工艺
1、聚合物基复合材料的成型工艺 2、金属基复合材料的成型工艺 3、陶瓷基复合材料的成型工艺
3.1聚合物基复合材料的成型工艺
雾化金属液滴与颗粒共沉积示意图
(4) 原位复合法。
在复合材料制造过程中，增强材 料在基体中生成和生长的方法称作原 位自生成法。
原位自生成有三种方法 1) 共晶合金定向凝固法 2) 直接金属氧化法（DIMOXTM） 3) 反应自生成法（XDTM）
3.3陶瓷基复合材料的制备工艺 （1）传统的制备技术 （2）新的制备技术
(1) 手糊成型
(2)注射成型
(3)真空袋压法成型 (4)挤出成型
(5)压力袋成型
(6)纤维缠绕成型
(7)树脂注射和树脂传递成型
(8)真空辅助树脂注射成型
(9)连续板材成型 (10)拉挤成型
ห้องสมุดไป่ตู้
(11)离心浇铸成型 (12)层压或卷制成型
(13)夹层结构成型 (14)模压成型
(15)热塑性片状模塑料热冲压成型
手糊成型 层压成型 热压罐成型 喷射成型 对模模压成型 缠绕成型
3.2金属基复合材料的成型工艺
根据各种方法的基本特点，把金属基复 合材料的制备工艺分为四大类：
(1) 固态法； (2) 液态法； (3) 喷射与喷涂沉积法； (4) 原位复合法。
（1）固态法
固态制备工艺主要为扩散结合和粉末治 金两种方法
3. 减振性能好
在工作过程中振动问题十分突出，复 合材料为多相系统，大量的界面对振动 有反射吸收作用。且自振动频率高，不 易产生共振
4. 高温性能好
复合材料在高温下强度和模量基本不 变。
二 重要的复合材料
2.1 纤维增强复合材料 (1) 玻璃纤维增强复合材料 以树脂为基体，玻璃纤维为增强材料制成
玻璃纤维无捻粗纱
脱模 模 具
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
胶液配制
纱团 集束 浸 胶
湿
法 缠
张力控制
绕
成
型 纵、环向缠绕
工
艺
烘干
络纱
胶纱纱绽
芯模
干
张力控制 法
缠
加热粘流
绕 成
型
纵、环向缠绕 工
艺
固化
脱模
打模喷漆
成品
缠绕工艺流程图
复合材料的成型＿树脂基复合材料成型
(16)喷射成型
模具 准备
树脂胶 液配制
增强材 料准备
涂脱模剂
手糊成型
制品 检验
固化
脱模
手糊成型工艺流程图
后处理
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
固化
脱模
制品 检验 后处理
膜压成型工艺流程图
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
精品
完整版复合材料制备-
1 复合材料概况 2 几种重要的复合材料 3 复合材料的制备工艺
一 复合材料概论
❖ 复合材料(composite material)是有机高 分子、无机非金属或金属等几种不同材料， 通过复合工艺组合而成的新型材料。或者说 是由两种或两种以上化学性质或组织结构不 同的材料组合而成的多相固体材料。
扩散结合在一定的温度和压力下，把表 面新鲜清洁的相同或不相同的金属，通过表 面原子的互相扩散而连接在一起。
粉末冶金既可用于连续长纤维增强，又 可用于短纤维、颗粒或晶须增强的金属基复 合材料。
（2）液态法
液态法亦称为熔铸法，其中包括 压铸、半固态复合铸造、液态渗透 以及搅拌法和无压渗透法等。
（3）喷射与喷涂沉积法
复合材料由两部分组成：基体相 (连续相)和增强相(分散相)。
基体相是连续相材料，把改善性
能的增强相材料粘结在一起，起粘结 剂的作用。
增强相大部分是高强物质，起 提高强度或韧性的作用。
❖ 复合材料按增强 相形状可分为三 类：
1 纤维增强复合 材料
2 层合增强复合 材料
3 颗粒增强复合 材料
❖ 按基体相材料类型可分 为三类： 1 树脂基复合材料
❖ 首先，将基体金属在坩埚中熔化后，在压力 作用下通过喷咀送入雾化器，在高速惰性气 体射流的作用下，液态金属被分散为细小的 液滴，形成所谓“雾化锥” ；然后，通过一 个或多个喷咀向“雾化锥”喷射入增强颗粒， 使之与金属雾化液滴一齐在基板（收集器） 上沉积，并快速凝固形成颗粒增强金属基复 合材料，如下图所示。
聚合物基复合材料的性能在纤维与树 脂体系确定后，主要决定于成型工艺。
成型工艺主要包括以下两个方面： 一是成型，即将预浸料按产品的要
求，铺置成一定的形状，一般就是产品 的形状;
二是固化，即把已铺置成一定形状 的叠层预浸料，在温度、时间和压力等 因素影响下使形状固定下来，并能达到 预期的性能要求。
❖ 生产中采用的成型工艺