非金屬材料成形04復合材料

2022/12/6機械制造技術14----非金屬材料成形工程塑料-橡膠-陶瓷-復合材料非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!第4章非金屬材料的成形2022/12/6機械制造技術24.1高分子材料的成形4.2陶瓷材料的成形4.3復合材料的成形4.4成形技術的新進展非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!4。3、復合材料成形3.1復合材料成形特點1）材料的復合過程與制品的成形過程同時完成；2）復合材料具有的可設計性以及材料和制品一致性的特點，都是由不同的成形工藝賦予的，因此應當根據(jù)制品的結構形狀和性能要求來選擇成形方法。復合材料的成形工藝主要取決于復合材料的基體。—般情況下，其基體材料的成形工藝方法也常常適用于以該類材料為基體的復合材料，特別是以顆粒、晶須及短纖維為增強體的復合材料。

非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!4.2.1樹脂基復合材料成形1.熱固性樹脂基復合材料的成形熱固性樹脂基復合材料以熱固性樹脂為基體，以無機物、有機物為增強材料。1）手糊成形。該法以手工作業(yè)為主，其工藝流程如下：樹脂基體配制增強材料裁剪模具涂脫模劑干燥手糊成形脫模修整固化制品

手糊成形可用于制造船體、儲罐、儲槽、大口徑管道、風機葉片、汽車殼體、機翼、火箭外殼等大中型制件。4.3.1復合材料成形技術非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!2）噴射成形。該法是將調配好的樹脂膠液與短切纖維通過噴射機的噴槍均勻噴射到模具上沉積，每噴一層，即用棍子滾壓，使之壓實、浸漬并排出氣泡，再繼續(xù)噴射，直至完成坯件制作，最后固化成制品，如圖所示。噴射法可用于成形船體、容器、汽車車身、機器外罩、大型板等制品。4.3.1復合材料成形技術非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!

噴射成形原理圖非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!圖6-20鋪層加壓固化方法示意圖

a)手糊成形b)真空袋法c)壓力袋法d)高壓釜法非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!4）纏繞法成形。是采用預浸紗帶、預浸布帶等預浸料，或將連續(xù)纖維、布帶浸漬樹脂后，在適當?shù)睦p繞張力下，按一定規(guī)律纏繞到一定形狀的芯模上至一定厚度，經(jīng)固化脫模獲得制品的一種方法。5）模壓成形。模塑料、預浸料以及纏繞在芯模上的纏繞坯料等在金屬模具中，在壓力和溫度作用下經(jīng)過塑化、熔融流動、充滿模腔成型固化而獲得制品。模壓成形工藝按成形方法可分為壓制模壓成形、壓注模壓成形與注射模壓成形。4.3.1復合材料成形技術非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!7）離心澆注成形。利用筒狀模具旋轉產生的離心力將短切纖維連同樹脂同時均勻噴灑到模具內壁形成坯件，或先將短切纖維氈鋪在筒狀模具的內壁上，再在模具快速旋轉的同時，向纖維層均勻噴灑樹脂液浸潤纖維形成坯件，坯件達到所需厚度后通熱風固化。6）層壓成形。將紙、棉布、玻璃布等片狀增強材料，在浸膠機中浸漬樹脂，經(jīng)干燥制成浸膠材料，然后按層壓制品的大小，對浸膠材料進行裁剪，并根據(jù)制品要求的厚度(或質量)計算所需浸膠材料的張數(shù)，逐層疊放在多層壓機上，進行加熱層壓固化，脫模獲得層壓制品。

4.1復合材料成形技術非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!2022/12/6機械制造技術10熱塑性樹脂基復合材料成形過程主要由加熱熔融、流動成形和冷卻硬化三個階段組成。已成形的坯件或制品，再加熱熔融后還可以二次成形。粒子及短纖維增強的熱塑性樹脂基復合材料可采用擠出成形、注射成形和模壓成形，其中，擠出成形和注射成形占主導地位。

2.熱塑性樹脂基復合材料的成形非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!金屬基復合材料是以金屬為基體，以纖維、晶須、顆粒、薄片等為增強體的復合材料。1.顆粒增強金屬復合材料成形1）粉末冶金法。2）鑄造法。一邊攪拌金屬或合金熔融體，一邊逐步投入增強體，使其分散混合，形成均勻的液態(tài)金屬基復合材料，然后采用壓力鑄造、離心鑄造和熔模精密鑄造等方法形成金屬基復合材料。

3）加壓浸漬。將顆粒、短纖維或晶須增強體制成含一定體積分數(shù)的多孔預成形坯體，將預成形坯體置于金屬型腔的適當位置，澆注熔融金屬并加壓，使熔融金屬在壓力下浸透預成形坯體，冷卻凝固形成金屬基復合材料制品。4.2.2金屬基復合材料成形非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!a)金屬箔復合法b)金屬無緯帶重疊法c)表面鍍有金屬的纖維結合法擴散結合法工藝非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!a)毛細管上升法b)壓力滲透法c)真空吸鑄法熔融金屬滲透法示意圖非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!1）軋合。將不同的金屬層通過加熱、加壓軋合在一起，形成整體結合的層壓包覆板。

2）雙金屬擠壓。將由基體金屬制成的金屬芯置于由包覆用金屬制成的套管中，組裝成擠壓坯，在一定壓力、溫度條件下擠壓成帶無縫包覆層的線材、棒材、矩形和扁型材等。3）爆炸焊合。這是一種焊接方法，利用炸藥爆炸產生的爆炸力使金屬疊層間整體結合成一體。3.層合金屬基復合材料的成形層合金屬基復合材料是由兩層或多層不同金屬相互緊密結合組成的材料。其成形方法有軋合、雙金屬擠壓、爆炸焊合等。

4.1復合材料成形技術非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!2022/12/6機械制造技術15渦輪葉片熔模真空鑄造非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!2022/12/6機械制造技術16半固態(tài)復合漿料連續(xù)制備及成形非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!2022/12/6機械制造技術17噴射復合鑄造工藝成形非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!1.粉末冶金法2.料漿浸滲法

將纖維增強體編織成所需形狀，用陶瓷漿料浸滲，干燥后進行燒結。

3.料漿浸漬熱壓燒結法

將纖維或織物增強體置于制備好的陶瓷粉體漿料里浸漬，然后將含有漿料的纖維或織物增強體制成一定結構的坯體，干燥后在高溫、高壓下熱壓燒結為制品。3.1陶瓷基復合材料的成形用陶瓷作基體，用纖維、晶須或顆粒作增強物所形成的復合材料稱為陶瓷基復合材料。

4.2.3陶瓷基復合材料的成形非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!2022/12/6機械制造技術19漿料浸漬熱壓成形工藝非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!2022/12/6機械制造技術20化學氣相滲透法(CVI)成形工藝非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!a)三維結構b)四維結構c)五維結構

碳/碳復合材料預成形體非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!2022/12/6機械制造技術224.4成形技術新進展4.4.1工程塑料成形技術1、反應注射成形2、粉末回轉成形4.4.2陶瓷材料成形技術4.4.3復合材料成形技術非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!返回文檔a)實心注漿b)空心注漿c)離心注漿圖6-13注漿成形非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!返回文檔a)濕式b)干式圖6-15冷等靜壓成形非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!返回文檔圖6-17流延成形非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!2022/12/6機械制造技術26手糊成形及加壓方法非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!2022/12/6機械制造技術27熱固性樹脂基復合材料噴射成形非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!3）鋪層法成形。用手工或機械手，將預浸材料(將連續(xù)纖維或織物、布浸漬樹脂，烘干而成的半成品材料，如膠布、無緯布、無緯帶等)按預定方向和順序在模具內逐層鋪貼至所需厚度(或層數(shù))，獲得鋪層坯件，然后將坯件裝袋，經(jīng)加熱加壓固化，脫模修整獲得制品。鋪層坯件的加溫加壓固化方法通常有真空袋法、壓力袋法、熱壓罐法等，如圖所示。4.3.1復合材料成形技術非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!2022/12/6機械制造技術29

復合材料層壓成形流程烘干剪裁疊塊層壓脫模修理樹脂連接片狀增強材料干燥處理浸漬層壓成形工藝流程非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!返回文檔纏繞法成形纖維樹脂梭子型芯非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!2022/12/6機械制造技術318）拉擠成形

將浸漬過樹脂膠液的連續(xù)纖維束或帶，在牽引機構拉力作用下，通過成形模定形，再進行固化，連續(xù)引拔出長度不受限制的復合材料管、棒、方形、工字形、槽形，以及非對稱形的異形截面等型材。非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!2022/12/6機械制造技術32壓注成形非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!1）擴散結合法。按制件形狀及增強方向要求，將基體金屬箔或薄片，以及增強纖維裁剪后交替鋪疊，然后在低于基體金屬熔點的溫度下加熱加壓并保持一定時間，基體金屬產生蠕變和擴散，使纖維與基體間形成良好的界面結合，獲得制件。2）熔融金屬滲透法。在真空或惰性氣體介質中，使排列整齊的纖維束之間浸透熔融金屬。3）等離子噴涂法。在惰性氣體保護下，等離子弧向排列整齊的纖維噴射熔融金屬微粒子。2.纖維增強金屬基復合材料成形非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!2022/12/6機械制造技術34在真空或惰性氣體介質中，使排列整齊的纖維束之間浸透熔融金屬。熔融金屬滲透法熔融金屬滲透法非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!2022/12/6機械制造技術35纖維束預制浸透成形工藝非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!2022/12/6機械制造技術36加壓鑄造法成形技術非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!2022/12/6機械制造技術37液態(tài)攪拌復合鑄造成形非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!2022/12/6機械制造技術38半固態(tài)復合攪熔鑄造成形工藝非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!2022/12/6機械制造技術39離心鑄造機及成形非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!2022/12/6機械制造技術40漿料壓制燒結工藝成形流程增強材料與基體粉末混合漿料冷壓粉漿澆注熱壓超聲或攪拌均勻分散燒結干燥非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!5.溶膠—凝膠法

用溶膠—凝膠法制備復合材料是將基體組元形成溶液或溶膠，然后加入增強材料組元(顆粒、晶須、纖維或品種)，經(jīng)攪拌使其在液相中均勻分布，當基質組元凝膠后，這些增強材料組元則穩(wěn)定在均勻分布的基質材料中，經(jīng)干燥或一定溫度的熱處理，然后壓制燒結即可形成復合材料。4.化學氣相滲透工藝

將增強纖維編織成所需形狀的預成形體，并置于一定溫度的反應室內，然后通入某種氣源，在預成形體孔穴的纖維表面上產生熱分解或化學反應，沉積出所需陶瓷基質，直至預成形體中各孔穴被完全填滿，獲得高致密度、高強度、高韌度的制件。

4.4復合材料成形技術非金屬材料成形04復合材料共47頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!2022/12/6機械制造技術42碳/碳復合材料是由碳纖維及其制品(碳氈或碳布)增強的碳基復合材料。根據(jù)碳/碳復合材料使用的工況條件、環(huán)境條件和所要制備的具體構件，可以設計和制備不同結構的碳/碳復合材料。另外，還可用不同編織方式的碳纖維作增強材料，做成預成型體，如分別為