第九章 復(fù)合材料的成形工藝

主講人：于美杰副教授Tel：88396181Email：yumeijie@

工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)第九章復(fù)合材料的成形工藝本章基本要求了解復(fù)合材料的分類(lèi)了解樹(shù)脂基復(fù)合材料的常用成形工藝第九章目錄

第一節(jié)復(fù)合材料簡(jiǎn)介第二節(jié)金屬基復(fù)合材料成形工藝第三節(jié)樹(shù)脂基復(fù)合材料成形工藝第四節(jié)陶瓷基復(fù)合材料成形工藝

第一節(jié)復(fù)合材料簡(jiǎn)介Introductionofcomposites復(fù)合材料由兩種或兩種以上的物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)，經(jīng)人工合成的一種多相固體材料。性能大大優(yōu)于單一材料可按對(duì)材料性能的需求進(jìn)行材料的設(shè)計(jì)和制造可制成所需的任意形狀的產(chǎn)品，避免多次加工工序。基體材料＋增強(qiáng)材料＋（夾層結(jié)構(gòu)材料）界面結(jié)合是關(guān)鍵（潤(rùn)濕、溶解、化學(xué)反應(yīng)）第一節(jié)復(fù)合材料簡(jiǎn)介Introductionofcomposites復(fù)合材料分類(lèi)按作用分：結(jié)構(gòu)型和功能型按基體分：金屬基、樹(shù)脂基、橡膠基、陶瓷基等按增強(qiáng)體分：顆粒增強(qiáng)、纖維增強(qiáng)等第一節(jié)復(fù)合材料簡(jiǎn)介Introductionofcomposites復(fù)合材料性能特點(diǎn)高的比強(qiáng)度和比模量抗疲勞性好耐高溫性好常用增強(qiáng)纖維：碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、玻璃纖維、碳化硅纖維、晶須常用樹(shù)脂基體：熱固性：環(huán)氧、聚酰亞胺、雙馬來(lái)酰亞胺熱塑性：聚醚醚酮（PEEK）減震性能好斷裂安全性高可設(shè)計(jì)性好第一節(jié)復(fù)合材料簡(jiǎn)介Introductionofcomposites復(fù)合材料的增強(qiáng)和復(fù)合機(jī)制增強(qiáng)：顆粒增強(qiáng)：基體承受載荷纖維增強(qiáng)：纖維承受載荷復(fù)合：基體作用：粘結(jié)、保護(hù)纖維表面、傳遞載荷延緩裂紋擴(kuò)展。增強(qiáng)體：高的強(qiáng)度和模量界面結(jié)合增強(qiáng)纖維的尺寸、含量和分布情況二者的物性匹配第二節(jié)金屬基復(fù)合材料Metalbasedcomposites金屬基復(fù)合材料成形工藝固態(tài)法擴(kuò)散粘結(jié)法：在較長(zhǎng)時(shí)間、較高溫度和壓力下，通過(guò)固態(tài)焊接工藝，使同類(lèi)或不同類(lèi)金屬在高溫下互擴(kuò)散而粘結(jié)在一起。形變法：利用金屬具有塑性成形的特點(diǎn)，通過(guò)熱軋、熱拉、熱擠壓等手段，使已復(fù)合好的顆粒、晶須、短纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料進(jìn)一步加工成板材。粉末冶金法：用于制備成形顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的傳統(tǒng)固態(tài)工藝方法。將金屬基體粉末和增強(qiáng)體粉末均勻混合后進(jìn)行冷壓得到半成品，然后裝入密封模具，升溫至基體合金固相線附近，然壓或熱等靜壓得到完全致密的復(fù)合材料。第二節(jié)金屬基復(fù)合材料Metalbasedcomposites

擴(kuò)散粘結(jié)過(guò)程簡(jiǎn)圖第二節(jié)金屬基復(fù)合材料Metalbasedcomposites

粉末冶金法成形工藝示意圖第二節(jié)金屬基復(fù)合材料Metalbasedcomposites金屬基復(fù)合材料成形工藝液態(tài)法液態(tài)金屬浸潤(rùn)法：使金屬基體呈熔融狀態(tài)時(shí)與增強(qiáng)材料浸潤(rùn)結(jié)合，然后凝固成形。擠壓鑄造法真空壓力浸漬法液態(tài)金屬攪拌鑄造法共噴沉積法：運(yùn)用特殊的噴嘴，將液態(tài)金屬基體通過(guò)惰性氣體氣流的作用霧化成細(xì)小的液態(tài)金屬流，將增強(qiáng)相顆粒加入到霧化的金屬流中，與金屬液滴混合在一起并沉積在襯底上，凝固形成金屬基復(fù)合材料。第三節(jié)樹(shù)脂基復(fù)合材料第十一章復(fù)合材料的成形工藝Resinbasedcomposites樹(shù)脂基復(fù)合材料成形工藝手糊成形：50％以上玻璃鋼制品噴射成形：半機(jī)械手糊，形狀、尺寸不受限制，大型袋壓成形：成本高、不適合大尺寸制品層壓成形：只生產(chǎn)板材模壓成形：中小型玻璃鋼制品拉擠成形：不同截面形狀的管、棒纏繞成形：僅適于圓柱體、球體等回轉(zhuǎn)體，各向異性第三節(jié)樹(shù)脂基復(fù)合材料Resinbasedcomposites樹(shù)脂基復(fù)合材料成形工藝手糊成形：是指用手工或在機(jī)械輔助下將增強(qiáng)材料和熱固性樹(shù)脂鋪覆在模具上，樹(shù)脂固化形成復(fù)合材料的一種成型方法第三節(jié)樹(shù)脂基復(fù)合材料Resinbasedcomposites樹(shù)脂基復(fù)合材料成形工藝噴射成形：噴射成型工藝是利用噴槍將短纖維及樹(shù)脂同時(shí)噴到模具上，壓實(shí)固化成制件的工藝方法第三節(jié)樹(shù)脂基復(fù)合材料Resinbasedcomposites樹(shù)脂基復(fù)合材料成形工藝袋壓成形：袋壓成型工藝是在手糊成型的制品上，裝上橡膠袋或聚乙烯、聚乙烯醇袋，將氣體壓力施加到未固化的玻璃鋼制品表面而使制品成型的工藝方法。層壓成形：是把一定層數(shù)的浸膠布(紙)疊在一起，送入多層液壓機(jī)，在一定的溫度和壓力下壓制成板材的工藝模壓成形：是指將模壓料置于金屬對(duì)模中，在一定的溫度下，加壓固化為復(fù)合材料制品的一種成型工藝，是一種對(duì)熱固性樹(shù)脂和熱塑性樹(shù)脂都適用的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的成型方法第三節(jié)樹(shù)脂基復(fù)合材料Resinbasedcomposites樹(shù)脂基復(fù)合材料成形工藝?yán)p繞成形：將連續(xù)纖維或帶浸漬樹(shù)脂膠液后的纖維，按照一定的規(guī)律纏繞到芯模上，然后在加熱或常溫下固化，制成一定形狀制品的工藝稱(chēng)為纏繞成型工藝。拉擠成形：是將浸漬了樹(shù)脂膠液的連續(xù)纖維，通過(guò)成型模具，在模腔內(nèi)加熱固化成型，在牽引機(jī)拉力作用下，連續(xù)拉拔出型材制品。第三節(jié)樹(shù)脂基復(fù)合材料Resinbasedcomposites復(fù)合材料成形視頻資料輕型飛機(jī)的成形（混雜纖維復(fù)合材料）

寶馬車(chē)架的成形（碳纖維復(fù)合材料）第四節(jié)陶瓷基復(fù)合材料Ceramicsbasedcomposites陶瓷基復(fù)合材料成形工藝模壓成形：形狀簡(jiǎn)單、尺寸較小織品等靜壓成形：坯體均勻密實(shí)、質(zhì)量穩(wěn)定、設(shè)備繁瑣、生產(chǎn)效率低注