《復(fù)合材料概述》課件

復(fù)合材料概述復(fù)合材料是一種由兩種或多種材料組成的材料，這些材料在宏觀尺度上保持其各自的特性，并通過界面相互結(jié)合在一起。復(fù)合材料的定義由兩種或多種材料復(fù)合材料是指由兩種或多種不同性質(zhì)的材料組成，并經(jīng)特殊工藝復(fù)合而成的材料?；檫B續(xù)相其中一種材料作為基體，另一種材料作為增強(qiáng)材料，相互作用，形成整體結(jié)構(gòu)。相互補(bǔ)充增強(qiáng)材料通常具有較高的強(qiáng)度和剛度，基體材料通常具有較好的韌性和耐腐蝕性。復(fù)合材料的特點(diǎn)高強(qiáng)度和高剛度復(fù)合材料可以比傳統(tǒng)材料更輕，但具有更高的強(qiáng)度和剛度，使其成為航空航天、汽車等領(lǐng)域的首選材料。良好的耐腐蝕性許多復(fù)合材料對(duì)化學(xué)腐蝕具有很強(qiáng)的抵抗力，使其適用于各種惡劣環(huán)境?？稍O(shè)計(jì)性復(fù)合材料的性能可以通過改變材料的成分、結(jié)構(gòu)和加工工藝來定制，以滿足特定應(yīng)用需求。復(fù)合材料的分類纖維增強(qiáng)復(fù)合材料以纖維為增強(qiáng)體，以樹脂或金屬等為基體，通過復(fù)合工藝制備的材料，如玻璃纖維增強(qiáng)塑料、碳纖維增強(qiáng)塑料、芳綸纖維增強(qiáng)塑料等。顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料以顆粒為增強(qiáng)體，以樹脂、金屬或陶瓷等為基體，如橡膠顆粒增強(qiáng)塑料、金屬顆粒增強(qiáng)陶瓷等。結(jié)構(gòu)復(fù)合材料由兩種或多種材料通過特定結(jié)構(gòu)組合而成的材料，如夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，以蜂窩狀材料為芯材，以樹脂或金屬等為表皮材料。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料1增強(qiáng)纖維增強(qiáng)纖維是增強(qiáng)復(fù)合材料的主要組成部分，通常是強(qiáng)度和剛度高的材料，例如碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維等。2基體材料基體材料將增強(qiáng)纖維結(jié)合在一起，形成整體結(jié)構(gòu)，通常是樹脂，例如環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂等。3界面作用增強(qiáng)纖維和基體材料之間存在界面作用，影響復(fù)合材料的整體性能，通過優(yōu)化界面作用可以提升材料的性能?；w材料樹脂環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、酚醛樹脂、聚酰胺樹脂等金屬鋁、鎂、鈦、鋼等陶瓷氧化鋁、碳化硅、氮化硅等纖維材料增強(qiáng)材料復(fù)合材料中起增強(qiáng)作用的材料。高強(qiáng)度具有很高的強(qiáng)度和模量，例如碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維等。多種類型根據(jù)性能要求選擇不同的纖維材料。纖維與基體的界面作用界面強(qiáng)度纖維與基體之間的界面強(qiáng)度決定了復(fù)合材料的整體強(qiáng)度和剛度。界面粘合界面粘合力越強(qiáng)，纖維和基體之間的結(jié)合越緊密，復(fù)合材料的性能越好。界面缺陷界面缺陷會(huì)降低復(fù)合材料的性能，因此需要控制界面缺陷的產(chǎn)生。層壓復(fù)合材料多層疊加層壓復(fù)合材料由多層纖維增強(qiáng)樹脂層組成，每層纖維方向不同，以增強(qiáng)材料的強(qiáng)度和剛度。方向控制通過控制每層纖維的排列方向，可以實(shí)現(xiàn)材料的定向增強(qiáng)，滿足不同方向的力學(xué)性能需求。結(jié)構(gòu)復(fù)雜層壓復(fù)合材料可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)成不同的形狀和結(jié)構(gòu)，以滿足各種應(yīng)用需求。夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)由兩層面板和中間一層芯材組成，面板通常為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，芯材可以是泡沫、蜂窩、木質(zhì)等。特點(diǎn)重量輕、強(qiáng)度高、剛度大、隔熱隔音效果好，廣泛應(yīng)用于航空航天、建筑、船舶等領(lǐng)域。陶瓷基復(fù)合材料陶瓷基體耐高溫，耐腐蝕，硬度高。纖維增強(qiáng)提高韌性，抗斷裂性。金屬基復(fù)合材料1強(qiáng)度和韌性金屬基復(fù)合材料結(jié)合了金屬的強(qiáng)度和增強(qiáng)材料的韌性，提供高性能的結(jié)構(gòu)。2耐高溫金屬基復(fù)合材料可以承受極高的溫度，使其適用于航空航天等高要求領(lǐng)域。3抗疲勞性金屬基復(fù)合材料具有優(yōu)異的抗疲勞性，可延長使用壽命并提高可靠性。復(fù)合材料的制造工藝手糊法最簡單的工藝，適用于小批量生產(chǎn)。真空袋法提高材料致密性，降低氣孔率。浸漬纏繞法制備高強(qiáng)度的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。注射成型法用于生產(chǎn)形狀復(fù)雜、精度高的復(fù)合材料。手糊法1低成本簡單易操作，適合小批量生產(chǎn)2靈活可根據(jù)需求定制形狀3工藝復(fù)雜需要經(jīng)驗(yàn)豐富的工匠操作真空袋法1準(zhǔn)備工作將預(yù)浸料鋪設(shè)在模具上，并根據(jù)需要添加增強(qiáng)層。2真空密封用真空袋將模具密封，并連接到真空泵。3抽真空啟動(dòng)真空泵，將真空袋內(nèi)的空氣抽走，形成負(fù)壓。4固化在真空狀態(tài)下，將復(fù)合材料加熱固化，完成制造過程。浸漬纏繞法1纖維浸漬將纖維預(yù)浸料浸漬到樹脂中2纏繞成型繞制成所需的形狀3固化成型固化樹脂，形成復(fù)合材料注射成型法1熔融樹脂將樹脂加熱至熔融狀態(tài)2注射模具將熔融樹脂注射進(jìn)模具3冷卻固化在模具中冷卻固化成型擠出成型法1加熱將熱塑性樹脂加熱至熔融狀態(tài)，使其具有流動(dòng)性。2擠出通過螺桿擠出機(jī)將熔融樹脂連續(xù)不斷地?cái)D出，形成所需的形狀。3冷卻將擠出的材料通過冷卻裝置使其固化，并保持其形狀。復(fù)合材料的性能測試力學(xué)性能拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度等熱性能熱膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率、耐熱溫度等電性能介電強(qiáng)度、電阻率、導(dǎo)電率等力學(xué)性能測試?yán)鞆?qiáng)度材料在斷裂前所能承受的最大拉伸應(yīng)力。彎曲強(qiáng)度材料在斷裂前所能承受的最大彎曲應(yīng)力。剪切強(qiáng)度材料在斷裂前所能承受的最大剪切應(yīng)力。沖擊強(qiáng)度材料在沖擊載荷下抵抗破壞的能力。熱性能測試玻璃化轉(zhuǎn)變溫度玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是衡量材料從剛性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝誀顟B(tài)的溫度。對(duì)于復(fù)合材料，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度通常由差示掃描量熱法(DSC)測定。熱膨脹系數(shù)熱膨脹系數(shù)是指材料在溫度變化時(shí)體積變化的程度。對(duì)于復(fù)合材料，熱膨脹系數(shù)通常由熱機(jī)械分析(TMA)測定。熱導(dǎo)率熱導(dǎo)率是指材料傳導(dǎo)熱量的能力。對(duì)于復(fù)合材料，熱導(dǎo)率通常由熱流計(jì)法測定。電性能測試電阻率評(píng)估材料抵抗電流流動(dòng)的能力。介電常數(shù)衡量材料儲(chǔ)存電能的能力。電導(dǎo)率反映材料傳導(dǎo)電流的容易程度。復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域航空航天領(lǐng)域復(fù)合材料的輕質(zhì)、高強(qiáng)度和耐腐蝕性使其成為航空航天領(lǐng)域的重要材料，廣泛應(yīng)用于機(jī)身、機(jī)翼、尾翼等結(jié)構(gòu)部件。汽車領(lǐng)域復(fù)合材料可以用于制造汽車的輕量化部件，例如車身、車門、座椅等，以提高燃油效率和降低排放。體育休閑領(lǐng)域復(fù)合材料的強(qiáng)度和耐用性使其成為運(yùn)動(dòng)器材的理想材料，例如自行車、網(wǎng)球拍、高爾夫球桿等。建筑領(lǐng)域復(fù)合材料可用于建筑結(jié)構(gòu)，例如橋梁、屋頂、外墻等，以提高建筑物的耐久性和安全性。航空航天領(lǐng)域輕量化設(shè)計(jì)復(fù)合材料的低密度和高強(qiáng)度使其成為航空航天領(lǐng)域的理想選擇，可以減輕飛機(jī)和衛(wèi)星的重量，提高燃油效率。耐高溫性能復(fù)合材料能夠承受極端高溫，可用于制造航天器的熱防護(hù)層，保護(hù)其免受高溫氣流的侵蝕?？垢g性復(fù)合材料具有良好的抗腐蝕性，可用于制造飛機(jī)機(jī)身和機(jī)翼，延長使用壽命。汽車領(lǐng)域車身輕量化復(fù)合材料可降低車輛重量，提升燃油效率和性能。提升舒適度復(fù)合材料可制作更輕便、更舒適的座椅，提高乘坐體驗(yàn)。增強(qiáng)安全性能復(fù)合材料具有良好的抗沖擊性，可增強(qiáng)車輛的安全性。體育休閑領(lǐng)域運(yùn)動(dòng)器材復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于網(wǎng)球拍、高爾夫球桿、自行車等運(yùn)動(dòng)器材，提升其強(qiáng)度、輕量化和性能表現(xiàn)。戶外休閑復(fù)合材料的耐用性和輕便性使其成為帳篷、背包、釣魚竿等戶外休閑用品的理想選擇，提高戶外活動(dòng)的舒適性和安全性。水上運(yùn)動(dòng)沖浪板、帆船、皮劃艇等水上運(yùn)動(dòng)裝備使用復(fù)合材料，增強(qiáng)其浮力和強(qiáng)度，提升水上運(yùn)動(dòng)