第10章复合材料制备工艺

1、第十章 复合材料制备工艺思考题 1、什么是复合材料？它是如何分类的？ 2、常用的增强材料有哪些类型？选择增强材料的原则？ 3、什么是玻璃钢？它的特点和主要应用？ 4、简述复合材料的强韧化机理。 5、制备复合材料的工艺有何特点？ 6、制备金属基复合材料的方法有哪些？ 7、制备陶瓷基复合材料的方法有哪些？ 8、制备聚合物基复合材料的方法有哪些？1、什么是复合材料？它是如何分类的？复合材料：由两种或两种以上在物理和化学上不同的物质组合起来而得到的一种多相固体。分类：（1）根据用途可分为结构复合材料和功能复合材料；（2）根据各成分在材料中的集散情况分为分散强化型复合材料、层状复合材料、梯度复合材料；（

2、3）根据基体材料类型分为金属基复合材料、聚合物基复合材料、陶瓷基复合材料、碳/碳（C/C）复合材料；（4）根据增强材料形态分为颗粒增强复合材料、晶须增强复合材料、纤维增强复合材料；（5）根据增强机理：弥散增强复合材料、颗粒增强复合材料、纤维增强复合材料。返回2、常用的增强材料有哪些类型？选择增强材料的原则？返回3、什么是玻璃钢？它的特点和主要应用？玻璃钢：玻璃纤维增强塑料特点：（1）密度低、比强度和比刚度高；（2）具有良好的耐腐蚀性能；（3）具有透光、隔热、隔音和防腐等性能。应用：（1）航空航天工业：波音B-747飞机的机内、外结构件，雷达罩、机舱门、燃料箱、行李架和地板等。（2）能源领域：风

3、力发动机叶片；（3）体育用品：大到快艇、帆船、滑雪车，小到自行车赛车、滑雪板、钓鱼竿、网球拍、高尔夫球杆等；（4）石油化工：贮罐、容器、管道、洗涤器、冷却塔等 ；（5）建筑：可作为轻质建筑材料，如用于建筑工程的各种玻璃钢型材。 返回4、简述复合材料的强韧化机理。 主要有三种：1、弥散增强复合材料：基体：受外来载荷的主要相；颗粒：阻碍基体位错成分子链运动，阻碍裂纹的扩展； 2、颗粒增强复合材料：基体和颗粒共同承受外来载荷；颗粒：限制颗粒邻近基体运动，阻碍裂纹扩展； 3、纤维增强复合材料：基体：传递载荷到增强相、保护纤维，阻止裂纹扩展，纤维：承受由基体传递来的有效载荷（主承力相）返回5、制备复合材

4、料的工艺有何特点？ 聚合物基复合材料工艺特点：材料制造与制品成型同时完成，制品成型比较简便，实现复合材料结构设计所规定的纤维取向和铺层顺序，实现高纤维体积含量（60%），基体树脂分布均匀，无富胶或贫胶现象，尺寸精度高，厚度尺寸可以控制； 金属基复合材料工艺特点：控制适当的温度，尽量缩短基体与增强体在高温下接触时间，保证增强材料以设计体积分数和排列均匀地分布于基体中； 陶瓷基复合材料工艺特点：先将增强体掺入未固结的（或粉末状的）基体材料中，然后使基体固结。返回6、制备金属基复合材料的方法有哪些？（1）粉末冶金法：掺和法，将金属粉末和增强体均匀混合，制得复合坯料，再压制烧结成锭，然后通过挤压 、轧

5、制和锻造等二次加工成材。原生复合法，利用烧结高温下的化学反应，在烧结体内直接生成能够强化的颗粒；（2）铸造凝固成形 ：含浸凝固法，将预先制备的含有较高孔隙率的强化相成形体（预成形体）含浸于熔融基体金属中，待浸透后，使其凝固以制备复合材料的方法；返回（3）喷射成形/喷射沉积 ：将金属液滴以半熔融状态堆积于基体上，制备急冷凝固坯体的方法；（4）热压扩散法：金属基体与增强材料组装成型加热到低于金属基体熔点的温度加压保持基体金属产生蠕变和扩散，与纤维之间形成良好的界面结合。6、制备金属基复合材料的方法有哪些？返回7、制备陶瓷基复合材料的方法有哪些？（1）化学气相渗透 (CVI)：将气相反应形成的物质渗

6、透到纤维多孔预成型体等低密度的材料之中，以形成更加致密的材料；（2）料浆浸渍热压成形：将纤维置于陶瓷粉浆中，使纤维粘附一层浆料，然后将纤维布成一定结构，经干燥、排胶和热压烧结成为制品。 （3）烧结成形：将纤维与陶瓷粉末冷压成形，随后再热压使其致密化。返回（4）先驱体浸渍裂解法(PIP)：它是将有机聚合物先驱体溶液或熔融体浸渍到纤维预制体中，干燥固化后在惰性气体保护下高温裂解，得到基体的方法。（5）高温熔融体渗透：是在高温下真空环境中用熔融液体对多孔复合材料进行浸渗处理，使熔融液体在毛细作用下渗入 多孔体中。例如熔融Si浸渗多孔Cf/C复合材料，得到C /C-SiC 复合材料。7、制备陶瓷基复合

7、材料的方法有哪些？返回8、制备聚合物基复合材料的方法有哪些？（1）手工工艺。手糊法：先在磨具上涂刷含有固化剂的树脂混合物，再在其上铺贴一层按要求剪裁好的纤维织物，用刷子、压辊或刮刀压挤织物，使其均匀浸胶并排除气泡后，再涂刷树脂混合物和铺贴第二层纤维织物，反复上述过程直至达到所需厚度为止。然后，在一定压力作用改下加热固化成型，或者利用树脂体系固化释放出的热量固化成型，最后得到复合材料。返回（2）模压成型是将定量的模塑料或颗粒状树脂与短纤维的混合物放入敞开的金属对模中，在一定温度和压力作用下，固化成型制品的一种方法。（3）树脂传递模塑（RTM）：将液态热固性树脂及固化剂，由计算设备分别从储桶内抽出，经静态混合器混合均匀，注入事先铺有玻璃纤维增强材料的密封模内，经固化、脱模、后加工而制成制品。8、制备聚合物基复合材料的方法有哪些？返回（4）喷射成型是将混有促进剂和引发剂的不饱和聚酯树脂从喷枪两侧喷出，同时将玻璃纤维无捻初纱用切割机切断并由喷枪中心喷出，与树脂一起均匀沉积在模具上，待沉积到一定厚度，用手辊滚压，使树脂浸透纤维，压实并除去气泡，最后固化成制品。（5）纤维缠绕成型工艺是将浸过树脂胶液的连续纤维（或布带、预浸纱）按照一定规律缠绕到芯模上，然后经固化、脱模，获得制品。8、制备聚合物基复合材料的方法有哪些？返回（6）拉挤成形：是指玻璃纤维粗纱或其织物在外力牵引（外力拉拔和