复合材料制备

复合材料制备第1页，共31页，2023年，2月20日，星期四按基体相材料类型可分为三类：

1树脂基复合材料

2金属基复合材料

3陶瓷基复合材料第2页，共31页，2023年，2月20日，星期四

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)短切纤维复合第3页，共31页，2023年，2月20日，星期四

重要的复合材料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。第4页，共31页，2023年，2月20日，星期四(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。第5页，共31页，2023年，2月20日，星期四(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。第6页，共31页，2023年，2月20日，星期四2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。第7页，共31页，2023年，2月20日，星期四3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/粘土纳米复合材料第8页，共31页，2023年，2月20日，星期四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第9页，共31页，2023年，2月20日，星期四1聚合物基复合材料的成型工艺

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。第10页，共31页，2023年，2月20日，星期四聚合物基复合材料的应用第11页，共31页，2023年，2月20日，星期四生产中采用的成型工艺

(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

(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

(16)喷射成型第12页，共31页，2023年，2月20日，星期四模具准备涂脱模剂手糊成型树脂胶液配制增强材料准备固化脱模后处理检验制品手糊成型工艺流程图第13页，共31页，2023年，2月20日，星期四金属对模准备涂脱模剂膜压成型模塑料、颗粒树脂短纤维固化脱模后处理检验制品加热、加压加热冷却膜压成型工艺流程图第14页，共31页，2023年，2月20日，星期四层压板的生产工艺流程增强材料热固性树脂浸胶胶布裁剪叠合热压脱模切边产品第15页，共31页，2023年，2月20日，星期四玻璃纤维无捻粗纱聚酯树脂加热引发剂促进剂静态混合切割喷枪模具喷射成型辊压固化脱模喷射成型工艺流程图第16页，共31页，2023年，2月20日，星期四缠绕工艺流程图纱团集束胶液配制浸胶烘干络纱胶纱纱绽张力控制纵、环向缠绕芯模纵、环向缠绕张力控制加热粘流固化脱模打模喷漆成品湿法缠绕成型工艺干法缠绕成型工艺第17页，共31页，2023年，2月20日，星期四复合材料的成型＿树脂基复合材料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第18页，共31页，2023年，2月20日，星期四2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。第19页，共31页，2023年，2月20日，星期四（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。第20页，共31页，2023年，2月20日，星期四（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。第21页，共31页，2023年，2月20日，星期四（3）喷射与喷涂沉积法首先，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。第22页，共31页，2023年，2月20日，星期四雾化金属液滴与颗粒共沉积示意图第23页，共31页，2023年，2月20日，星期四(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。

第24页，共31页，2023年，2月20日，星期四3陶瓷基复合材料的成型工艺

（1）传统的制备技术（2）新的制备技术第25页，共31页，2023年，2月20日，星期四(1)传统的制备技术1)冷压和烧结法2)热压法第26页，共31页，2023年，2月20日，星期四（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，自蔓燃高温合成(SHS)等技术。第27页，共31页，2023年，2月20日，星期四渗透法渗透法就是在预制的增强材料坯件中使基体材料以固态、液态或气态的形式渗透制成复合材料。其中，比较常用的是液相渗透。活塞熔体预制件加热棒液相渗透工艺示意图第28页，共31页，2023年，2月20日，星期四CVI法

将化学气相沉积技术运用在将大量陶瓷材料渗透进入增强材料预制坯件的工艺就称为化学气相渗透工艺。

第29页，共31页，2023年，2月20日，星期四加热元件带孔的挡环水冷底座源气纤维预成型体渗透的复合材