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先进复合材料主要制造工艺和专用设备中国航空工业第一集团公司科技发展部 郝建伟中国航空工业发展研究中心 陈亚莉先进复合材料具有轻质、高强度、高模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计、成型工艺性好和成本低等特点，是理想的航空结构材料，在航空产品上得到了广泛应用，已成为新一代飞机机体的主体结构材料。
复合材料先进技术的成熟使其性能最优和低成本成为可能，从而大大推动了复合材料在飞机上的应用。
一些大的飞机制造商在飞机设计制造中，正逐步减少传统金属加工的比例，优先发展复合材料制造。
本文旨在介绍在复合材料制造过程中所涉及到的主要工艺和先进专用设备。
复合材料在飞机上的应用随着复合材料制造技术的发展，复合材料在飞机上的用量和应用部位已经成为衡量飞机结构先进性的重要标志之一。
复合材料在飞机上的应用趋势有如下几点：（1）复合材料在飞机上的用量日益增多。
复合材料的用量通常用其所占飞机机体结构重量的百分比来表示，世界上各大航空制造公司在复合材料用量方面都呈现增长的趋势。
最有代表性的是空客公司的A380客机和后续的A350飞机以及波音公司的B787飞机。
A380上复合材料用量约30t。
B787复合材料用量达到50%。
而A350飞机复合材料用量更是达到了创纪录的52%。
复合材料在军机和直升机上的用量也有同样的增长趋势，近几年得到迅速发展的无人机更是将复合材料用量推向更高水平。
（2）应用部位由次承力结构向主承力结构发展。
最初采用复合材料制造的是飞机的舱门、整流罩、安定面等次承力结构。
目前，复合材料已经广泛应用于机身、机翼等主承力结构。
主承载部位大量应用复合材料使飞机的性能得到大幅度提升，由此带来的经济效益非常显著，也推动了复合材料的发展。
（3）在复杂外形结构上的应用愈来愈广泛。
飞机上用复合材料制造的复杂曲面制件也越来越多，如A380和B787飞机上的机身段，球面后压力隔框等，均采用纤维铺放技术和树脂膜渗透（RFI）工艺制造。
（4）复合材料构件的复杂性大幅度增加，大型整体、共固化成型成为主流。
1复合材料工艺及设备复合材料工艺及设备教学参考资料（图表部分）武汉理工大学材料学院彭进波表1-7 为几种主要成型工艺的特点及条件，供选择成型方法时参考表1-7 主要成型工艺比较表1-8为主要成型方法的技术经济比较。
表1-8 主要成型方法的技术经济分析注：1—最低；10—最高。
表3-13 顺酐型通用不饱和聚酯树脂表3-6 常用的胺类固化剂续表注：不包括锅炉费用例2、年产600艘丈—35渔船的手糊工艺车间设计请看图4.1-2表4.1-2 设备金额概算注：不包括炉锅费用根据武汉地区单层厂房建筑费用，6米柱顶厂房建筑费用为200元/米2，4米柱顶按150元/米2计算。
1. 生产用房投资生产用房面积设计为972M2，其投资金额=200×972=194400元。
2. 生产用房和辅助用房投资生产用房设计面积为240M2，辅助用房设计面积为144M2，其投资金额=150×（240+144）=57600元。
则车间建筑面积总投资金额=19400+57600=252000元3. 完工场地清理费用=2000元4. 施工单位机构转移费=2000元则车间建筑工程总投资金额=252000+151+2000=254151元（二）设备投资费用器具费用表4.1-11 主要设备的概算设备备件费用=79250×3%=2378元设备运输费用=（79250+2378）×6%=4898元酚醛树脂的重量比为7∶3的条件下进行。
为了探求酚醛（锌）树脂用量的影响，试验了环氧：酚醛=6∶4时P 、P11与t 的关系，其结果见图6和图7。
根据图2和图7数据求得不同温度下固化过程中不溶性树脂生成速度常数见表3。
由表3可以看到，酚醛（锌）树脂用量越大，不溶性树脂生在速度常数也越大。
当环氧∶酚醛由7∶3增至6∶4时，K 增加一倍左右。
图6 环氧∶酚醛（锌）7*=6∶4时不溶性树脂含量与时间的关系1-120℃；2-140℃；3-160℃图7 环氧∶酚醛（锌）=6∶4时固化过程中P11和时间的关系 1-120℃；2-140℃；3-160℃不同配比下环氧-酚醛（锌）7*不溶性树脂生成速度常数（K×103） 表3填料在玻璃钢成型工艺中的作用 济南市建筑材料科学研究所 李厚德填料被作为橡胶的一种极其重要的辅助材料，它的作用已为人们所熟知。
《复合材料工艺与设备》简答与论述（▲为重点内容）1、原材料（1）GF生产工艺中，浸润剂分为哪几种类型？它们的作用是什么？（概念题里有详解）（2）▲根据CF原丝的选择原则，生产CF常用的原丝种类有哪些？（聚丙烯睛纤维，沥青纤维，粘胶纤维）2、手糊成型工艺（1）▲根据手糊成型的工艺特点，说明对增强纤维和基体树脂的选择原则及常用GF制品和树脂的种类？ P12-14（2）GFRP高级模具的基本要求？如何制备GFRP高级模具？P17-19（3）▲手糊成型工艺对外脱模剂的基本要求？并举例说明外脱模剂的主要类型及应用特点? P20-21（4）▲分析手糊成型工艺GFRP制品常见缺陷的原因如：表面发粘、气泡、流胶、胶衣层起皱、分层、固化不完全等。
P29-313、RTM、喷射、热压釜工艺（1）喷射成型有哪几种形式？ P32（2）喷射成型中垂流与浸渍不良原因是什么？如何防治？ P35（3）热压釜主要结构及装置有哪些？ P41（4）▲与其他工艺相比，RTM有哪些特点？ P49（5）何为RIM、RRIM、SRIM工艺？（分别是反应注射模塑、增强型反应注射模塑、结构反应注射模塑） P51-544、夹层结构工艺（1）GFRP夹层结构的特点及应用。
P56-57（2）聚氨酯泡沫塑料夹芯材料的生产原理。
P66-68（3）金属蜂窝夹芯材料的生产流程。
P61（4）蜂窝夹层结构生产中常见问题和解决方法。
P64（5）泡沫夹层结构通常有哪几种制造方法。
P665、模压成型工艺（1）▲SMC树脂糊包括哪些基本组分？ P83（2）SMC中内脱模剂种类有哪些？作用机理如何？ P91（3）▲SMC常用增稠剂的化学增稠机理如何？ P86（4）▲SMC中低收缩添加剂的作用机理如何？ P876、层压成型工艺（1）层压板的主要类型？ P135（2）▲胶布生产的工艺参数？质量指标？以及相互关系？ P136-139（3）▲在GFRP层压板热压曲线中，各个阶段的作用和目的？ P148（4）如何解决层压板生产中出现的板材翘曲的问题？ P151（5）卷管工艺原理及过程如何？ P1567、缠绕成型工艺（1）缠绕成型工艺分为哪几类型？ P159（2）▲切点法分析缠绕规律的主要内容？ P169（3）▲纤维缠绕规律的实质是什么？何谓测地线缠绕、线性和发线性缠绕？(概念题型里有详解)（4）▲分析说明缠绕张力制度的内容及缠绕张力对制品性能的影响？P185-187（5）螺旋缠绕线型设计时，其参数选定赢注意哪些问题？ P1838、连续成型工艺（1）▲连续成型工艺包括哪几种成型方法？ P243（2）▲EPF法制管的工艺原理。
复合材料工艺及设备复合材料是一种由两种或两种以上的材料组合而成的新材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，因此在航空航天、汽车、建筑等领域得到广泛应用。
复合材料的制备需要采用特殊的工艺和设备，下面将介绍复合材料的工艺及相关设备。
首先，复合材料的工艺包括预浸料制备、成型、固化等步骤。
预浸料是将纤维和树脂预先浸渍，然后通过成型工艺将其成型为所需形状，最后进行固化来形成最终的复合材料制品。
在预浸料制备过程中，需要使用树脂混合设备，将树脂和固化剂充分混合，并控制好混合比例和搅拌时间，以确保预浸料的质量。
成型工艺中，常用的设备有模具和压机，通过模具将预浸料成型，再通过压机施加压力，使其达到所需的形状和厚度。
固化过程中，需要使用固化炉或者自动固化设备，控制好固化温度和时间，以保证复合材料的性能。
其次，复合材料的设备还包括表面处理设备和检测设备。
表面处理是为了提高复合材料的表面质量和附着力，常用的表面处理设备有喷砂机、喷涂机等，通过表面处理可以去除杂质和增加表面粗糙度，提高复合材料的附着力。
检测设备包括质量检测和性能检测，质量检测设备主要用于检测复合材料的表面质量和尺寸精度，如平板检测仪、三坐标测量机等；性能检测设备主要用于检测复合材料的力学性能和耐久性能，如拉伸试验机、冲击试验机等。
最后，复合材料的工艺和设备在实际应用中需要根据不同的复合材料类型和制品要求进行选择和优化。
例如，碳纤维复合材料和玻璃纤维复合材料的制备工艺和设备有所不同，因此需要根据具体情况进行调整。
同时，随着复合材料技术的发展，新型的复合材料工艺和设备也在不断涌现，如自动化生产线、智能化控制系统等，这些新技术和设备的应用将进一步推动复合材料制造业的发展。
综上所述，复合材料的工艺及设备是复合材料制备过程中的关键环节，合理选择和优化工艺及设备对于提高复合材料的质量和生产效率至关重要。
随着技术的不断进步，相信复合材料的工艺和设备将会更加完善，为复合材料制造业的发展注入新的动力。
复合材料工艺设计及设备复习材料复合材料工艺设计是指通过对复合材料的成型、连接、加工等技术进行设计，以实现复合材料的理想性能和结构形式的工程设计过程。
在复合材料工艺设计中，设备的选择和设计是至关重要的一环。
以下是关于复合材料工艺设计及设备的复习材料。
一、复合材料的成型工艺设计1.手工层叠法：手工层叠法是最简单、最常见的成型工艺，适用于低成型工艺要求的产品。
操作简单，但成品质量和生产效率较低。
2.自动纺织成型法：自动纺织成型法通过纺织织物增强将树脂浸渍，并进行成型。
适用于复杂形状和大规模生产的产品。
3.真空吸塑法：真空吸塑法通过真空将纤维增强材料和树脂置于模具内，利用气压差使复合材料成型。
4.层叠纤维预浸法：层叠纤维预浸法将预先浸渍过树脂的纤维层压在一起，再进行成型。
5.粉末冶金成型法：粉末冶金成型法通过将金属粉末混合后，在一定温度和压力下进行成型。
二、复合材料的连接工艺设计1.粘接连接：粘接是一种常用的复合材料连接方式，可通过粘接剂将复合材料与其他材料粘接在一起。
2.机械连接：机械连接是指通过螺栓、螺母、销钉等实现复合材料连接，适用于要求较高的连接强度和刚度的场合。
3.焊接连接：对于金属复合材料，可使用焊接连接来实现连接，常用的焊接方法包括电弧焊、激光焊等。
4.锚固连接：锚固连接是指通过在复合材料表面预埋金属或其他材料，形成连接点，进而连接其他构件。
三、复合材料的加工工艺设计1.切削加工：切削加工是将工件固定在加工台上，利用切削工具削减材料，常用的切削方法包括铣削、车削等。
2.成型加工：成型加工是指通过加热和压力使复合材料达到理想形状的加工方法，如热压成型、注塑成型等。
3.磨削加工：磨削加工是利用磨削工具对复合材料进行切削、磨光等处理，可用于提高表面精度和加工质量。
4.钻削加工：钻削加工是指通过旋转钻头对复合材料进行孔加工，可用于安装螺栓等连接件。
以上是关于复合材料工艺设计及设备的复习材料，希望对你的复习有所帮助。
复合材料工艺与设备考点整理1.复合材料的概念与分类：复合材料是由两种或两种以上不同的材料组合而成的新材料。
根据其组成材料和制备方法的不同，可以将复合材料分为层合板材料、颗粒增强材料、连续纤维增强材料、注塑成型材料等多种类型。
其中，连续纤维增强材料在工业应用中较为广泛。
2.复合材料的制备方法：复合材料的制备方法主要包括增强材料的制备和基体材料的制备两个方面。
在增强材料的制备过程中，可以通过机械加工、化学合成、物理化学法等多种方法得到不同形式和形状的增强材料。
在基体材料的制备过程中，常用的方法包括溶液吸附、浸渍法、熔融浸渍法等。
3.连续纤维增强复合材料的制备工艺：连续纤维增强复合材料的制备工艺包括成型、浸渍、固化等多个阶段。
其中，成型阶段可以采用手工布层法、自动挤出法、预浸料覆膜法等方法。
成型完成后，将基体材料灌注到增强材料中，并通过固化使得基体材料完全包覆在增强材料中，从而形成连续纤维增强复合材料。
复合材料具有轻量化、高强度、高模量、防腐蚀等特点，常用于制造航空、航天、汽车、建筑等领域的高强度结构件。
其性能测试方法包括拉伸试验、压缩试验、弯曲试验、剪切试验等多种方法。
5.复合材料中的储能元件：复合材料中的储能元件主要包括超级电容器、锂离子电池、氢燃料电池等。
其中，超级电容器具有高能量密度、长寿命、高效率等优点，广泛应用于航空、汽车、轨道交通等领域。
复合材料中的增塑剂是指能够提高聚合物柔韧性、延展性和韧性的化学物质。
常用的增塑剂包括邻苯二甲酸酯、环氧脂等。
增塑剂的加入可以改变复合材料的力学性能和加工性能。
8.复合材料的应用领域：复合材料广泛应用于航空、航天、汽车、船舶、建筑等领域的制造中，具有轻量化、高强度、高刚度、耐腐蚀、耐磨损等优点，成为代替传统金属材料的重要革新。
