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热塑性复合材料的加工技术现状应用及发展趋势热塑性复合材料是指由热塑性树脂基体和增强材料（如玻璃纤维、碳纤维等）组成的材料。
它具有良好的机械性能、化学稳定性和耐磨性，广泛应用于航空航天、汽车、电子、建筑等领域。
随着科学技术的发展，热塑性复合材料的加工技术也不断推进，应用范围也在不断扩大。
在热塑性复合材料的加工技术方面，目前主要有预浸法、树脂浸渍法和树脂缠绕法等。
预浸法是将热塑性树脂浸渍到增强材料中，形成预浸料，然后通过压塑和热固化等工艺进行成型。
这种加工技术具有成型周期短、生产效率高、成本低等优点，适用于大批量生产。
但是预浸法的工艺控制要求较高，需要保持一定的工艺温度和压力，以确保产品的质量。
树脂浸渍法是将增强材料浸渍到热塑性树脂中，形成蜂巢结构后加热熔融，然后采用压塑成型。
这种加工技术具有成型性能好、质量稳定等优点，适用于复杂产品的生产。
但是树脂浸渍法需要较长的热固化时间，加工周期较长。
树脂缠绕法是将热塑性树脂涂覆在纤维上，通过控制缠绕角度和缠绕层数，形成复杂的形状。
这种加工技术具有成型灵活、节约材料等优点，适用于空间限制较大的产品。
但是树脂缠绕法需要掌握一定的工艺技巧，以确保产品质量。
热塑性复合材料的加工技术在航空航天、汽车等行业得到了广泛的应用。
在航空航天领域，热塑性复合材料可以用于制造机翼、机身等零部件，以提高飞机的载重能力和燃油效率。
在汽车行业，热塑性复合材料可以用于制造车身、底盘等部件，以提高汽车的安全性和节能性能。
随着科学技术的不断进步，热塑性复合材料的加工技术也在不断发展。
一方面，加工工艺越来越精细化和自动化，提高了生产效率和产品质量。
另一方面，新型材料的研发和应用也为热塑性复合材料的加工技术带来了新的发展方向。
例如，纳米级增强材料的应用可以改善热塑性复合材料的力学性能和耐热性能；3D打印技术的应用可以实现复杂形状的制造，提高产品的适应性和精度。
综上所述，热塑性复合材料的加工技术在应用和发展方向上都取得了很大的进展。
聚合物基复合材料的发展现状和最新进展聚合物基复合材料是由聚合物基质中加入颗粒、纤维或薄片状增强材料制成的材料。
它具有良好的力学性能、耐腐蚀性能和热稳定性能，被广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
下面将介绍聚合物基复合材料的发展现状和最新进展。
1.纳米材料的应用：近年来，纳米材料成为聚合物基复合材料的研究热点。
纳米粒子的添加能够提高复合材料的力学性能、导电性能和热稳定性能。
例如，纳米粒子的添加可以提高聚合物基复合材料的强度和硬度，使其具有更好的抗冲击性能和热阻性能。
2.高性能增强材料的研发：为了提高聚合物基复合材料的力学性能，研究人员不断提出新的增强材料。
例如，石墨烯是一种具有优异力学性能和导电性能的二维纳米材料，已被广泛应用于聚合物基复合材料中。
同时，碳纳米管、纳米纤维和陶瓷纤维等增强材料也在不断研发中，并取得了较好的效果。
3.新型复合材料的研制：除了传统的增强材料外，研究人员还在努力研制新型复合材料。
例如，聚合物基复合材料中加入具有形状记忆功能的材料，可以使复合材料具有形状可逆调变的功能。
此外，聚合物基复合材料中加入具有光敏性能的材料，可以使复合材料具有光刻功能，从而实现微纳米加工和器件制备。
1.可持续性发展：随着环境问题的日益突出，研究人员开始关注聚合物基复合材料的可持续性发展。
他们试图将可持续材料（如生物基材料）应用于聚合物基复合材料中，以减少对环境的影响。
同时，研究人员还探索了聚合物基复合材料的循环利用和回收利用技术，以实现资源的有效利用。
2.多功能复合材料的研究：为了满足不同领域的需求，研究人员开始研究多功能复合材料。
多功能复合材料可以同时具有力学性能、光学性能、导电性能、热学性能等多种功能。
例如，研究人员研制出了具有自修复功能的聚合物基复合材料，可以在受损后自动修复，延长使用寿命。
3.智能复合材料的研制：智能复合材料是指能够根据环境和外界刺激自主调整性能的复合材料。
例如，研究人员设计了具有温度响应性能的聚合物基复合材料，可以根据温度的变化改变其形状和力学性能，实现智能控制。
复合材料技术的研究现状与发展趋势复合材料技术在过去几十年中有了较大的发展，创造了大量的应用场景，也极大地推动了相关行业的进步。
本文将从研究现状以及未来的发展趋势两个方面来探讨复合材料技术的发展。
一、研究现状1.复合材料的定义复合材料是指将两种或两种以上不同材料结合在一起所形成的材料，通过对其进行复合，可以有效提高其力学性能和其他性能指标。
2.制造复合材料的方法目前制造复合材料的方法有很多种，其中最常见的方法是：手工铺层法、机器成型、自动复合机材法、自动纺织机法等。
每种方法都有其特点和适用范围。
3.复合材料的应用复合材料的应用领域非常广泛，如航空航天、汽车、船舶、建筑、电子等领域。
例如，碳纤维复合材料被广泛应用于航空领域中，可以制作轻量化的飞行器部件，如机翼、尾翼、机身等。
4.复合材料的优缺点复合材料具有较高的强度、刚度和韧性，同时还具有重量轻、易成型、良好的耐腐蚀性等优点，因此得到了广泛的应用。
但是，相对于传统材料来说，复合材料的成本较高，并且其开发和制造过程中还存在一些技术难点。
二、发展趋势1.材料的多样化和复合材料的集成在未来的发展趋势中，复合材料材料的多样化和复合材料的集成将是其中的关键点。
由于不同的材料具有不同的特性，因此它们可以用于不同的应用领域。
例如，钛合金和钢可以用于制造大型飞行器，而纤维素和树脂可以用于制造家具和纸质制品。
2.制造过程的自动化和数字化制造过程的自动化和数字化也是未来发展的重要方向。
通过在制造过程中引入自动化和数字化技术，如3D打印技术，可以提高制造效率和质量，同时降低成本。
3.绿色复合材料的开发随着环保意识的不断提高，绿色复合材料的开发也将成为一个重要的方向。
目前已有一些绿色复合材料得到了广泛应用，如生物基复合材料和可降解的聚酯复合材料等。
这些材料既具有较高的性能，又能够快速降解，并对环境产生较小的污染。
4.应用领域的扩大未来，复合材料的应用领域也将不断扩大。
例如，目前一些复合材料已经被用于制造电池、太阳能电池板和医疗器械等领域。
复合材料胶接、缝合连接设计研究XX：1671-7597（20XX）17-0117-011 概述根据复合材料的自身特点及其破坏的机理，存复合材料连接中，胶接、缝合连接、混合连接已被广泛的运用。
合理的胶接、缝合连接、混合连接设计，不但能够满足使用要求，减轻结构重量，提高可靠性，还可以延长结构的使用寿命。
本文针对复合材料的胶接、缝合连接、混合连接方法进行探讨。
2 胶接连接胶接连接是借助胶粘剂将复合材料、金属材料零件连接成不可拆卸整体的连接方法。
2.1 胶接连接优点1）胶接连接受力均衡，接触为面接触，承载能力强，不同于机械连接的点接触。
2）没有钻孔引起的应力集中和分层，连接可靠性好，结构重量轻。
3）胶接连接能获得光滑的气动外形，外形美观。
4）抗疲劳性、密封性、减振性能好。
5）不同材料连接时，有隔离的作用，无电偶腐蚀问题，相容性好。
6）有阻止裂纹扩展的作用。
2.2 胶接连接缺点1）胶接的质量操纵比较困难。
2）胶接强度分散性大，剥离强度低。
3）胶接的工艺要求严格。
4）胶接性能受湿热效应、介质等环境的因素影响大，胶粘剂存在老化的问题。
5）如果需要加温加压就需要专门的设备，成本高。
2.3 胶接连接参数胶接连接主要参数包括胶接件的厚度t、胶层厚度h、胶接件的搭接长度L等（见图1数值为本文推举）。
1）胶接件的厚度t。
胶接件的厚度由其所传递载荷P的大小确定。
图1 胶接连接的参数图2 缝合连接的参数2）胶层厚度h。
胶层厚度h对连接强度有很大影响，增加胶层厚度，可减少应力集中，提高连接强度。
胶层厚度过厚，会产生胶层厚度偏差、气孔等缺陷；胶层厚度过薄，不能满足连接强度的要求。
因此，胶层厚度一般取0.1～0.4 mm。
胶接件的搭接长度L。
胶接件的搭接长度与胶接件的厚度（载荷p的大小）有关，因此，胶接件的搭接长度应尽可能的大，来满足连接的可靠性要求。
胶接件的搭接长度L≥8 mm。
3 缝合连接缝合连接是借助缝合线将复合材料连接在一起，经过固化使缝合线与复合材料成为不可拆卸的整体的连接方法。
复合材料的最新研究进展季益萍1, 杨云辉21天津工业大学先进纺织复合材料天津市重点实验室2天津工业大学计算机技术与自动化学院, （300160）thymeping@摘要：本文主要介绍了当前复合材料的最新发展情况，主要集中在复合材料的增强纤维、加工技术、智能材料和非破坏性检测技术等方面。
希望能抛砖引玉，激发研究人员更有价值的创意。
关键词：复合材料，最新进展1. 引言人类社会正面临着诸多的问题和需求，如矿物能源、资源的枯竭、环境问题、信息技术以及生活质量等，这推动了复合材料的发展，也促进了各种高新技术的发展。
但目前人们已不仅仅局限于新材料的创造、发现和应用上，科学研究已进入一个各种材料综合使用的新阶段，即向着按预定的性能或功能设计新材料的方向发展。
并且，在复合材料性能取得飞速发展的同时，其应用领域不断拓宽，性能持续优化，加工工艺不断改善，成本不断降低。
复合材料的独特之处在于其可提供单一材料难以拥有的性能，其最大的优势是赋予材料可剪切性，从而优化设计每个特定技术要求的产品，最大限度地保证产品的可靠性、减轻重量和降低成本。
近年以来，复合材料在加工领域中取得了一系列重要的进展，由于计算机辅助设计工具的介入和先进加工技术的开发，使复合材料的市场竞争力有了很大的提高，应用领域不断扩大，除用于结构复合材料外，还大量的进入了功能材料市场。
我们观察到，复合材料的发展趋势是[1]：（1）进一步提高结构型先进复合材料的性能；（2）深入了解和控制复合材料的界面问题；（3）建立健全复合材料的复合材料力学；（4）复合材料结构设计的智能化；（5）加强功能复合材料的研究。
近年来，复合材料在增强纤维、加工技术、智能材料和非破坏性检测技术等方面研究较多，并且不断有新的市场应用，能够代表复合材料的最新发展方向。
2. 增强纤维环保化[2]目前，增强纤维的发展趋势主要是强度、模量和断裂伸长的提高。
但随着全球环保意识的风行，复合材料产品也逐渐受到环保方面要求的压力，尤其欧洲地区已有相关规定，热固性复材产品由于无法回收再利用而不易销往欧洲。
复合材料成型工艺及应用引言复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的新材料，具有优异的性能和广泛的应用领域。
复合材料的成型工艺对于材料的性能和应用具有重要影响。
本文将深入探讨复合材料成型工艺及其应用。
成型工艺1. 碳纤维复合材料成型工艺碳纤维复合材料是一种常见的复合材料，其成型工艺有以下几个步骤：1.原材料准备–碳纤维布预浸树脂–模具2.布料叠层–将预浸树脂的碳纤维布按照设计要求叠加在一起3.真空吸气–将叠层的碳纤维布放置在真空袋内–利用真空泵抽取袋内空气，将袋与布料牢固贴合4.热固化–将真空吸气后的碳纤维布置于热压机中进行热固化–在一定的温度和压力下，树脂固化和纤维之间形成牢固的结合2. 玻璃纤维复合材料成型工艺玻璃纤维复合材料是另一种常用的复合材料，其成型工艺包括以下步骤：1.玻璃纤维制备–将原始玻璃熔融并通过喷丝机进行拉伸成细长纤维2.纤维增强–将玻璃纤维与树脂混合物浸渍，使纤维饱和3.成型–将纤维增强的玻璃纤维复合材料放置在模具中–利用压力或真空将复合材料与模具表面充分接触4.固化–在一定的温度和时间下，树脂固化并与玻璃纤维形成牢固结合应用领域复合材料因其独特的性能，广泛应用于以下领域：1. 航空航天业复合材料在航空航天业中具有重要地位。
其轻量化和高强度的特性，使其成为航空器结构中的关键材料。
例如，飞机机翼、机身和尾翼等部件都采用碳纤维复合材料制造，以提高飞行性能和燃油效率。
2. 汽车工业复合材料在汽车工业中的应用越来越广泛。
通过使用复合材料，汽车的整体重量可以降低，燃油效率可以提高。
此外，复合材料还能提供更好的碰撞安全性能和外观设计自由度。
3. 建筑业复合材料在建筑业中的应用也越来越受欢迎。
由于其轻质、高强度和耐腐蚀性能，复合材料可以用于建筑结构、墙体和屋顶等部件的制造。
同时，复合材料还能提供独特的外观效果，满足建筑设计的需求。
4. 化工工业复合材料在化工工业中的应用主要体现在储罐、管道和设备等方面。
研究论文RESEARCH复合材料预制体是指由连续长丝纤维或短切纤维通过纺织、编织或树脂等有机物复合等方法制成的具有特定结构的纤维预成形体[1]。
预制体是复合材料的骨架，预制体的结构对复合材料的致密化过程和各项性能均有重要的影响。
预制体成型方式决定着预制体的结构，按照复合材料预制体的成型方式，预制体可以分为2D 铺层预制体、2.5D 针刺预制体、3D 编织预制体、和缝合预制体等。
2D 铺成结构预制体z 向无增强纤维，复合材料层与层之间靠基体连接，层间抗剪切能力差，易产生裂纹分层；针刺预制体制备过程自动化程度高，但针刺只能在复合材料z 向引入短切纤维，而且针刺过程中，刺针上的倒钩会损伤面内纤维，降低复合材料的面内力学性能；预制体编织技术虽然可以在复合材料厚度方向引入连续纤维，但自动化程度低，预制体制备周期长；缝合技术是采用缝合线使二维织物构成准三维立体织物或使分离的数块织物连接成整体结构的技术[2]。
一方面，缝合技术能够将具有不同结构的纤维预制体连接在一起，形成整体结构；另一方面，缝合可以有效地引入z 向连续纤维，提高材料的层间性能。
缝合设备目前已实现自动化运行，预制体制备效率高。
缝合技术的最初应用是在1980年，通过缝纫技术Tufting 缝合复合材料预制体的成型与研究进展刘苏骅，李崇俊，嵇阿琳（西安航天复合材料研究所，西安 710025）[摘要] 缝合技术能够在复合材料厚度方向上引入连续纤维，改善复合材料的层间性能。
Tufting 缝合是一种新型单边缝合技术，通过将缝合机头与先进的高精度的机器人连结，提高了缝合过程的精度与灵活性。
介绍了Tufting 缝合预制体的成型过程、缝合参数及缝合对复合材料力学性能的影响。
关键词： Tufting 缝合；预制体；复合材料Manufacture and Advances of Tufting Composite PreformLIU Suhua, LI Chongjun, JI Alin( Xi’an Aerospace Composite Materials Research Institute, Xi’an 710025, China )[ABSTRACT] Continuous fibers can be inserted through thickness of materials by tufting, which improve interlaminar properties of composites. As a novel one-sided stitching technology, tufting robots make stitching process more accurate and flexible. Tufting process, parameters, and composites properties affected by tufting are introduced. Keywords: Tufting; Preform; Composite DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.14.088来缝合层合板预浸料达到提高材料损伤容限的目的[3]。
高分子复合材料的研究与应用1. 前言高分子复合材料是一种重要的新型材料，由多种功能材料复合而成，不仅具有优异的力学性能，而且还具有优越的化学、热学、电学和光学性能，被广泛应用于航空、汽车、建筑、电子、医疗、环保等领域。
本文主要介绍高分子复合材料的研究与应用。
2. 高分子复合材料的定义和分类高分子复合材料是多种功能材料在高分子基体中复合而成的一种材料。
根据高分子所占的比例可以将其分为高分子增强复合材料和复合高分子材料两类。
高分子增强复合材料是一类以高分子为主要载体，加入纤维增强材料或者颗粒填料，使其在强度、刚性及耐温、抗腐蚀等性能方面得到提升；复合高分子材料则是以两种不同的高分子复合而成，使其具有不同的性质及功能。
3. 高分子复合材料的性能和制备方法高分子复合材料具有优异的物理化学性能和力学性能。
其中，根据其应用领域的不同，对其性能需求也不同。
例如，航空领域对材料的轻质化、高强度、高温性能有很高的要求，而医疗领域则对其生物相容性要求较高。
制备高分子复合材料的方法包括热压法、注塑法、石墨烯增强高分子复合材料等。
其中，注塑法制备的高分子复合材料可以达到良好的成型效果和结构性能，但其生产成本较高。
热压法制备的高分子复合材料具有高度的机械性能和成型效果，但在大规模生产时可能存在一定的困难。
石墨烯增强高分子复合材料具有超强的物理化学性能，热稳定性和导电性能，被广泛应用于领域，但其生产成本也较高。
4. 高分子复合材料的应用领域高分子复合材料具有优异的性能，在很多领域都有广泛的应用。
以下将介绍一些主要应用领域：4.1 航空领域高分子复合材料具有轻量化、高强度、高刚度、优异的热稳定性、耐腐蚀性和良好的阻燃性等特点，使其成为航空领域的研究热点。
其主要应用于航空器的结构件和引擎零部件，如机身、翼面、尾翼、桨叶、轮框等，可以显著提高飞机的性能和安全性。
4.2 汽车领域高分子复合材料在汽车领域的应用也非常广泛，包括车身结构、发动机罩、内饰装饰板、燃油箱等。
复合材料的研究及应用摘要：复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。
各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。
复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。
金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。
非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。
增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒关键词：基体，增强材料，成型工艺，应用一. 基体复合材料的基体是将增强体或功能体连接在一起形成复合材料整体的组分。
起传递外力载荷与保护增强体和功能体的作用。
基体材料可以包括金属基体材料，陶瓷基体材料和聚合物基体材料三个部分。
1.金属基体材料金属基复合材料中，基体主要是各种金属或金属合金。
金属与合金的品种繁多，目前用作金属基体材料的主要有铝及铝合金、镁合金、钛合金、镍合金、钢与铜合金、锌合金、铅、钛铝金属间化合物等。
根据复合材料的不同用处，基体的选择也不同。
1.1.1结构用金属基复合材料的基体用于各种航天、航空、汽车、先进武器等结构件的复合材料一般均要求有高的比强度和比刚度，因此大多选用铝及铝合金、镁及镁合金作为基体金属。
目前研究发展较成熟的金属基复合材料主要是铝基、镁基复合材料，用它们制成各种高比强度、高比模量的轻型结构件，广泛的用于宇航、航空、汽车等领域。
结构复合材料的基体大致可分为轻金属基体和耐热合金基体两大类。
Ａ、用于450 ℃以下的轻金属基体在这个温度范围内使用的金属基体主要是铝、镁和它们的合金，而且主要是以合金的形式被广泛的应用。
例如，用于航天飞机、人造卫星、空间站、汽车发动机零件、刹车盘等，并已形成工业规模生产。
(1) 铝和铝合金铝是一种低密度、较高强度和具有耐腐蚀性能的金属。
在实际使用中，纯铝中常加入锌、铜、镁、锰等元素形成合金，由于加入的这些元素在铝中的溶解度极为有限，因此，这类合金通常称为沉淀硬化合金，如A1--Cu--Mg和A1--Zn--Mg--Cu等沉淀硬化合金。
复合材料缝合技术是指采用缝合线使多层织物结合成准三维立体织物或使分离的数片织物连接成整体结构的一种复合材料预制体制备技术。
该技术起源于20世纪中后期，由于其可以提高复合材料层间损伤容限，大大改善复合材料抗冲击性能而备受关注，并在近些年来得到了广泛应用。
本文系统介绍了复合材料缝合技术的特点，主要缝合方式和工艺参数及其最优的适用范围，总结了缝合技术影响复合材料拉伸、压缩、弯曲、层剪及冲击后压缩等重要力学性能的主要研究成果，最后对复合材料缝合技术的国内外重大研究及应用进展进行了阐述并提出了展望。
一、缝合技术的特点
相对于传统的复合材料纺织、编织及铺叠工艺来说，缝合技术主要具备以下特点：
①可设计性强，缝合预制体的铺层方向，铺层距离和纤维结构等均可以进行优化组合，同时缝合方式和缝合区域也可以按需调整；②缝合对原有纤维分布影响较小，而且通过缝合参数的合理设定可以获得一定程度的整体结构，并达到合理的均匀应力状态；③缝线可以承受大部分载荷，而且减少了周围树脂的应力集中，可以显著提高复合材料层间性能；④可高度自动化，目前已开发出用于提高缝合一致性和缝合效率的高度自动化缝合设备；⑤装配工艺优异，缝合作为一种连接技术，与复合材料其他连接技术（粘接、铆接等）相比，缝合复合材料整体性强，不易产生局部应力集中。
二、主要缝合方式及工艺参数
在结构应用上主要采用3种缝合方式，即改进的锁式缝合、链式缝合及簇绒法(tufting)缝合（详见图1所示）。
锁式缝合属于双面缝合，改进的锁式缝合中，缝线被缝针从预制体一侧带入，与底线结套后再由缝针带出进行下一个循环，上线与底线的结套处位于预制体表面，最大限度的减少了预制体厚度方向上的缝线及纤维弯曲及应力集中效应，具体如图1（a）所示。
锁式缝合一般要求预制体具有较小的曲率变化，目前广泛应用于大尺寸壁板边缘缝合及加强筋与蒙皮的连接缝合，缝合厚度可达20mm。
链式缝合属于单面缝合，弯月形的缝针与摆线钩针位于同一边，随着缝针沿缝线方向移动，弯针反复穿透预制体并使绕套相连，具体如图1（b）所示。
链式缝合通常适用于曲率较大且较薄的预制体缝合，缝合厚度一般不超过10mm。
Tufting缝合也是单面缝合的一种，缝线跟随缝针从预制体一侧穿透到另一侧，缝针退出时将缝线留在预制体内以完成缝合，具体如图1（c）所示。
Tufting缝合可以缝合较厚的预制体，
但由于单纯的Tufting缝合仅靠缝线与预制体内部纤维的摩擦力来留住缝线，因此一般需要辅以其他的定位方式来保证缝线留在预制体内部，提高缝合质量。
主要的缝合参数包括缝线种类，缝线直径，缝合密度及缝合方向等，这些工艺参数可以直接影响预制体固化后的性能。
选择缝合线时主要考虑缝线的强度、耐磨性、耐温性及其与相应树脂体系的匹配性，常见的缝线种类有碳纤维、玻璃纤维、凯芙拉纤维及涤纶。
耐高温的凯芙拉纤维，如凯夫拉（Kevlar 29），质轻、耐磨、韧性高，目前广泛应用与航空领域。
图1 主要缝合方式示意图
直径大的缝线可以更好地提高复合材料的层间损伤容限，但同时也会加大预制体内部的纤维
弯曲、损伤以及制件内部缝线处的树脂堆积，从而导致制件拉伸、压缩强度的降低，因此应
根据预制体结构，合理选择缝线直径。
缝合密度主要包括缝线的针距和行距2个参数，缝合密度越大，预制体内部的纤维损伤及纤
维屈曲现象越严重，预制体体内部的富脂区域也越多，对制件面内性能影响也越大；反之，
缝合密度越低，制件层间性能改善也越小。
因此，应合理设计缝合密度，以提高复合材料制
件整体性能。
中航复合材料有限责任公司的赵龙等[5]研究表明，缝合密度为5～6针/cm2时，材料的综合性能最佳。
预制体通常采用的缝合方向为0°、45°和90°，复合材料的拉伸强度受缝合方向的影响较大，
其中，0°缝合的制件强度降低最少，而45°和90°缝合相当。
三、缝合对复合材料力学性能的影响
缝合会造成预制体内部纤维的屈曲和损伤，并在缝线处易形成富脂区，从而形成应力集中点，这是缝合导致材料面内性能下降的主要原因；但缝合会大大提高复合材料的层间损伤容抗，
并且缝线的存在还会阻止裂纹的扩展等，因此缝合对复合材料力学性能的影响存在一定的复
合效应。
大量的研究表明，缝合会导致材料拉伸强度的降低，而且由于缝合本身的特性，材料的破坏
模式与传统的复合材料层合板有较大的不同，并且随着缝合密度与缝线直径的增大，拉伸强
度会逐渐降低。
但魏玉卿等和吴刚等研究发现，缝合密度≤5~6针/cm2时，材料的拉伸破坏
模式主要为纤维的断裂，缝合复合材料的拉伸强度损失率不大。
缝合对材料压缩强度的影响并不是简单的增减关系，受层合板铺层设计以及缝合参数的影响，缝合复合材料层合板的压缩强度有时提高有时降低。
程小全等[10]研究发现缝合使0°单向层
合板的压缩性能降低较多，约达24%，但却对90°层合板的压缩性能影响极小。
吴刚等[9]研
究了铺层为[45/0/～45/90]4S和[90/45/90/～45/0/～45/90/45/90」2S缝合层合板的压缩性能，
发现缝合对其压缩性能降低不大，而且改变缝合参数，其压缩性能还有提高的趋势，0°方向
的缝合对层合板压缩性能影响最小。
许多学者发现缝合虽然使复合材料层合板的弯曲性能有所下降，但下降程度一般不会超过20%，而且缝合密度对材料弯曲性能的影响不大[11-13]。
但刘莉[14]在其研究中发现适当优
化缝合密度可以提高材料的弯曲性能，比如缝合密度为4针/cm2的材料，其弯曲强度比缝合
前弯曲强度提高27.8%。
孙其永[15]还对缝合三维编织复合材料的弯曲性能进行了系统研究，得出编织角为20°，搭接长度为70mm，中密度缝合的缝合连接三维编织复合材料试件的弯曲性能比较优异的结论。
复合材料缝合层合板的剪切强度随着缝合密度的增加呈现先升高后下降的趋势，这是由于缝
合密度过大时，纤维损伤和缝线处富脂导致应力集中明显，使得层合板的剪切强度反而有所
降低。
缝合密度最优值的焦点取决于层合板的铺层顺序以及缝合参数 [16] 。
缝合能够显著提
高层合板的GIC值，增加缝合密度，缝线强度，降低缝线的杨氏模量，增加试件的厚度及轴
向刚度，均可提高试件的GIIC值。
缝合能够明显降低复合材料层合板的冲击损伤，提高层
合板的冲击后压缩强度（CAI），许多试验表明，合理设计缝合参数可以使层合板的CAI提
高40%以上，甚至可达到400%。
四、缝合技术的应用现状
缝合技术已有近30年的应用历史，它可以对复合材料结构件进行厚度方向的增强，主要用于改善复合材料结构件的损伤容限。
目前，缝合设备已经从第1代人工控制的工业缝纫机，第
2代计算机控制的平面缝合设备发展到了第3代多台计算机控制的多针头缝合设备，可实现
多种结构的二维及三维缝合。
近几年来，液体成型工艺的迅速发展，更为缝合技术的广泛应
用奠定了良好的基础。
无论是固体火箭发动机喷管喉衬、扩张段、延伸锥、刹车盘、螺钉、
飞机机翼等都采用了复合材料缝合技术。
美国国家航空航天局（NASA）的ACT计划研制了13.5m×2.7m的缝合/RFI半翼展机翼壁板，如图2所示，并且成功进行了200座飞机半翼展盒段地面试验。
同时，波音公司还研制了用
于大尺寸复杂结构件（如机身曲板）缝合的第3代缝合设备。
此外，美国的空军莱特试验室
和美国海军航空兵总司令部还联合制定了ALAFS计划，该计划确定了翼身整体设计、机翼
结构布局、内部管路设置、机身油箱设计、梁的布置、内部筋条布置和上下大梁连续性设计
等7大关键技术，缝合复合材料的RTM及RFI成型技术将是实现该计划的主要技术方案。
图2 RFI半跨度缝合翼板
目前国内，特别是中航复合材料有限责任公司已经成功将缝合/RTM、缝合/RFI、缝合/VARI
技术成功应用于各类复合材料结构件，大大提高了复材结构件的层间强度、冲击阻抗以及整
体性，并降低了结构件的装配成本。
图3-6给出了国内研制的一些典型缝合/LCM结构件。
图 3 缝合/RTM整体成形三腔盒段结构
图 4 缝合/RFI整体成形帽形加筋壁板
五、结语
复合材料缝合技术很好的解决了传统复合材料层间性能低，冲击损伤容限小的问题。
目前国内液体成型技术已经日趋成熟，伴随着第3代缝合设备的进一步优化以及复合材料制造成本的降低，复合材料缝合技术不仅可以在航空航天领域受到重视，还将在船舶，汽车等领域得到推广，为各类结构及功能件的轻量化作出巨大贡献。
