复合材料制备与加工(1)
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复合材料的制备与加工复合材料的定义将两种或两种以上组织结构不同的物质自然地或人为地构成性质不同的另一种多相材料,称为复合材料。
复合材料由基体和增强材料组成。
基体的作用是将增强材料粘合成一个整体,起到均衡应力和传递应力的作用,使增强材料的性能得以充分发挥,产生一种复合效应【聚合物基体(热固型树脂、热塑性树脂、橡胶)、无机非金属基体、金属基体】增强材料是复合材料的主要承力部分,如拉伸强度、弯曲强度和冲击强度等力学性能主要有增强材料承担。
【纤维、颗粒、片状】复合材料的分类【按增强体的形状分】颗粒增强复合材料;夹层增强复合材料;纤维增强复合材料【按基体材料的类型】树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料•常用复合材料增强体纤维:玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、氮化硼纤维、碳化硅纤维、芳纶纤维、金属纤维、晶须;颗粒:金属颗粒(延性颗粒增强体,用于脆性基体)、氧化物颗粒(刚性颗粒增强体,如Al2O3、ZrO2、TiO2等)、非氧化物颗粒(Si3N4、SiC、TiB2、BC等);片状:云母、玻璃片、铝、铍、银等•FRP复合材料的成型工艺(开模成型、拉挤成型、预浸带压制成型)预浸带压制成型:将一定量经一定预处理的模压料放入预热的模具内,施加较高的压力使模压料填充模腔。
在一定的压力和温度下使模压料逐渐固化,然后将制品从模具内取出,再进行必要的辅助加工即得产品。
【热塑性树脂成型】拉挤成型:在牵引设备的作用下,将浸渍树脂的连续纤维或其织物通过成型模加热使树脂固化,生产复合材料型材的工艺方法。
【热塑性树脂成型】步骤:1)使纤维增强材料浸渍树脂;2)玻璃纤维预成型后进入加热模具内,进一步浸渍(挤胶)、基本树脂固化、复合材料定型;3)将型材按要求长度切断。
增强材料浸渍树脂方式:槽浸渍法+注入浸渍法开模成型:开模成型是在室温下,在有胶衣的模具上铺层。
【热固性树脂成型】手糊成型:使用手工将材料、树脂和纤维铺设到模具上的过程。
刷子、滚子、浸渍喷枪是可以用来铺设树脂的工具。
复合材料的制备方法与工艺概述复合材料(composite material)是由两种或两种以上不同类型的材料组合而成的材料,具有比单一材料更优异的性能。
复合材料的制备方法与工艺可以分为以下几个步骤:首先,确定复合材料的纤维类型。
常用的纤维类型包括玻璃纤维、碳纤维、草木纤维等。
选择合适的纤维类型取决于复合材料所需的性能和应用场景。
其次,对纤维进行表面处理。
表面处理的目的是增加纤维与基体之间的粘合力,提高复合材料的强度和韧性。
常用的表面处理方法包括喷涂处理剂、化学处理等。
接下来,制备复合材料的基体。
基体通常由树脂或者金属制成。
树脂基体常用的有环氧树脂、聚酯树脂等,金属基体常用的有铝合金、钛合金等。
然后,将纤维与基体进行组合。
组合方法有多种,常用的有手工层叠法和机械叠放法。
手工层叠法是指将纤维一层层地放置在基体上,然后通过刷涂、挤压等方法使其充分浸润基体。
机械叠放法则是通过机器将纤维与基体进行叠放,并利用胶合剂将其固定在一起。
最后,进行固化和热处理。
固化是使树脂基体硬化的过程,可通过加热或加压等方式进行。
热处理则是将复合材料在高温下进行热处理,以提高其性能。
综上所述,复合材料的制备方法与工艺主要包括纤维的选择和表面处理、基体的制备、纤维与基体的组合、固化和热处理等步骤。
这些步骤的选择与操作将直接影响复合材料的性能和应用领域。
因此,在制备复合材料时需根据实际需求合理选择方法与工艺,以获得最佳的综合性能。
继续写相关内容,1500字:2.1 纤维的选择和表面处理在制备复合材料时,纤维的选择是非常重要的一步。
不同类型的纤维具有不同的性能特点和应用场景。
常用的纤维类型包括玻璃纤维、碳纤维、草木纤维等。
玻璃纤维是最常用的一种纤维,具有良好的抗拉强度和抗化学侵蚀性能。
它在电子、航空航天、建筑等领域得到广泛应用。
碳纤维具有良好的强度和刚度,同时具有重量轻、耐热性好等优点,主要用于航空航天、汽车和体育器材制造等领域。
草木纤维主要通过天然植物纤维,如棉花、麻、竹等,具有良好的生物降解性和可再生性,广泛应用于纺织和包装等领域。
复合材料的制备方法和工艺流程复合材料由两种或两种以上不同种类的材料组成,以互补和协作的方式结合在一起。
它是一种现代的、高性能的材料,因其优异的性能被广泛应用于太空、军事、汽车、航空、船舶、建筑和体育器材等领域。
本文主要介绍复合材料的制备方法和工艺流程。
一、材料的选择和设计复合材料的制备首先要遵循“材料设计”的原则,也就是根据所需的性能和用途,选取合适的材料,并进行深入的研究和设计。
选取材料时要考虑它们的成本、可用性、加工性、耐用性、强度、韧性、密度、热性能、电性能、振动等特性。
二、预制备处理预制备处理是指在复合材料制备前,对原材料进行处理。
这些处理旨在改善材料的性能,并准备加工之用。
下面是一些常规的预制备处理方法:1. 纤维的表面处理:纤维的表面处理可以使其更具有附着力、耐水性和化学稳定性。
这可以通过化学处理、表面改性、表面覆盖、氧化、电化学方法和等离子体处理等方式实现。
2. 树脂的过滤:在树脂的制备过程中,可能会产生颗粒物和杂质。
这些颗粒物和杂质会影响树脂的成型性能和强度。
因此,要在树脂制备前对其进行过滤和去除杂质。
三、复合材料的成型方法复合材料的成型方法主要有手工层压、自动层压、注塑成型、挤出成型等。
这些成型方法的选择取决于材料的性质、制备要求和加工成本等因素。
1. 手工层压:手工层压是一种较为简单的成型方法,在制备中使用的是手工制造的“模具”。
首先将纤维和树脂混合成浆状,均匀涂在模具表面。
然后将纤维放在树脂浆上,并依次加上更多的纤维和树脂,直到形成完整的复合材料。
2. 自动层压:自动层压是一种全自动化的制备方法,其原理是在制备过程中使用自动控制系统。
自动层压设备由成型模块和控制系统组成。
在制备过程中,将预处理的纤维或预浸树脂制成所需的形状,并放入模具中,再加上压板和电热片。
控制系统会自动将温度和压力调整到适当的值,以制备出所需的复合材料。
3. 注塑成型:注塑成型主要用于制备高强度、高密度和复杂形状的复合材料。
复合材料的设计与制备技术复合材料是一种由两种或更多材料组合而成的材料,具有多种优异性能。
复合材料不仅具有传统材料的基本性能,如强度、耐久性和耐腐蚀性等,还具有许多其他特殊性能,如轻质、耐高温、难燃、导电和绝缘等等。
因此,复合材料在众多领域中都得到了广泛的应用,如航空航天、汽车、建筑和医疗等。
本文将介绍复合材料的设计与制备技术。
一、复合材料的设计复合材料的设计是制备成功的关键因素之一,这需要综合考虑各种因素,如总体性能、加工性和成本等。
设计复合材料时需要考虑以下几个方面:1.材料的选择:选择合适的材料对于设计复合材料具有至关重要的作用。
关键是选择具有相似化学和物理性质的材料,以确保其在混合时能有效结合。
2.界面控制:当两种或更多种材料混合时,其间的存在一个界面导致力学和化学不兼容性从而影响复合材料的总体性能。
因此,界面控制是复合材料设计的一个重要方面,可以通过把界面改造为可以稳定结合材料间相互移动的区域来实现控制。
3.性能设计:将不同材料组合在一起时,其特性是非常复杂的。
因此,性能设计是复合材料的设计的核心方面,需确保复合材料具有所需的物理、力学和化学特性,而不只是材料的简单组合。
二、复合材料的制备技术复合材料的制法通常涉及混合不同材料的方法,以及合成和加工制成所需的成品。
下面是复合材料制备过程中常用的几种方法:1.真空制备法:在真空环境下将树脂和其他材料混合,并使其硬化。
这种方法严格控制了混合过程,使材料的均匀性达到最佳状态。
2.热压制备法:将打磨后的复合材料在高温和高压下合成。
这种制备方法能够确保复合材料表面平整,并在细节部分制造出细致的模型。
3.树脂注塑及挤出法:在热水中混合树脂,并在电子注塑或挤出机上组合。
这种方法快速且易于控制,可生产大批量的复合材料。
4.热塑性微控制结构法:将热塑性聚合物涂布在具有微米级别的结构性金属或模板表面上,未固化前先进行微观形状的调控,使后续流量和聚合反应的微观特征固定下来,之后脱离金属模板。
复合材料的制备及其应用复合材料是由两种或多种不同材料组合而成的一种新型材料,其优点主要包括高强度、轻质化、耐腐蚀等特点。
随着科技的发展,复合材料已经广泛应用于航空航天、汽车、海洋工程等领域。
本文将介绍复合材料的制备方法以及常见的应用领域。
一、复合材料的制备方法1.浸渍法浸渍法是制备复合材料的最常见方法之一,其步骤如下:(1)将纤维材料浸泡在浸液中,使其充分湿润;(2)将浸渍后的纤维材料取出来,挤压去除多余的液体;(3)将浸渍后的纤维材料放入成型模具中,施加一定的压力;(4)加热硬化,使树脂固化成为复合材料。
2.层叠法层叠法是指将两种或多种材料按一定的顺序和方式层叠在一起,再进行压制和加热,使它们彼此结合成为一体。
这种方法最常用的材料是玻璃纤维布和环氧树脂,可以制备出高强度、轻质化的复合材料。
3.旋转成型法旋转成型法是将涂有树脂的毡带放置在旋转模具上,随后开始旋转,使树脂均匀地填充在毡带上,形成预定的形状。
该工艺主要适用于制备大小和形状相对简单的零件。
4.自动化生产随着科技的飞速发展,自动化制造已成为制备复合材料的一种常用方法。
自动化生产具有高效、精确的优点,能够大大节省人力资源,提高生产效率。
二、复合材料的应用领域1.航空航天航空航天领域是复合材料最广泛的应用领域之一。
复合材料的轻质化和高强度特点使其可以应用于制作飞机的机身、翼面、尾部等部件,提高飞机的综合性能,节约燃油成本。
2.汽车复合材料也被广泛应用于汽车领域。
可用于车顶、车门、车身等部件,大大降低了汽车的重量和汽车的阻力,提高了汽车的燃油效率和安全性。
3.海洋工程复合材料还可用于海洋工程中,如制造船舶的螺旋桨、潜艇、海底电缆等部件。
复合材料的耐腐蚀性、耐海水腐蚀性和轻质化特点,增加了零部件的使用寿命。
4.建筑复合材料还可用于建筑领域中。
现今很多高档建筑物中使用了大量的异形铝塑板材和金属复合板材,大大降低了建筑物的重量和提高了建筑物的建筑效率。