复合材料液体成型工艺特色实验

液体成形复合材料力学性能测试方法研究进展郑锡涛;李光亮;郑晓霞;李泽江【摘要】复合材料液体成形工艺(Liquid Composite Molding,LCM)是将液态聚合物在压力作用下注入铺有纤维预成形体的闭合模腔中,液态聚合物在流动充模的同时完成对纤维的浸润并经固化成形成为复合材料制品的一类制备技术.本文先对复合材料液体成形工艺原理进行了简要概述,接着综述了由液体成形工艺制备的复合材料构件的基本力学性能测试方法,其中基本力学性能主要包括拉伸、压缩、弯曲、剪切、开孔拉伸、开孔压缩、层间断裂和抗冲击性能等,并对相关的试验标准进行了比较.最后对液体成形复合材料的力学性能测试方法进行了总结和展望.【期刊名称】《航空工程进展》【年(卷),期】2010(001)001【总页数】9页(P62-70)【关键词】复合材料;液体成形;力学性能;测试方法【作者】郑锡涛;李光亮;郑晓霞;李泽江【作者单位】西北工业大学,航空学院,西安,710072;西北工业大学,航空学院,西安,710072;西北工业大学,航空学院,西安,710072;西北工业大学,航空学院,西安,710072【正文语种】中文【中图分类】TB332引言常见的复合材料成形方法包括手糊或湿法铺覆、真空袋压、真空成形和热压罐成形、模压成形、热压/冷压模塑成形、注射模塑成形、缠绕成形、挤压成形和复合材料液体模塑成形工艺(Liquid Composite Molding，简称LCM)等。

复合材料液体成形工艺[1](LCM)是将液态聚合物在压力作用下注入铺有纤维预成形体的闭合模腔中，液态聚合物在流动充模的同时完成对纤维的浸润并经固化成形成为制品的一类制备技术。

与其他的纤维复合材料制造技术相比，液体成形工艺技术具有诸多优势，如模具质量轻、成本低、投资小等，且液体成形工艺为闭模成形工艺，能满足日趋严格的苯乙烯挥发控制法规的要求。

因此，液体成形工艺大量应用到纺织复合材料的制备过程中，是目前最常用的成形工艺。

开放实验指导书大纲实验名称: 工程材料液态成型引言什么是液态成型金属的液态成型常称为铸造，铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。

图-1 铸造示意图一、实验目的1．了解铸造的概念及基本原理；2．了解并掌握铸造的基本工艺及其主要的工艺参数；3．了解并掌握铸造过程中金属从液态到固态转变过程中影响金属性能和铸件质量的一些基本因素；4．了解金属收缩的基本规律，以及常见铸造缺陷缩的形成机理，及其影响因素。

二、实验原理1.铸造的定义铸造过程是指将金属置于熔炼炉内的坩埚中, 加热熔炼成符合一定要求的液体并浇铸到锭模或铸模中，经冷却凝固, 液态金属转变成固态金属, 清整处理后获得一定形状、尺寸的铸件或铸件的工艺过程。

铸造毛胚因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了时间．铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一.铸造工艺可分为三个基本部分，即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。

铸造金属是指铸造生产中用于浇注铸件的金属材料，它是以一种金属元素为主要成分，并加入其他金属或非金属元素而组成的合金，习惯上称为铸造合金，主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金。

2.铸造的分类铸造种类很多，按造型方法习惯上分为：①普通砂型铸造，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。

②特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。

2.1 普通砂型铸造以型砂和芯砂为造型材料制成铸型，液态金属在重力下充填铸型来生产铸件的铸造方法。

钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。

由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。

实验报告工程材料液态成型实验报告一、实验目的和要求1.了解铸造工艺的基本过程。

2.通过具体的熔炼浇注工艺，了解基本概念，工艺特点，以用在日常生活中的具体应用。

3.了解一种金属材料(A356铝合金)的熔炼基本工序。

二、实验原理铸造过程是指将金属置于熔炼炉内的坩埚中, 加热熔炼成符合一定要求的液体并浇铸到锭模或铸模中，经冷却凝固, 液态金属转变成固态金属, 清整处理后获得一定形状、尺寸的铸件或铸件的工艺过程。

铸造工艺可分为三个基本部分，即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。

铸造种类很多，按造型方法习惯上分为：①普通砂型铸造, ②特种铸造. 根据熔制合金的实际重量W ，计算各元素的需要量AA ＝100W×Q三、仪器设备实验所用设备包括：加热熔炼炉, 熔炼用金属, 坩埚, 熔炼工具,模具四、实验内容及实验数据记录1．了解铸造的基本设备并熟悉其基本操作 加热熔炼炉：加热熔炼材料使其在一定的温度下变成液态状，并在此过程中去杂去气，让其纯度更高控制柜：用来控制加热熔炉的温度。

坩埚：加热熔炼材料。

钢钳：用来搬运材料成型实验中的各种器具。

模具：材料浇铸的模板，使熔炼材料冷却后成型。

熔炼用金属：工程材料成型实验的材料原料。

熔炼工具：熔炼过程中的各种辅助工具。

例如：拔渣勺：除渣、取样勺：用来取样观察、钟罩：除气除杂、夹料钳：加料用、搅拌棒：使溶液加热更均匀。

2、配料熔炼A356铝合金20Kg，A356化学成分: Si 6.5～7.5％,Mg0.20～0.40％;铝为余量，计算各元素Al，Mg，Si的需要量。

解：Si比例按7.5%算，Mg按0.40%计算Qsi=7.5 Qmg=0.40 W=20kgAsi=W/100*Qsi=20kg/100*7.5=1.5kgAmg=W/100*Qmg=20kg/100*0.40=0.08kgAal=W-Asi-Amg=20kg-1.5kg-0.08kg=18.42kg所以Al、Mg、Si的需求量分别为：18.42kg、0.08kg、1.5kg。

复合材料液体成型工艺流程复合材料液体成型可是个超有趣的工艺呢！一、复合材料液体成型是啥。

复合材料液体成型啊，简单来说，就是把液体状态的材料变成那种超厉害的复合材料的过程。

就像把一堆有魔法的液体，通过各种奇妙的步骤，变成坚固又好用的东西。

这种工艺在好多地方都能用得上呢，像是汽车制造呀，飞机的一些小零件制造啦，甚至在一些特别酷的运动器材制造里也能看到它的身影。

二、原材料的准备。

在这个工艺里，原材料的准备可重要啦。

你得先选好那些要变成复合材料的材料。

比如说，有一些特殊的树脂，这些树脂就像是魔法药水一样。

它们有不同的种类哦，有的树脂很黏，就像超级黏人的小怪兽，有的树脂流动性很好，就像活泼的小精灵。

除了树脂，还有增强纤维，这些增强纤维就像是给复合材料加了一层超级肌肉，让它变得更结实。

而且，在准备这些原材料的时候，要特别小心，就像照顾小婴儿一样，得让它们保持干净，不能有杂质混进去，不然做出来的复合材料可能就会有小脾气，不好用啦。

三、模具的选用。

模具在这个过程里就像是一个魔法盒子。

你得根据想要做出来的复合材料的形状去选合适的模具。

模具的材质也很有讲究呢。

如果是做一些简单形状的复合材料，可能用比较普通的模具材料就可以啦。

但是如果要做那些超级复杂、超级酷炫的形状，那就得用那种高级的、能够承受很大压力和温度变化的模具材料。

而且啊，模具的表面得光滑得像溜冰场一样，这样做出来的复合材料表面才会滑溜溜的，好看又好用。

四、液体注入。

接下来就是液体注入这个超关键的步骤啦。

就像给一个空瓶子倒水一样，不过这个水可是特殊的液体材料哦。

把那些选好的树脂啊或者其他液体材料，小心翼翼地注入到模具里。

这个时候，就像是一场小心翼翼的冒险。

如果注入的速度太快，那些液体可能会像调皮的小捣蛋鬼一样，在模具里乱跑，这样就会让复合材料里面有很多小气泡，就像脸上长了小痘痘一样，不美观还可能影响性能呢。

如果注入速度太慢呢，又会浪费很多时间，效率就不高啦。

液体成型用环氧树脂体系与碳纤维表面浸润性能研究采用1，4-丁二醇二缩水甘油醚（BDDGE）、聚乙二醇二缩水甘油醚（PEGDGE）、双酚A聚氧乙烯醚06（BPE-06）3种活性环氧树脂稀释剂，分别制备了低黏度适合复合材料液体成型工艺（LCM）的环氧树脂体系，研究了体系与国产碳纤维（HF10）的表面浸润性。

首先，研究了稀释剂结构、用量对环氧树脂体系与碳纤维湿润性的影响；其次，研究了稀释剂/树脂/固化剂体系的湿润温度、反应程度对树脂与碳纤维表面的浸润性影响。

采用DCAT21表面/界面张力仪分析了树脂与碳纤维界面的前进接触角；采用Young-Dupre法，计算了树脂与碳纤维的热力学粘附功。

结果表明，采用稀释剂降低黏度，可以有效改善树脂体系与碳纤维的浸润性；相同黏度时，不同结构稀释剂提高浸润性效果顺序为：PEGDGE>BPE-06>BDDGE；升高温度可以提高环氧树脂与碳纤维的浸润性；随着反应程度的提高，树脂体系与碳纤维的湿润性变好。

标签：湿润性；接触角；粘附功；环氧树脂；活性稀释剂复合材料中树脂基体与纤维增强体之间是通过界面进行应力传递的，而树脂与纤维间良好的湿润作用是形成优质界面的重要因素。

因此，树脂对纤维的浸润性是影响树脂/纤维复合材料成型质量的关键。

大型碳纤维复合材料构件液体成型（LCM）工艺要求树脂具有低黏度、高浸润性、长适用期等特性，而与玻璃纤维相比，碳纤维的浸润性差，对树脂的流动和浸润性就提出了更高的要求，对于表面浸润性的研究就显得更为重要[1～4]。

本文根据Wilhelmy原理采用DCAT21表面/界面张力仪测试适合复合材料液体成型工艺的低黏度环氧树脂体系与国产碳纤维在工艺温度下的前进接触角以表征浸润性，采用Young-Dupre公式计算出相应的的热力学粘附功以表征界面结合强弱。

1 实验部分1.1 主要原料及树脂体系制备HF10碳纤维，江苏恒神纤维材料有限公司；环氧树脂BPF170，台湾南亚股份有限公司；1，4-丁二醇二缩水甘油醚（BDDGE），广州仑利奇化工原料有限公司；聚乙二醇二缩水甘油醚（PEGDGE），安徽恒远化工有限公司；双酚A聚氧乙烯醚06（BPE-06）；甲基六氢苯酐（MeHHPA），濮阳惠成电子材料股份有限公司。

复合流体成型工艺是复合材料制备过程中的重要环节，通常涉及以下几个主要步骤：1. 原料准备：包括选择合适的基体材料（如树脂、金属或陶瓷等）和增强材料（如碳纤维、玻璃纤维或其他颗粒、纤维等）。

这些原材料的选择取决于最终产品的使用要求和性能指标。

2. 混炼：将预处理后的基体材料与增强材料进行混合，以获得均匀的材料分散度和增强效果。

混炼可以采用熔融法、溶液法或固相法等多种方法，具体选择应根据材料特性和生产要求进行。

3. 预浸料制备：涉及到将增强材料（如碳纤维）与粘结剂（如树脂）混合，形成预浸料。

这通常包括碳纤维的表面处理和粘结剂的配方调制，以及将碳纤维浸渍到粘结剂中的过程。

4. 模具制作：根据产品的设计要求制作或选择适合的模具。

模具的设计和制造对最终产品的质量有着直接的影响。

5. 成型：将混炼好的材料进行成型，常用的成型方法包括注塑、挤出、压制等。

在成型过程中需要控制温度、压力和速度等参数，以确保产品的质量和性能。

6. 固化：对于树脂基复合材料，固化是一个重要步骤，它涉及通过加热或化学反应使树脂交联固化，从而获得所需的机械性能。

7. 后处理：包括切割、打磨、涂层等步骤，以满足产品的尺寸精度和表面质量要求。

8. 检测与质量控制：对成品进行必要的检测，确保其满足设计规范和使用要求。

9. 包装与出货：最后，合格的产品会被适当包装并送往客户或进入销售渠道。

需要注意的是，不同的复合材料和产品可能会采用不同的成型工艺和流程。

例如，碳陶复合材料的生产工艺流程可能包括热压烧结等特殊步骤，而复合集流体材料的制备可能还会涉及到磁控溅射/蒸镀、水电镀等工艺。

因此，具体的工艺流程可能会根据材料类型、产品要求和生产效率等因素有所不同。

复合材料复合成型工艺研究及工艺参数优化复合材料是由多种不同材料组合而成的复合材料，具有轻质、高强度、高刚性、耐高温等优良性能，被广泛应用于航空、航天、汽车、建筑等工业领域。

复合材料的复合成型工艺研究及工艺参数优化，是提高复合材料制备质量和性能的重要环节。

一、复合材料的复合成型工艺研究复合材料的复合成型工艺研究主要包括预浸工艺、自动化布料、层压成型等方面。

1. 预浸工艺预浸工艺是将纤维材料浸渍于树脂固化剂中，形成浸渍纤维材料的过程。

预浸工艺要求纤维材料在浸渍过程中均匀分布树脂固化剂，并保持一定的固化时间。

通过优化预浸工艺的浸渍时间和浸渍厚度，可以提高复合材料的力学性能和热稳定性。

2. 自动化布料自动化布料是指利用机器人或自动化设备将纤维材料按照一定的规律布置在模具中的过程。

通过自动化布料，可以实现纤维材料的均匀布局，减少纤维材料间的空隙，并提高复合材料的强度和刚度。

自动化布料的关键是控制纤维材料的层压顺序和布料角度，通过优化布料工艺可以得到复合材料的最佳力学性能。

3. 层压成型层压成型是将浸渍纤维材料按照一定的层次和顺序排列，经过一定的压力和温度条件下进行加热固化的过程。

层压成型工艺的关键是控制加热温度和固化时间，以及模具的设计和压力的施加方式。

通过优化层压成型工艺，可以得到复合材料的理想结构和性能。

二、工艺参数的优化复合材料的工艺参数包括浸渍时间、浸渍厚度、布料顺序、布料角度、加热温度、固化时间等。

通过优化这些工艺参数，可以提高复合材料的力学性能和热稳定性。

1. 工艺参数优化的方法工艺参数的优化可以采用试验设计方法，通过设计并进行一系列试验，收集不同参数下的复合材料性能数据，利用统计分析方法寻找最佳的工艺参数组合。

常用的试验设计方法包括正交试验设计和响应面法等。

2. 工艺参数优化的影响因素工艺参数的优化受到多个影响因素的综合作用，主要包括纤维材料的性质、树脂固化剂的特性、模具的设计和加热设备的性能等。

复合材料液体成型工艺的发展及应用下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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玻璃钢2019年第1期复合材料液体成型工艺的发展及应用徐竹(西安航空职业技术学院，陕西西安710089)复合材料液体成型工艺也称液体模塑成型技术(Liquid Composite Molding,简称LCM)是指将液态树脂注入铺有纤维预成型体的闭合模腔中，或加热熔化预先放入模腔内的树脂 膜，液态树脂在流动充满模腔的同时完成纤维/树脂的浸润并经固化脱模后成为复合材料制 品的一种成型工艺。

与其他纤维复合材料制造技术相比，LC M技术可生产的构件范围广，可按结构要求定向 铺放纤维，一步浸渍成型带有夹芯、加筋、预埋件等的大型构件。

LC M可以实现复合材料设 计、制备的一体化；既可制备大型整体复合材料制件，又可制备各种小型精密复合材料制件；既能显著缩短制件生产周期，又可保证制件的整体质量。

20世纪80年代后，随着飞行器的 承力构件及次承力构件、国防应用、汽车结构件以及高性能体育用品等的开发，RTM工艺取 得了显著的进展，并且在此基础上开发了 VARTM、SCRIMP、RFI、SRIM等这些先进的L C M工 艺技术。

1树脂传递模塑（RTM)成型工艺树脂传递模塑成型简称RTM(Resin Transfer Molding),是一种闭模成型技术，可以生 产出两面光的制品。

它的基本原理是先在模腔内预先铺放增强材料预成型体、芯材和预埋件，然后在压力或真空作用下将树脂注入闭合模腔，浸润纤维，经固化、脱模、后加工而成制品 的工艺。

随着材料技术和工艺的不断发展，R TM工艺制品已经在航空航天、交通运输、体育 用品、船舶、建筑等领域得到了广泛应用。

RTM在航空航天和军事领域的应用主要体现大型 结构部件的整体成型方面，国外R T M成型技术在航空航天领域的应用主要有雷达罩、螺旋桨、隔舱门、直升机的方向舵、整体机舱、飞机的机翼等。

R T M成型技术在舰船和装甲车辆上的 应用主要有舰船的防护板、船舶结构件及装甲战车的车体等部件。

复合材料液体模塑成型技术1. 什么是复合材料液体模塑成型技术？你知道吗，复合材料这玩意儿可是当今制造业的明星！它结合了多种材料的优点，既轻便又强韧，堪称材料界的“海陆空”全能选手。

今天我们要聊的液体模塑成型技术，简单来说，就是把复合材料的液体状态进行成型的过程。

这就像给你的咖啡加奶，搅拌后再倒进漂亮的杯子里，瞬间变得好看又好喝。

这样一来，原本呆板的材料变得生动活泼，仿佛有了灵魂。

1.1 液体模塑成型的基本原理液体模塑成型其实也不复杂。

首先，我们得把复合材料的成分调配成液体状态，这就像厨师准备美味的汤底。

接着，把这个液体倒进模具里，等它慢慢固化，最终就能得到我们想要的形状。

这过程中的关键点在于控制温度和压力，就像烤蛋糕时要掌握好火候，否则就会变成“黑乎乎”的灾难。

1.2 为什么要用液体模塑成型？你可能会问，为什么不直接用其他传统的方法呢？好问题！传统的方法往往费时费力，结果还不尽人意。

液体模塑成型的好处在于，它能创造出更复杂的形状，甚至是一些设计师脑海中的奇思妙想。

而且，工艺的灵活性极高，可以根据客户的需求量身定制。

说白了，这就是个为你量体裁衣的好方法。

2. 液体模塑成型的应用领域哎呀，说到这里，液体模塑成型的应用那可是遍地开花！从汽车、航空航天到运动器材，几乎无处不在。

想想看，现代汽车的车身材料，越来越多的都是用复合材料来制作的，不仅减轻了车重，还提高了安全性，真是两全其美。

2.1 在汽车工业中的应用在汽车工业中，复合材料的使用可谓如鱼得水。

那些轻巧的车身，不仅能提高燃油经济性，还能在碰撞时保护乘客的安全。

想想当年那些笨重的金属车身，现在的车就像是现代版的“轻骑兵”，既灵活又强悍。

对于车主来说，油费省下来的钱可够吃几顿大餐了！2.2 在航空航天领域的应用而在航空航天领域，复合材料更是大显身手。

飞行器的外壳一般都采用复合材料，这样不仅能降低重量，还能提高飞行效率。

谁能想到，空中的巨无霸也是用这么轻便的材料打造的呢？这就像给飞行器穿上了一件“隐形斗篷”，在空中飞得更快更稳，真是太酷了！3. 未来的发展趋势未来，复合材料液体模塑成型技术可谓大有可为！随着科技的发展，材料的性能会越来越好，模塑工艺也会更加精细。

液体金属复合材料的制备及机械性能研究介绍：液体金属复合材料是一种新型的材料，其制备凭借着金属粉末悬浮在液体金属的基础上实现。

这种材料具有优异的机械性能和热导率，因此在很多领域都具有广泛的应用前景。

本文将探讨液体金属复合材料的制备方法和机械性能研究。

液体金属复合材料的制备方法：1. 选择合适的金属粉末：液体金属复合材料制备的第一步是选择合适的金属粉末。

这些粉末应具有较高的热稳定性和可塑性，以便在液体金属中均匀分布。

2. 调节金属粉末的浓度：为了获得均匀分散的金属粉末，我们需要调节金属粉末的浓度。

一般来说，较低的浓度可以使金属粉末更好地分散在液体金属中，但过低的浓度可能导致材料的机械性能下降。

3. 混合：将选择好的金属粉末与液体金属混合。

在混合的过程中，可以加入表面活性剂来促进金属粉末的分散。

4. 塑性成形：将混合好的液体金属复合材料进行塑性成形。

这可以通过注射成型、挤压或挤出等方法实现。

机械性能研究：1. 强度：液体金属复合材料的强度是衡量其机械性能的重要指标之一。

通过拉伸、压缩和弯曲等试验，可以确定材料在不同应力下的强度。

研究表明，液体金属复合材料相较于传统材料，具有更高的强度和硬度。

2. 韧性：韧性是材料抵抗断裂的能力。

研究发现，液体金属复合材料具有较高的韧性，这主要归因于金属粉末在液体金属中的分散状态。

韧性可以通过冲击试验和断裂韧性试验等方法来评估。

3. 热导率：液体金属复合材料具有较高的热导率，这使其在散热器、导热材料和绝缘材料等领域得到了广泛的应用。

研究表明，通过调节金属粉末的浓度和分散状态，可以进一步提高材料的热导率。

应用前景：液体金属复合材料由于其优异的机械性能和热导率，具有广阔的应用前景。

一方面，它可以用于制造高强度和轻量化的结构件，如飞机零件和汽车组件。

另一方面，液体金属复合材料还可以应用于高效散热器和导热材料，提高设备的工作效率。

此外，液体金属复合材料还具有生物相容性，因此在医学领域也有着广泛的应用前景。