復合材料工藝及設(shè)備.ppt

1、復合材料工藝及設(shè)備,劉雄亞 謝懷勤 主編,武漢工業(yè)大學出版社,課件,1.1 復材發(fā)展的概況,第一章 緒論,第一章 緒論 1.1 復材發(fā)展的概況 說明：復合材料（Composite Materials ）， 以下簡稱CM 一、CM的定義 （各教科書說法不同，意見基本一致，沒有完全統(tǒng)一的說法） 廣義的定義： CM是指由兩種或兩種以上的不同材料，通過一定的工藝復合而成的，性能優(yōu)于原單一材料的多相固體材料,課件,1.1 復材發(fā)展的概況,第一章 緒論,注意：所研究的CM與化合材料、混合材料的區(qū)別。 主要體現(xiàn)在： 多相體系和復合效果是復合材料區(qū)別于傳統(tǒng)的“混合材料”和“化合材料”的兩大特征。 舉例：砂子與

2、石子混合，合金或高分子聚合物 狹義定義： （通常研究的內(nèi)容：）用纖維增強樹脂、金屬、無機非金屬材料所得的多相固體材料。 由此可以得出,CM = 增強材料 基體材料,課件,1.1 復材發(fā)展的概況,第一章 緒論,由于增強材料和基體材料的不同，因此決定了復合材料的品種和性能的千變?nèi)f化。 復合材料的分類： 金屬基復合材料 按基體材料不同可分為： 樹脂基復合材料 理論上形成比較完整體系的是樹脂基復合材料,無機非金屬復合材料,課件,1.1 復材發(fā)展的概況,第一章 緒論,在學習本課程之前，先了解一下本課程中常用的一些代號。 CM 復合材料 FRP 纖維增強塑料 FRTP 纖維增強熱塑性塑料 SMC 片狀模塑

3、料 DMC 團狀模塑料 BMC 塊狀模塑料 RTM 樹脂傳遞模塑 RIM 反應(yīng)注射模塑 RRIM 增強反應(yīng)注射模塑 GMT 熱塑性片狀模塑料 AS AS樹脂，丙烯腈苯乙烯共聚物,課件,1.1 復材發(fā)展的概況,第一章 緒論,二、CM的發(fā)展歷程 概況 1、 國外復合材料的發(fā)展 二十世紀40年代，在美國首先出現(xiàn)了手糊工藝（雷達罩、飛機油箱、汽車外殼、飛機機身、機翼） 60年代，纏繞工藝、噴射成型、SMC、拉擠成型工藝、透明玻璃鋼。 70年代，RIM及RRIM，熱塑性片狀模塑料 80年代，離心澆鑄工藝,課件,1.1 復材發(fā)展的概況,第一章 緒論,復合材料在國民經(jīng)濟建設(shè)和國防建設(shè)的各個領(lǐng)域中發(fā)揮的重要作

4、用。例如P3，19 復合材料在汽車、建筑、造船工業(yè)中玻璃鋼用量情況見P4，表1-4。 （2）我國復合材料發(fā)展概況 1958年 手糊 1962年 噴射成型及蜂窩成型 1972年 武工大、華東化工、哈建工成立專業(yè) 1975年 玻璃鋼學會 玻璃鋼/復合材料 1980年 復合材料學會 復合材料學報（北航,課件,1.1 復材發(fā)展的概況,第一章 緒論,71年以前主要是軍工產(chǎn)品，以后開始轉(zhuǎn)向民用品。主要用于建筑、化工、輕工、交通、造船等工業(yè)。 無機非金屬復合材料的發(fā)展狀況見P5 另外，植物纖維增強的復合材料，近些年來有了較快的發(fā)展：如紙面石膏板，植纖石膏板，水泥板等。 作業(yè)： 1、復合材料廣義的定義是什么？

5、 2、按照基體不同復合材料怎么分類,課件,1.2 CM的基本性能,第一章 緒論,1.2 CM的基本性能 1.2.1 CM的基本性能主要取決于3個方面： 1 、增強材的性能、含量及分布情況 2 、基體材料的性能及含量 3 、界面的結(jié)合情況 燃燒性能主要取決于2、3 力學性能主要取決于1、2、3 導熱、電、耐腐蝕等性能主要取決于2、3,課件,1.2 CM的基本性能,第一章 緒論,1.2.2 CM的主要性能特點： 1、輕質(zhì)高強 是CM最突出、重要的特點，也是研究最多的特點。可以用比強度（強度/密度），比彈性模量（彈性模量/密度）來定量描述,課件,1.2 CM的基本性能,第一章 緒論,2、可設(shè)計性好

6、是復合材料區(qū)別于傳統(tǒng)材料的根本特點之一。 可設(shè)計性是指：設(shè)計人員可根據(jù)所需制品對力學及其它性能的要求，對結(jié)構(gòu)設(shè)計的同時對材料本身進行設(shè)計。具體體現(xiàn)在以下兩個方面： 力學設(shè)計給制品一定的強度和剛度 功能設(shè)計給制品除力學性能外的其他性能 例如：化工廠的天窗 正是由于復合材料的可設(shè)計性，我們可以根據(jù)制品的需要重點設(shè)計某一種或幾種物理性能，一些不需要的性能可以不去考慮，從而降低總成本,課件,1.2 CM的基本性能,第一章 緒論,3、工藝性能好 復合材料的工藝性能十分優(yōu)越，其成型方法多種多樣，成型條件機動靈活。 以上三點是復合材料通有的特性。具體到玻璃纖維增強樹脂基復合材料，還具有以下特性： 4、熱性能

7、好 導熱系數(shù)小，是金屬材料1/1001/1000；特殊類型的玻璃鋼可耐瞬時高溫。 5、耐腐蝕性能好 可以耐酸、堿、鹽的腐蝕、海水、微生物腐蝕，適合于制作化工管道、儲罐、船舶等,課件,第一章 緒論,6、電性能好 a、電絕緣性能好，不受電磁作用； b、微波穿透性好； c、可制作成不帶靜電的制品。 7、其它特點：耐候性、耐疲勞性、耐沖擊性、耐蠕變性，透光性等。 作業(yè)：1、復合材料性能的主要決定因素有哪些？ 2、復合材料的主要性能特點有哪些,1.2 CM的基本性能,課件,第一章 緒論,1.2.3 樹脂基CM的缺點： 一般情況下 1）、彈性模量低 比鋼材小10倍 2）、長期耐熱性差 3）、易老化 4）、

8、表面硬度低、耐磨性差 也有特殊情況，例如聚氨脂彈性體復合材料耐磨性能好。 復合材料的成本情況：水泥、石膏基CM樹脂基CM金屬基CM陶瓷基CM,1.2 CM的基本性能,課件,1.3 CM的成型工藝,第一章 緒論,1.3 CM的成型工藝（樹脂基） 目前在生產(chǎn)上經(jīng)常采用的成型方法有16種： 1、手糊成型濕法鋪層成型 2、夾層結(jié)構(gòu)成型（手糊法、機械法） 3、模壓成型 4、層壓成型 5、纏繞成型 6、拉擠成型 7、注射成型 8、噴射成型 9、真空袋壓力成型,課件,第一章 緒論,10、壓力袋成型 11、樹脂注射和樹脂傳遞模塑成型 12、卷制成型 13、真空輔助注射成型 14、離心澆鑄成型 15、片狀（團狀）模塑成型 16、連續(xù)板材成型