復(fù)合材料簡(jiǎn)述

1、中材科技風(fēng)電葉片股份有限公司復(fù)合材料基礎(chǔ)知識(shí) 公 司 : 中材科技（酒泉）風(fēng)電有限公司 部 門：工藝裝備部 編 制：謝強(qiáng) 日 期：2017年8月C O N T E N T S3復(fù)合材料組成材料4復(fù)合材料界面01復(fù)合材料定義102復(fù)合材料特點(diǎn)205復(fù)合材料成型及加工工藝51、復(fù)合材料定義 由兩種或兩種以上具有不同物理、化學(xué)性質(zhì)的材料，以微觀、細(xì)觀或宏觀等不同的結(jié)構(gòu)尺度與層次，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的空間組合而形成的一個(gè)材料系統(tǒng)。 復(fù)合材料的出現(xiàn)是金屬、陶瓷、高分子等單質(zhì)材料發(fā)展和應(yīng)用的必然結(jié)果，是各種單質(zhì)材料研制和使用經(jīng)驗(yàn)的總合，也是這些單質(zhì)材料技術(shù)的升華。2、復(fù)合材料特點(diǎn)各向異性和材料可設(shè)計(jì)性是復(fù)合材料的最

2、大特點(diǎn)，除此之外還有以下特點(diǎn)：a. 復(fù)合材料通常都能耐高溫。在高溫下，用碳或硼纖維增強(qiáng)的金屬其強(qiáng)度和剛度都比原金屬的強(qiáng)度和剛度高很多。普通鋁合金在400時(shí)，彈性模量大幅度下降，強(qiáng)度也下降，而在同一溫度下，用碳纖維或硼纖維增強(qiáng)的鋁合金的強(qiáng)度和彈性模量基本不變。復(fù)合材料的熱導(dǎo)率一般都小，因而它的瞬時(shí)耐超高溫性能比較好。b. 復(fù)合材料的安全性好。在纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的基體中有成千上萬(wàn)根獨(dú)立的纖維，當(dāng)用這種材料制成的構(gòu)件超載，并有少量纖維斷裂時(shí)，載荷會(huì)迅速重新分配并傳遞到未破壞的纖維上，因此整個(gè)構(gòu)件不至于在短時(shí)間內(nèi)喪失承載能力。c. 復(fù)合材料的力學(xué)性能可以設(shè)計(jì)。即可以通過(guò)選擇合適的原材料和合理的鋪層形式

3、，使復(fù)合材料構(gòu)件或復(fù)合材料結(jié)構(gòu)滿足使用要求。例如，在某種鋪層形式下，材料在一方向受拉而伸長(zhǎng)時(shí)，在垂直于受拉的方向上材料也伸長(zhǎng)，這與常用材料的性能完全不同。又如利用復(fù)合材料的耦合效應(yīng)，在平板模上鋪層制作層板，加溫固化后，板就自動(dòng)成為所需要的曲板或殼體。d. 復(fù)合材料的比強(qiáng)度和比剛度較高。材料的強(qiáng)度除以密度稱為比強(qiáng)度。材料的剛度除以密度稱為比剛度。這兩個(gè)參量是衡量材料承載能力的重要指標(biāo)。比強(qiáng)度和比剛度較高說(shuō)明材料重量輕，而強(qiáng)度和剛度大。這是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，特別是航空、航天結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)材料的重要要求?，F(xiàn)代飛機(jī)、導(dǎo)彈和衛(wèi)星等機(jī)體結(jié)構(gòu)正逐漸擴(kuò)大使用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的比例。e. 復(fù)合材料的減振性能良好。纖維復(fù)合材

4、料的纖維和基體界面的阻尼較大，因此具有較好的減振性能。用同形狀和同大小的兩種粱分別作振動(dòng)試驗(yàn)，碳纖維復(fù)合材料粱的振動(dòng)衰減時(shí)間比輕金屬粱要短得多。f. 復(fù)合材料的抗疲勞性能良好。一般金屬的疲勞強(qiáng)度為抗拉強(qiáng)度的4050%，而某些復(fù)合材料可高達(dá)7080%。復(fù)合材料的疲勞斷裂是從基體開始，逐漸擴(kuò)展到纖維和基體的界面上，沒(méi)有突發(fā)性的變化。因此，復(fù)合材料在破壞前有預(yù)兆，可以檢查和補(bǔ)救。纖維復(fù)合材料還具有較好的抗聲振疲勞性能。用復(fù)合材料制成的直升飛機(jī)旋翼，其疲勞壽命比用金屬的長(zhǎng)數(shù)倍。g. 復(fù)合材料的成型工藝簡(jiǎn)單。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料一般適合于整體成型，因而減少了零部件的數(shù)目，從而可減少設(shè)計(jì)計(jì)算工作量并有利于提高

5、計(jì)算的準(zhǔn)確性。另外，制作纖維增強(qiáng)復(fù)合材料部件的步驟是把纖維和基體粘結(jié)在一起，先用模具成型，而后加溫固化，在制作過(guò)程中基體由流體變?yōu)楣腆w，不易在材料中造成微小裂紋，而且固化后殘余應(yīng)力很小。2、復(fù)合材料特點(diǎn)3.1 增強(qiáng)材料3.2 基體材料3、復(fù)合材料組成材料3、復(fù)合材料組成材料3.1 增強(qiáng)材料3.1.1 玻璃纖維a. 材料概述：無(wú)機(jī)非金屬材料，是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經(jīng)高溫熔制、拉絲、絡(luò)紗、織布等工藝制造成的，其單絲的直徑為幾個(gè)微米到二十幾個(gè)微米，相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的 1/20-1/5 ，每束纖維原絲都由數(shù)百根甚至上千根單絲組成。b. 材料優(yōu)點(diǎn)：絕緣性好、耐熱性強(qiáng)、抗腐蝕性好，機(jī)械強(qiáng)度高。c. 成

6、型工藝：兩次成型-坩堝拉絲法，一次成型-池窯拉絲法。d. 應(yīng)用實(shí)例：軍用方面有防彈頭盔、防彈服、直升飛機(jī)機(jī)翼、預(yù)警機(jī)雷達(dá)罩等，民用方面有各種高壓壓力容器、民用飛機(jī)直板、體育用品、各類耐高溫制品以及性能優(yōu)異的輪胎簾子線等。 3、復(fù)合材料組成材料3.1 增強(qiáng)材料3.1.2 碳纖維a. 材料概述：一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。b. 材料優(yōu)點(diǎn)：軸向強(qiáng)度和模量高，密度低、比性能高，無(wú)蠕變，非氧化環(huán)境下耐超高溫，耐疲勞性好，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性。c. 成型工藝：纖維紡絲熱穩(wěn)定化（預(yù)氧化

7、）碳化石墨化等4個(gè)過(guò)程。其間伴隨的化學(xué)變化包括，脫氫、環(huán)化、預(yù)氧化、氧化及脫氧等。d. 應(yīng)用實(shí)例：航天、航空、 汽車、 電子、 機(jī)械、化工、輕紡等民用工業(yè)到運(yùn)動(dòng)器材和休閑用品等。碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料可以應(yīng)用于飛機(jī)制造等軍工領(lǐng)域、風(fēng)力發(fā)電葉片等工業(yè)領(lǐng)域、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用于制造火箭外殼、機(jī)動(dòng)船、工業(yè)機(jī)器人、汽車板簧和驅(qū)動(dòng)軸等。3、復(fù)合材料組成材料3.1 增強(qiáng)材料3.1.3 陶瓷纖維a. 材料概述：陶瓷纖維是一種集傳統(tǒng)絕熱材料、耐火材料優(yōu)良性能于一體的纖維狀輕質(zhì)耐火材料。b. 材料優(yōu)點(diǎn)：重量輕、耐高溫、抗氧化、熱穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱率低、比熱小及耐機(jī)械震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。c. 成型工

8、藝：甩絲工藝法、噴絲纖維毯。d. 應(yīng)用實(shí)例：各種隔熱工業(yè)窖爐的爐門密封、爐口幕簾、高溫?zé)煹馈L(fēng)管的襯套、膨脹的接頭。高溫環(huán)境下的防護(hù)衣、手套、頭套、頭盔、靴等。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的隔熱罩、重油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管的包裹、高速塞車的復(fù)合制動(dòng)摩擦襯墊。輸送高溫液體、氣體的泵、壓縮機(jī)和閥門用的密封填料、墊片、高溫電器絕緣。3、復(fù)合材料組成材料3.2 基體材料3.1.3 芳綸纖維a. 材料概述：芳綸全稱為“聚苯二甲酰苯二胺”，是一種新型高科技合成纖維，其強(qiáng)度是鋼絲的 56倍 ，模量為鋼絲或玻璃纖維的23倍，韌性是鋼絲的2倍，而重量?jī)H為鋼絲的1/5左右，在560度的溫度下，不分解，不融化。具有良好的絕緣性和抗老化性能，

9、具有很長(zhǎng)的生命周期。b. 材料優(yōu)點(diǎn)：良好的機(jī)械特性，優(yōu)異的阻燃、耐熱性能，穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，耐輻射性，耐久性。c. 成型工藝：聚合、長(zhǎng)絲紡絲和絲束紡紗。d. 應(yīng)用實(shí)例：航天、航空、 汽車、 電子、 機(jī)械、化工、輕紡等民用工業(yè)到運(yùn)動(dòng)器材和休閑用品等。碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料可以應(yīng)用于飛機(jī)制造等軍工領(lǐng)域、風(fēng)力發(fā)電葉片等工業(yè)領(lǐng)域、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用于制造火箭外殼、機(jī)動(dòng)船、工業(yè)機(jī)器人、汽車板簧和驅(qū)動(dòng)軸等。3、復(fù)合材料組成材料3.1 增強(qiáng)材料3.1.3 芳綸纖維a. 標(biāo)題與正文內(nèi)容空一行；b. 正文內(nèi)容：微軟雅黑16號(hào)字體；c. 當(dāng)正文里面需要分類時(shí)用小寫a、b、c表示，字母后為“

10、點(diǎn)”號(hào)，點(diǎn)號(hào)后面加一個(gè)空格，下一行第一個(gè)字與“點(diǎn)”號(hào)后面的第一字對(duì)齊；a、b、c里面還有內(nèi)容時(shí)用表示，數(shù)字后無(wú)“點(diǎn)”號(hào)，在數(shù)字后加一個(gè)空格，下一行第一個(gè)字與上一行的第一字對(duì)齊；d. 正文內(nèi)容行間距：固定行間距24磅；e. 圖片大小為7cm*10.4cm，圖片加邊框，線型（黑色、實(shí)線，線粗0.75磅），放在右邊；f. 圖片中說(shuō)明性文字（微軟雅黑16號(hào)字體，紅色，文本框底色：黃色），圖片中說(shuō)明性文字不加線 框；g. 提示性文本框內(nèi)容（微軟雅黑16號(hào)字體，黑色，“注意：”為紅色，首行空6個(gè)空格，下一行左對(duì)齊）；3、復(fù)合材料組成材料3.1 增強(qiáng)材料3.1.3 芳綸纖維a. 標(biāo)題與正文內(nèi)容空一行；b.

11、正文內(nèi)容：微軟雅黑16號(hào)字體；c. 當(dāng)正文里面需要分類時(shí)用小寫a、b、c表示，字母后為“點(diǎn)”號(hào)，點(diǎn)號(hào)后面加一個(gè)空格，下一行第一個(gè)字與“點(diǎn)”號(hào)后面的第一字對(duì)齊；a、b、c里面還有內(nèi)容時(shí)用表示，數(shù)字后無(wú)“點(diǎn)”號(hào)，在數(shù)字后加一個(gè)空格，下一行第一個(gè)字與上一行的第一字對(duì)齊；d. 正文內(nèi)容行間距：固定行間距24磅；e. 圖片大小為7cm*10.4cm，圖片加邊框，線型（黑色、實(shí)線，線粗0.75磅），放在右邊；f. 圖片中說(shuō)明性文字（微軟雅黑16號(hào)字體，紅色，文本框底色：黃色），圖片中說(shuō)明性文字不加線 框；g. 提示性文本框內(nèi)容（微軟雅黑16號(hào)字體，黑色，“注意：”為紅色，首行空6個(gè)空格，下一行左對(duì)齊）；3、復(fù)合材料組成材料3.1 增強(qiáng)材料3.1.1玻璃纖維h. 教材中的視頻：播放軟件為電腦自帶的軟件，視頻格式為“WMV”，時(shí)長(zhǎng)控制在3分鐘以內(nèi)。操作視頻添加“插入-影片-選擇文件-在單擊時(shí)播放”， “影片工具-勾選全屏播放”，顯示尺寸與圖片尺寸相同，放置位置與圖片位置相同。視頻的右下角的備注文字：微軟雅黑，10號(hào)字，底色圖片為 ，高*寬=1cm*4.9cm，課件的后綴名為“.pptx”，不可