復(fù)合材料設(shè)計(jì)的步驟

1、復(fù)合材料設(shè)計(jì)的步驟第1頁(yè)，共10頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)22分，星期二復(fù)合材料設(shè)計(jì)的步驟復(fù)合材料設(shè)計(jì)的一般步驟如下a.通過(guò)論證詳細(xì)了解材料的功能及承受的外部載荷，如機(jī)械載荷、熱載荷及潮濕環(huán)境等，明確對(duì)材料的使用性能要求，確定設(shè)計(jì)目標(biāo)。b.選擇材料復(fù)合體系，包括組分材料種類、幾何特征、組分比例等。這部分工作是基于人們對(duì)已有材料體系基本性能的了解和掌握，以及有關(guān)的理論計(jì)算。c. 選擇合適的制備方法及工藝參數(shù)；第2頁(yè)，共10頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)22分，星期二復(fù)合材料設(shè)計(jì)的步驟d.按預(yù)方案進(jìn)行樣品試制。e.測(cè)試所制得樣品得實(shí)際性能，檢驗(yàn)是否達(dá)到使用性能要求和設(shè)計(jì)目標(biāo)； f. 在

2、總結(jié)試制經(jīng)驗(yàn)與成果得基礎(chǔ)上，調(diào)整設(shè)計(jì)方案，組織制品生產(chǎn)。 經(jīng)濟(jì)預(yù)算對(duì)于特定要求的復(fù)合材料構(gòu)件，還要確定構(gòu)件宏觀性能與復(fù)合材料性能之間的定量關(guān)系，分析復(fù)合材料內(nèi)部應(yīng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)等與外部環(huán)境載荷變化的定量關(guān)系；分析復(fù)合材料及結(jié)構(gòu)的損傷演化及破壞過(guò)程。第3頁(yè)，共10頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)22分，星期二復(fù)合材料設(shè)計(jì)的內(nèi)容 復(fù)合材料設(shè)計(jì)包括對(duì)組成復(fù)合材料得單元組分材料得選擇、對(duì)復(fù)合制造工藝得選擇和對(duì)復(fù)合效應(yīng)的估算。 （1）單元組分材料的選擇 選擇單元組分必須注意如下問(wèn)題：a.各組分材料間的相容性；b.確定增強(qiáng)組分的幾何形狀；c.制成復(fù)合材料后，各組分應(yīng)保持它們的原有優(yōu)秀性質(zhì)，并能揚(yáng)長(zhǎng)避短相互

3、補(bǔ)充，產(chǎn)生所需要的復(fù)合效應(yīng)。第4頁(yè)，共10頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)22分，星期二復(fù)合材料設(shè)計(jì)的內(nèi)容 復(fù)合材料設(shè)計(jì)包括對(duì)組成復(fù)合材料得單元組分材料得選擇、對(duì)復(fù)合制造工藝得選擇和對(duì)復(fù)合效應(yīng)的估算。 （2）復(fù)合材料制造工藝的選擇 各類復(fù)合材料制造的共同核心問(wèn)題是將增強(qiáng)體滲入基體，或者將基體浸滲增強(qiáng)體構(gòu)成的骨架，使之形成相互復(fù)合的固態(tài)整體。復(fù)合材料制造中的關(guān)鍵問(wèn)題包括：對(duì)增強(qiáng)體盡量不造成機(jī)械損；使增強(qiáng)體按規(guī)定排列并均勻分布，基體與增強(qiáng)體之間產(chǎn)生良好的結(jié)合。選擇復(fù)合材料的制造工藝是指選擇工藝方法和工藝參數(shù)。第5頁(yè)，共10頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)22分，星期二金屬基復(fù)合材料制造的難點(diǎn)及

4、解決途徑 第6頁(yè)，共10頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)22分，星期二金屬基復(fù)合材料的制備技術(shù) 金屬基復(fù)合材料的性能、應(yīng)用、成本等在很大程度上取決于材料的制造技術(shù)，因此研究和發(fā)展有效的制造技術(shù)一直是金屬基復(fù)合材料研究中的最重要問(wèn)題之一。第7頁(yè)，共10頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)22分，星期二概述對(duì)制造技術(shù)的要求（1）增強(qiáng)材料以設(shè)計(jì)的體積分?jǐn)?shù)和排列方式分布于金屬基體中，滿足復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求；（2）不得使增強(qiáng)材料和金屬基體原有性能下降；（3）避免增強(qiáng)材料與金屬基復(fù)合材料之間發(fā)生不利于性能的化學(xué)反應(yīng)。（4）設(shè)備投資少，工藝簡(jiǎn)單易行；（5）盡量制造出接近最終產(chǎn)品的形狀，尺寸和結(jié)構(gòu)，減

5、少后續(xù)加工工藝。第8頁(yè)，共10頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)22分，星期二金屬基復(fù)合材料制造的難點(diǎn)及解決途徑（1）加工溫度高，在高溫下易發(fā)生不利的化學(xué)反應(yīng)。在加工過(guò)程中，為了確?；w的浸潤(rùn)性和流動(dòng)性，需要采用很高的加工溫度。在高溫下，基體與增強(qiáng)材料易發(fā)生界面反應(yīng)，有時(shí)會(huì)發(fā)生氧化生成有害的反應(yīng)產(chǎn)物。高溫下反應(yīng)產(chǎn)物通常呈脆性，會(huì)成為復(fù)合材料整體破壞的裂紋源。加工溫度是關(guān)鍵參數(shù)； 縮短高溫加工時(shí)間，使增強(qiáng)材料與基體界面反應(yīng)時(shí)間降低至最低程度；提高工作壓力使增強(qiáng)材料與基體浸潤(rùn)速度加快；采用擴(kuò)散粘接法有效地控制溫度并縮短時(shí)間。（2）增強(qiáng)材料與基體濕潤(rùn)性太差，結(jié)合力不好 加入合金元素，優(yōu)化合金成分，改善基體對(duì)增強(qiáng)材料地浸潤(rùn)性，常用地金屬為鈦、鋯、鈮、鈰等；采用化學(xué)氣相沉積、PVD、溶膠-凝膠和電鍍和化學(xué)鍍等表面處理方法對(duì)增強(qiáng)材料進(jìn)行表面處理，涂覆可抑制界面反應(yīng)的涂層，可有效改善其浸潤(rùn)性。 第9頁(yè)，共10頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)22分，星期二金屬基復(fù)合材料制造的難點(diǎn)及解決途徑（3）增強(qiáng)材料按設(shè)計(jì)要求分布于基體中； 增強(qiáng)材料的種類較多，如短纖維、晶須、顆粒等，直徑粗細(xì)、尺寸、形態(tài)理化性能上有很大差異，使其均勻地、或按設(shè)計(jì)強(qiáng)度的需要分布比較困難。