《Ch復(fù)合材料》課件

CH復(fù)合材料CH復(fù)合材料，又稱碳?xì)鋸?fù)合材料，是一種新型復(fù)合材料。它具有高強(qiáng)度、輕質(zhì)、耐腐蝕、耐高溫等優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電子等領(lǐng)域。復(fù)合材料的概述什么是復(fù)合材料？復(fù)合材料是由兩種或多種材料組成的，其性能優(yōu)于任何一種單獨(dú)的材料。復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)復(fù)合材料具有高強(qiáng)度、輕重量、耐腐蝕、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)。復(fù)合材料的應(yīng)用復(fù)合材料被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、建筑、電子等領(lǐng)域。復(fù)合材料的分類纖維增強(qiáng)復(fù)合材料以纖維作為增強(qiáng)相，樹脂或金屬作為基體，增強(qiáng)纖維提供強(qiáng)度和剛度，基體提供整體性和粘結(jié)力。顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料顆粒材料作為增強(qiáng)相，基體材料可以是金屬、陶瓷或聚合物。層狀復(fù)合材料通過將不同材料層壓在一起形成，層間以粘合劑或熔融連接。材料的選擇及配比復(fù)合材料的性能取決于所選材料的種類和比例。1性能需求強(qiáng)度、剛度、重量等2成本預(yù)算原材料成本、加工成本3應(yīng)用環(huán)境溫度、濕度、腐蝕性4可加工性成型工藝、易加工性纖維增強(qiáng)復(fù)合材料碳纖維具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車等領(lǐng)域。玻璃纖維價(jià)格低廉、強(qiáng)度高、耐腐蝕性好，應(yīng)用于建筑、汽車、船舶等領(lǐng)域。芳綸纖維具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)，主要應(yīng)用于防彈衣、消防服、軍事裝備等。纖維的特性和種類1強(qiáng)度纖維具有高強(qiáng)度，能夠承受較大的拉伸和壓縮應(yīng)力，提高復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度和剛度。2模量纖維的模量反映材料的剛性，高模量纖維可以提高復(fù)合材料的剛性和抗彎強(qiáng)度。3耐熱性一些纖維具有良好的耐熱性和抗高溫性能，可用于高溫環(huán)境下的復(fù)合材料應(yīng)用。4化學(xué)穩(wěn)定性不同的纖維具有不同的化學(xué)穩(wěn)定性，需要根據(jù)使用環(huán)境選擇合適的纖維。樹脂基質(zhì)材料樹脂基質(zhì)材料概述樹脂是復(fù)合材料中的基體材料，起著將增強(qiáng)材料結(jié)合在一起的作用。樹脂賦予復(fù)合材料結(jié)構(gòu)完整性和整體性能。樹脂基質(zhì)材料的類型常見的有環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等，它們具有不同的物理和化學(xué)特性，根據(jù)不同的應(yīng)用需求選擇合適的樹脂。粘合劑和涂料粘合劑粘合劑是將不同的材料粘合在一起的物質(zhì)。它們可以是熱固性樹脂，例如環(huán)氧樹脂和聚酯樹脂，也可以是熱塑性樹脂，例如聚氨酯和丙烯酸樹脂。粘合劑在復(fù)合材料制造中起著重要作用，它們用于將纖維增強(qiáng)材料與樹脂基質(zhì)材料粘合在一起，形成堅(jiān)固而輕質(zhì)的結(jié)構(gòu)。涂料涂料是用于覆蓋和保護(hù)復(fù)合材料表面的材料。它們可以是溶劑型、水性或粉末型。涂料可以提高復(fù)合材料的耐用性、耐腐蝕性和耐候性。常見的復(fù)合材料涂料包括環(huán)氧樹脂涂料、聚氨酯涂料和丙烯酸涂料。這些涂料可以提供不同的顏色、光澤和保護(hù)性能。成型工藝1樹脂浸漬成型將纖維預(yù)先浸泡在樹脂中，然后將浸漬后的纖維放置在模具中成型。2真空袋成型工藝將浸漬好的纖維放置在模具中，然后用真空袋抽真空，使樹脂均勻分布并固化。3預(yù)浸料成型將樹脂和纖維預(yù)先混合成預(yù)浸料，然后將預(yù)浸料放置在模具中成型。4纏繞成型工藝將浸漬好的纖維連續(xù)纏繞在模具上，形成所需的形狀。5注射成型工藝將樹脂和纖維混合后注射到模具中，使樹脂在模具內(nèi)固化。6熱壓成型工藝將預(yù)浸料或浸漬好的纖維放置在模具中，然后在高溫和壓力下進(jìn)行固化。樹脂浸漬成型纖維預(yù)處理首先，將纖維材料進(jìn)行清洗和干燥，以去除表面雜質(zhì)，并提高樹脂的浸潤(rùn)性。樹脂浸漬將纖維材料浸入樹脂中，使樹脂充分浸透纖維，并形成均勻的樹脂涂層。脫氣和固化將浸漬后的纖維材料放入真空室中進(jìn)行脫氣，以去除多余的樹脂和氣泡，并進(jìn)行高溫固化，使樹脂固化成型。后處理固化后的復(fù)合材料需要進(jìn)行切割、打磨等后處理，以獲得所需的形狀和尺寸。真空袋成型工藝1準(zhǔn)備切割、鋪設(shè)、裁剪纖維和樹脂2密封使用真空袋密封模具3抽真空抽真空去除空氣，并施加壓力4固化加熱固化樹脂，形成固體復(fù)合材料真空袋成型是一種常用的復(fù)合材料成型工藝，利用真空壓力來壓縮和固化復(fù)合材料。該工藝適用于各種形狀的復(fù)合材料制品，可以有效地減少氣孔和缺陷，提高制品強(qiáng)度和性能。預(yù)浸料成型1預(yù)浸料準(zhǔn)備使用樹脂浸漬的纖維預(yù)制件2鋪設(shè)預(yù)浸料按照設(shè)計(jì)要求鋪設(shè)3熱壓成型在模具中壓制成型4固化樹脂固化，形成復(fù)合材料預(yù)浸料成型是將預(yù)浸料鋪設(shè)在模具中，然后在熱壓條件下進(jìn)行固化，形成復(fù)合材料的一種工藝。纏繞成型工藝?yán)w維鋪設(shè)纏繞成型工藝?yán)美w維材料，按照預(yù)定的軌跡進(jìn)行纏繞，形成所需的形狀和結(jié)構(gòu)。樹脂浸漬在纏繞過程中，纖維材料會(huì)浸漬在樹脂中，以確保纖維與樹脂之間的良好結(jié)合，形成復(fù)合材料。固化成型樹脂浸漬后的纖維材料，通過加熱或其他固化手段，使樹脂固化，形成堅(jiān)固的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。后處理固化后的復(fù)合材料需要進(jìn)行一些必要的處理，例如修整表面、打磨等，以滿足最終產(chǎn)品的要求。注射成型工藝1材料準(zhǔn)備將樹脂和纖維混合2注射將混合料注入模具3冷卻固化在模具中冷卻固化4脫模從模具中取出制品注射成型是常用的復(fù)合材料成型工藝之一。該工藝通過將熱塑性樹脂或熱固性樹脂與增強(qiáng)纖維混合，然后注入模具中進(jìn)行成型。在模具中冷卻固化后，就可以獲得所需形狀的復(fù)合材料制品。熱壓成型工藝1預(yù)熱和預(yù)壓將預(yù)浸料或?qū)訅喊逯糜谀＞咧?，在模具中進(jìn)行預(yù)熱和預(yù)壓，以確保材料均勻受熱并緊密貼合模具。2加壓成型在預(yù)熱和預(yù)壓的基礎(chǔ)上，施加高壓，使材料在高溫高壓下發(fā)生固化反應(yīng)，形成最終的復(fù)合材料制品。3冷卻降壓固化完成后，緩慢冷卻降壓，并將其從模具中取出，以避免材料出現(xiàn)裂紋或變形。復(fù)合材料的性能特點(diǎn)高強(qiáng)度和高剛度復(fù)合材料通常具有很高的強(qiáng)度和剛度重量比，這使得它們成為航空航天和汽車等領(lǐng)域的理想材料。優(yōu)異的耐腐蝕性復(fù)合材料通常具有良好的耐腐蝕性，可用于各種環(huán)境條件下，例如海水或化學(xué)物質(zhì)暴露的環(huán)境。輕量化復(fù)合材料的密度通常比金屬材料低，這可以減輕重量并提高效率，在航空航天和汽車等領(lǐng)域具有重要意義。良好的熱穩(wěn)定性復(fù)合材料在高溫下可以保持其性能，使其適用于高溫環(huán)境下的應(yīng)用，例如發(fā)動(dòng)機(jī)部件。機(jī)械性能復(fù)合材料的機(jī)械性能取決于其成分，如纖維類型、樹脂類型和層壓結(jié)構(gòu)。這些性能指標(biāo)對(duì)復(fù)合材料的應(yīng)用至關(guān)重要，影響其在各種應(yīng)用中的使用。熱穩(wěn)定性和耐化學(xué)性復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性和耐化學(xué)性取決于其所用的材料種類。例如，玻璃纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料具有良好的耐熱性和抗化學(xué)腐蝕性，而碳纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料則具有更高的熱穩(wěn)定性和抗化學(xué)腐蝕性。復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性和耐化學(xué)性也受其制造工藝的影響。在制造過程中，合適的工藝參數(shù)和控制措施可以提高復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性和耐化學(xué)性。耐疲勞性和抗沖擊性耐疲勞性抗沖擊性承受重復(fù)應(yīng)力，不易斷裂承受突然的沖擊力，不易變形纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的優(yōu)異性能取決于材料的強(qiáng)度和韌性復(fù)合材料的設(shè)計(jì)與應(yīng)用結(jié)構(gòu)優(yōu)化復(fù)合材料輕質(zhì)高強(qiáng)特性，可優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減輕重量，提高效率。性能定制通過調(diào)整材料組成和工藝，定制復(fù)合材料的性能，滿足特定應(yīng)用需求。多元化應(yīng)用復(fù)合材料應(yīng)用范圍廣泛，涵蓋航空航天、汽車、建筑、體育用品等領(lǐng)域。汽車工業(yè)中的應(yīng)用11.輕量化復(fù)合材料重量輕，可降低汽車的油耗，提高燃油效率。22.抗腐蝕復(fù)合材料耐腐蝕性強(qiáng)，可提高汽車的耐久性。33.設(shè)計(jì)靈活復(fù)合材料可塑性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的設(shè)計(jì)，提升汽車的外觀和性能。44.安全性復(fù)合材料的強(qiáng)度高，可提升汽車的安全性。航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用機(jī)身和機(jī)翼復(fù)合材料的輕質(zhì)高強(qiáng)度特性使它們成為飛機(jī)結(jié)構(gòu)的理想選擇。航天器結(jié)構(gòu)復(fù)合材料在火箭、衛(wèi)星和其他航天器中發(fā)揮著重要作用。天線和儀器復(fù)合材料用于制作高精度天線和航空航天儀器。體育用品中的應(yīng)用自行車復(fù)合材料的輕質(zhì)、高強(qiáng)度特性非常適合自行車制造。碳纖維自行車比傳統(tǒng)金屬自行車更輕，性能更好，可以提高騎行效率。網(wǎng)球拍復(fù)合材料網(wǎng)球拍具有良好的強(qiáng)度和彈性，可以提供更精準(zhǔn)的球感和更高的擊球速度。滑雪板復(fù)合材料滑雪板輕便且耐用，可以增強(qiáng)滑雪板的靈活性，提高操控性和速度。建筑工程中的應(yīng)用11.高層建筑復(fù)合材料結(jié)構(gòu)輕巧、抗震性能好，可用于高層建筑的墻體和屋頂，有效降低建筑成本。22.橋梁結(jié)構(gòu)復(fù)合材料具有優(yōu)異的抗疲勞性和耐腐蝕性，可用于橋梁的橋面、橋墩，提高橋梁的使用壽命。33.地下工程復(fù)合材料具有良好的耐水性和耐化學(xué)性，可用于地下工程的隧道襯砌、地下管道，提高工程安全性。44.防火材料復(fù)合材料具有良好的防火性能，可用于建筑物的防火隔斷、防火門窗，提高建筑物的安全等級(jí)。電子電器中的應(yīng)用手機(jī)輕量化和耐用性是手機(jī)的關(guān)鍵需求。復(fù)合材料提供結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐用性，同時(shí)保持輕巧的外觀。筆記本電腦復(fù)合材料外殼提供輕巧和耐用性，同時(shí)還能保護(hù)內(nèi)部電子元件。復(fù)合材料還能用于散熱。電視機(jī)復(fù)合材料的抗沖擊性和耐熱性使它們成為電視機(jī)外殼的理想選擇。它們有助于保護(hù)屏幕免受損壞。復(fù)合材料制品的檢測(cè)無損檢測(cè)確保復(fù)合材料結(jié)構(gòu)完整性，防止?jié)撛诘娜毕?。超聲波檢測(cè)X射線檢測(cè)渦流檢測(cè)力學(xué)性能測(cè)試評(píng)估復(fù)合材料的強(qiáng)度、剛度、韌性等關(guān)鍵性能指標(biāo)。拉伸測(cè)試彎曲測(cè)試沖擊測(cè)試環(huán)境耐久性測(cè)試模擬實(shí)際使用環(huán)境，評(píng)估復(fù)合材料的耐候性、耐腐蝕性和耐高溫性。加速老化測(cè)試鹽霧測(cè)試高溫高濕測(cè)試無損檢測(cè)技術(shù)超聲波檢測(cè)超聲波檢測(cè)是利用超聲波在材料中傳播的特性，通過分析反射波來檢測(cè)材料內(nèi)部缺陷的無損檢測(cè)技術(shù)。超聲波檢測(cè)廣泛應(yīng)用于金屬材料、復(fù)合材料、陶瓷材料等領(lǐng)域。X射線檢測(cè)X射線檢測(cè)是利用X射線穿透材料的特性，通過分析穿透后的X射線圖像來檢測(cè)材料內(nèi)部缺陷的無損檢測(cè)技術(shù)。X射線檢測(cè)主要應(yīng)用于金屬材料、復(fù)合材料、焊接接頭的缺陷檢測(cè)。力學(xué)性能測(cè)試方法拉伸強(qiáng)度測(cè)試測(cè)試材料在拉伸載荷作用下的強(qiáng)度和斷裂韌性，評(píng)估材料的抗拉能力。彎曲強(qiáng)度測(cè)試測(cè)試材料在彎曲載荷作用下的強(qiáng)度和斷裂韌性，評(píng)估材料的抗彎能力。剪切強(qiáng)度測(cè)試測(cè)試材料在剪切載荷作用下的強(qiáng)度和斷裂韌性，評(píng)估材料的抗剪能力。沖擊強(qiáng)度測(cè)試測(cè)試材料在沖擊載荷作用下的斷裂韌性和能量吸收能力，評(píng)估材料的抗沖擊性能。耐候性能測(cè)試11.紫外線老化測(cè)試模擬陽光照射，加速材料老化，評(píng)估顏色變化、強(qiáng)度降低等。22.濕熱循環(huán)測(cè)試模擬高溫高濕環(huán)境，考察材料的尺寸穩(wěn)定性、吸水率變化等。33.雨水沖刷測(cè)試模擬雨水沖刷，評(píng)估材料的耐水性、表面性能變化等。44.凍融循環(huán)測(cè)試模擬冰凍和解凍循環(huán)，考察材料的抗凍融性能、尺寸穩(wěn)定性等。制造缺陷及其影響分層層間粘接不良，導(dǎo)致材料強(qiáng)度降低。空洞樹脂固化過程中形成的空隙，影響力學(xué)性能。裂紋由于應(yīng)力集中或材料缺陷引起的斷裂，影響結(jié)構(gòu)完整性。纖維錯(cuò)位影響材料的力學(xué)性能，可能導(dǎo)致強(qiáng)度下降。復(fù)合材