复件 第7章 复合材料成形.ppt

第7章复合材料成形复合材料:两种或两种以上不同性质的物质组合在一起的新材料。 复合材料成形基础复合是一种包括物理、化学、力学,甚至生物学相互作用的复杂过程。 影响复合材料性能的因素复合材料的性能取决于基体材料性能、增强体特征、组成物比例、界面性质、成形方法和工艺参数等因素。组成物基体材料:形成几何形状并起粘接作用,如:金属、树脂、陶瓷增强材料: 主要用来承受载荷,起提高强度或韧性等作用,如:一维的纤维、二维的片材、三维的颗粒。基体材料性能: 强度、弹性模量、化学稳定性增强体特征: 包括增强体的类型、粗细、强度和弹性模量等。增强纤维越细, 复合材料的强度越高,刚度越大;增强体颗粒细些,增强效果就会好些,颗粒直径一般为 ~ 时增强效果最好。组成物比例及分布等: 增强体在复合材料中的含量、排列方式和方向以及和基体间的界面粘结状况等都直接影响到复合材料的 性能,应进行适当控制。成形方法和工艺参数: 不同的复合材料应选择合适的成形方法和工艺参数(压力、固化温)。 2 复合材料的复合原则为获得最佳的强度、刚度和韧性,纤维增强复合材料的生产应遵循下述原则: : 应具有高强度和高刚度。有时还要求纤维的密度小,耐热性好。应用较多的纤维有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、陶瓷纤维等(2) 基体对纤维应有一定的粘结性能,并能保护纤维表面不受损伤。 (1) 基体应有一定的塑性和韧性,以防纤维断裂时裂纹扩展。?聚合物和金属能较好地满足上述要求。 3 , 以利于载荷由基体向纤维传递,充分发挥纤维的增强作用 、尺寸和分布(1) 纤维的含量: 通常纤维的体积容量越大,增强效果越好。(2) 纤维的尺寸: 纤维的直径越小、越长,增强效果越好。( 3)纤维的分布: 纤维的排列可采用不同方向交叉层叠方式, 以达到多方向的增强效果。 4 ,工艺简单、生产周期短、成本低。由于减少甚至取消了接头,应力集中小、制品质量轻、刚度和耐疲劳性高。 ;并设计合理的排列方向和层数,选用合适的复合工艺和参数,可使制品结构合理、安全可靠,且有较好的经济性,从而为材料和结构实现最优化设计。 复合材料成形的工艺特点原材料到形成制品一般都要经过原材料制取、生产准备、制品成形、固化、脱模和修整、检验等阶段。 复合材料成形方法 5 树脂基复合材料的成形方法树脂基复合材料是以树脂为基体、纤维为增强体复合而成的。 ,直至所需层数,最后进行固化、脱模、修整和检验得到所需制品。特点:设备简单,不受制品尺寸限制,劳动条件差,制品质量不稳定、强度较低。适用于大型制品的小批量、多品种生产。一般用来成形船体、浴盆、波纹瓦、汽车壳体、风机叶片等,是使用最早和目前仍广泛应用的一种成形方法 1-模具 2-脱模剂 3-胶衣层 4-玻璃纤维 5-手动压辊 6-树脂 6 , 将纤维和树脂液同时喷到模具上,再经压实、固化得到制品。通常喷射速率为 2~10kg/min 。优点:喷射法成形为半机械化操作, 生产率高;制品的飞边少,无搭缝; 整体性好。缺点:树脂含量高;制品强度低; 且操作现场粉尘大;工作环境差。 1—模具 2、5—喷嘴 3—纤维 4—切割器 6—手动压辊 7—制品 7 (预浸树脂的纤维或织物) 放到模具内,并在制品上覆盖橡胶袋或塑料袋,将气体压力施加到尚未固化的制品表面使其成形的工艺方法。制品两面都比较平滑,质量好;成形周期短、适应的树脂类型广且制品的形状可较复杂。成本较高,制品尺寸也受到设备的限制。 (1) 真空袋压法 1—真空泵 2、8—坯件 3—柔性膜 4、5—模具 6—压力袋 7—空气压缩机(2) 压力袋压法 8 ,按照一定规律缠绕到芯模上,通过固化、脱模而得到制品的方法。缠绕法目前主要用于缠绕圆柱体、球体等回转体制品,如压力罐、筒,贮罐和火箭发动机壳体等。特点: 制品比强度大、精度高、质量好且易实现自动化生产。但制品轴向难以增强,设备投资较大。 1-芯模 2-树脂 3-辊轮 4-纤维 9 ,通过加热、加压使树脂塑化和熔融流动成形,经固化获得制品。 金属基复合材料的成形方法金属基复合材料是以金属为基体,采用纤维、颗粒等作为增强体经复合而成的。特点:模压法