复合材料工艺及设备

复合材料工艺及设备刘雄亚谢怀勤主编武汉工业大学出版社课件1.1复材发展的概况第一章绪论第一章绪论1.1复材发展的概况说明：复合材料（CompositeMaterials），以下简称CM一、CM的定义（各教科书说法不同，意见基本一致，没有完全统一的说法）广义的定义：CM是指由两种或两种以上的不同材料，通过一定的工艺复合而成的，性能优于原单一材料的多相固体材料。课件1.1复材发展的概况第一章绪论注意：所研究的CM与化合材料、混合材料的区别。•主要体现在：•多相体系和复合效果是复合材料区别于传统的“混合材料”和“化合材料”的两大特征。•举例：砂子与石子混合，合金或高分子聚合物•狭义定义：•（通常研究的内容：）用纤维增强树脂、金属、无机非金属材料所得的多相固体材料。•由此可以得出：CM=增强材料＋基体材料课件1.1复材发展的概况第一章绪论•由于增强材料和基体材料的不同，因此决定了复合材料的品种和性能的千变万化。•复合材料的分类：•金属基复合材料•按基体材料不同可分为：••树脂基复合材料•理论上形成比较完整体系的是树脂基复合材料无机非金属复合材料课件1.1复材发展的概况第一章绪论•在学习本课程之前，先了解一下本课程中常用的一些代号。•CM复合材料•FRP纤维增强塑料•FRTP纤维增强热塑性塑料•SMC片状模塑料•DMC团状模塑料•BMC块状模塑料•RTM树脂传递模塑•RIM反应注射模塑•RRIM增强反应注射模塑•GMT热塑性片状模塑料•ASAS树脂，丙烯腈—苯乙烯共聚物课件1.1复材发展的概况第一章绪论二、CM的发展历程•概况•1、国外复合材料的发展•二十世纪40年代，在美国首先出现了手糊工艺（雷达罩、飞机油箱、汽车外壳、飞机机身、机翼）•60年代，缠绕工艺、喷射成型、SMC、拉挤成型工艺、透明玻璃钢。•70年代，RIM及RRIM，热塑性片状模塑料•80年代，离心浇铸工艺课件1.1复材发展的概况第一章绪论•复合材料在国民经济建设和国防建设的各个领域中发挥的重要作用。例如P3，1～9•复合材料在汽车、建筑、造船工业中玻璃钢用量情况见P4，表1-4。•（2）我国复合材料发展概况•1958年手糊•1962年喷射成型及蜂窝成型•1972年武工大、华东化工、哈建工成立专业•1975年玻璃钢学会玻璃钢/复合材料•1980年复合材料学会复合材料学报（北航）课件1.1复材发展的概况第一章绪论•71年以前主要是军工产品，以后开始转向民用品。主要用于建筑、化工、轻工、交通、造船等工业。•无机非金属复合材料的发展状况见P5•另外，植物纤维增强的复合材料，近些年来有了较快的发展：如纸面石膏板，植纤石膏板，水泥板等。•作业：1、复合材料广义的定义是什么？•2、按照基体不同复合材料怎么分类？课件1.2CM的基本性能第一章绪论•1.2CM的基本性能•1.2.1CM的基本性能主要取决于3个方面：•1、增强材的性能、含量及分布情况•2、基体材料的性能及含量•3、界面的结合情况•燃烧性能主要取决于2、3•力学性能主要取决于1、2、3•导热、电、耐腐蚀等性能主要取决于2、3课件1.2CM的基本性能第一章绪论1.2.2CM的主要性能特点：1、轻质高强是CM最突出、重要的特点，也是研究最多的特点。可以用比强度（强度/密度），比弹性模量（弹性模量/密度）来定量描述。材料名称比强度比模量钢0.130.27铝0.170.26玻纤/聚酯CM0.530.21碳纤/环氧CM1.030.21课件1.2CM的基本性能第一章绪论•2、可设计性好是复合材料区别于传统材料的根本特点之一。•可设计性是指：设计人员可根据所需制品对力学及其它性能的要求，对结构设计的同时对材料本身进行设计。具体体现在以下两个方面：•力学设计——给制品一定的强度和刚度•功能设计——给制品除力学性能外的其他性能例如：化工厂的天窗正是由于复合材料的可设计性，我们可以根据制品的需要重点设计某一种或几种物理性能，一些不需要的性能可以不去考虑，从而降低总成本。课件1.2CM的基本性能第一章绪论3、工艺性能好复合材料的工艺性能十分优越，其成型方法多种多样，成型条件机动灵活。•以上三点是复合材料通有的特性。具体到玻璃纤维增强树脂基复合材料，还具有以下特性：4、热性能好导热系数小，是金属材料1/100～1/1000；特殊类型的玻璃钢可耐瞬时高温。5、耐腐蚀性能好可以耐酸、碱、盐的腐蚀、海水、微生物腐蚀，适合于制作化工管道、储罐、船舶等。课件第一章绪论6、电性能好a、电绝缘性能好，不受电磁作用；b、微波穿透性好；c、可制作成不带静电的制品。7、其它特点：耐候性、耐疲劳性、耐冲击性、耐蠕变性，透光性等。作业：1、复合材料性能的主要决定因素有哪些？2、复合材料的主要性能特点有哪些？1.2CM的基本性能课件第一章绪论1.2.3树脂基CM的缺点：一般情况下1）、弹性模量低比钢材小10倍2）、长期耐热性差3）、易老化4）、表面硬度低、耐磨性差也有特殊情况，例如聚氨脂弹性体复合材料耐磨性能好。•复合材料的成本情况：水泥、石膏基CM树脂基CM金属基CM陶瓷基CM1.2CM的基本性能课件1.3CM的成型工艺第一章绪论1.3CM的成型工艺（树脂基）•目前在生产上经常采用的成型方法有16种：•1、手糊成型——湿法铺层成型•2、夹层结构成型（手糊法、机械法）•3、模压成型•4、层压成型•5、缠绕成型•6、拉挤成型•7、注射成型•8、喷射成型•9、真空袋压力成型课件第一章绪论•10、压力袋成型•11、树脂注射和树脂传递模塑成型•12、卷制成型•13、真空辅助注射成型•14、离心浇铸成型•15、片状（团状）模塑成型•16、连续板材成型目前我国还是以手糊成型为主，在树脂基复合材料中约占80%。1.3CM的成型工艺课件第一章绪论•1.4成型工艺的选择原则P7主要考虑制品的性能要求和经济性。主要成型工艺比较见表1-7，成型方法的技术经济比较见表1-8。1.3CM的成型工艺