《复合材料及工艺》复习提纲
复合材料工艺与设备考点整理
复合材料工艺与设备考点整理济南大学复材11081、复合材料广义的定义是什么？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。
2、按照基体不同复合材料怎么分类？树脂基复合材料，无机非金属基复合材料，金属基复合材料3、复合材料性能的主要决定因素有哪些？（1）增强材料的性能、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。
4、复合材料的主要性能特点有哪些？（1）轻质高强（2）可设计性好（3）工艺性能好5、手糊成型工艺的优缺点有哪些？手糊成型工艺的优点：（1）不受尺寸、形状的限制；（2）设备简单、投资少；（3）工艺简单；（4）可在任意部位增补增强材料，易满足产品设计要求；（5）产品树脂含量高，耐腐蚀性能好手糊成型工艺的缺点:（1）生产效率低，劳动强度大，卫生条件差；（2）产品性能稳定性差；（3）产品力学性能较低。
6、简述不饱和聚酯树脂的固化原理。
固化是通过引发剂引发聚酯分子中的双键，与可聚合的乙烯类单体（如苯乙烯）进行游离基共聚反应，使线型的聚酯分子交联成三维网状的体型大分子结构。
7、不饱和聚酯树脂固化有哪几步反应形式？链引发，链增长，链终止8、苯乙烯交联剂的优缺点是什么？•优点：粘度低；与树脂有良好的共混性，能很好的溶解引发剂、促进剂；苯乙烯双键活泼，易于进行共聚反应；价格便宜，材料来源广。
•缺点：沸点较低（145℃），易挥发，有一定毒性，对人体有害。
•用量对性能的影响：苯乙烯用量过多：胶液稀，操作时易流胶；制品固化收缩率大。
苯乙烯用量过小：树脂胶液粘度大，不易使用；同时固化不完全，制品的软化温度低。
用量一般在30～40％。
9、过氧化物引发剂的特性指标有哪几个？具体含义是什么？活性氧含量；临界温度；半衰期活性氧含量：表明可以产生自由基量的指标。
临界温度：是过氧化物具有引发活性的最低温度。
引发剂的临界温度应低于固化温度。
半衰期：在给定的条件下，引发剂分解一半所需时间表明引发剂的反应速度。
复合材料工艺与设备复习
0常用的增强材料0常用的树脂基体（包括热塑性、热固性）0常用的成型工艺典型的液体成型：树脂传递模塑(RTM)、树脂膜渗透（RFI）、VARTM、VARI、SCRIMP、RLI典型的热固性树脂成型：模压、喷射、RTM、RIM、拉挤、缠绕…典型的热塑性成型：挤出、GMT、LFT、注射…0工艺流程及其特点0成型工艺参数及其控制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AS AS树脂，丙烯腈—苯乙烯共聚物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。
高性能：高强度、高模量、耐高温、低密度、轻质高强、力学性能好、耐热性好、介电性能好。
有些热防护功能、透波功能、吸波功能、阻尼功能等。
高性能树脂基复合材料的制备：1）选材好，选用耐热性能、力学性能好的树脂基体；2）选材好，选用力学性能比较好的碳纤维或者高性能的玻璃纤维；3）成型方法要选择合适；4）关键的成型设备要选择好；5）成型工艺控制好，通过优化成型工艺条件，可以大幅提升材料性能。
第三章夹层结构由高强度的蒙皮(表层)与轻质芯材组成的一种结构材料。
弥补玻璃钢弹性模量低、刚度差的不足。
在同样承载能力下，大大减轻结构的自重。
加芯材的目的：维持两面板之间的距离，使夹层面板截面的惯矩和弯曲刚度增大。
优缺点泡沫：质量轻、刚度大、保温隔热性能好、强度不高蜂窝：质量轻、强度大、刚度大//应用：构件尺寸较大、强度要求较高的部件波板：制作简单，节省材料，但不适用于曲面形状的制品，质量轻、刚度大。
第四章模压成型∙什么是模压？将一定量的模压料放入金属对模中，在一定温度、压力作用下，固化成型制品的方法。
加热加压的作用：使模压料塑化、流动，充满空腔，并使树脂发生固化反应模压料的工艺性：流动性、收缩性、压缩性。
复合材料工艺与设备期末重点掌握内容
.2010/2011第二学期重点内容复合材料工艺与设备题型A一．基本概念（10分，每题2分）二．填空（20分，每空1分）三．判断并改正（14分，每题2分）四．简答题（36分，每题6分）五．计算题（10分）六．计算并作图（10分）题型B一．基本概念（10分，每题2分）二．填空（24分，每空1分）三．判断并改正（10分，每题2分）四．简答题（36分，每题6分）五．计算题（10分）六．计算并作图（10分）知识要点一.基本概念（21）复合材料，手糊成型，凝胶时间，RTM成型工艺，液体模塑成型技术，袋压成型，玻璃钢高级模具，喷射成型工艺，热膨胀模塑法，模压成型工艺，増稠剂，结构收缩，内脱模剂，SMC模压料，层压工艺，标准线，缠绕工艺，测地线，转速比，连续成型工艺，“EPF”法。
二．思考题（24）1.画出手糊工艺的流程图。
2.画出RTM成型工艺的流程图。
3.双压力罐供胶式、泵供胶式喷射成型机工作原理。
4.手糊成型所用的胶液中通常有那些辅助材料？它们的作用及用量范围？5.最常见的液体模塑成型技术包括那几种成型方法？各自的原理如何？6.泡沫塑料发泡的方法有几种？各种方法的原理如何？7.模压料的流动性影响因素有那些？如何影响？8.短纤维模压料的三种制备方法有何不同，各自有何特点？9.低收缩添加剂的种类及作用机理如何？10.SMC的组分材料有那些，各自作用如何？11.简述影响增稠效果的因素及其影响规律。
12.简述模压成型工艺中温度制度及其作用。
13.画出层压成型工艺流程图。
14.玻璃胶布制备所用的烘干设备有哪两种形式？它们的温度是怎样分布的？这样的温度分布有什么益处？15.简述层压成型工艺中的压制温度分哪几个阶段各自作用如何？16.玻璃胶布三大质量指标的控制方法如何？17.画出缠绕工艺流程图。
18.在缠绕工艺中，常使用分层固化，那么分层固化有哪些优点？19.在缠绕成型中，纤维缠绕均匀布满芯模表面的条件有那些？20.试分析GRP制品热固化过程，为什么要控制升温速度及恒温和缓慢冷却？21.在缠绕成型时，为什么要采用张力递减制度？22.缠绕工艺中，纤维浸胶装置通常采用哪三种形式？它们是怎样控制玻璃布的胶含量的？23.缠绕工艺线型的种类有几种，各是如何实现等？24.画出“EPF”法工艺流程图。
复合材料原理复习重点
X/Y × Y/Z
= X/Z
2、对于含有 2 中组分的复合材料，其典型的结构 0-3 型、1-3 型、2-3 型、2-2 型和 3-3 型分 别指什么结构？ 见 P8 答：0-3 型指增强体或功能体为弥散、孤立的颗粒状材料，基体为网络体状的连续材料。 1-3 型指增强体或功能体为纤维状材料，基体为网络体状的连续材料。 2-3 型指增强体或功能体为片状材料，基体为网络体状的连续材料。 2-2 型指增强体或功能体、基体均为片状的连续材料。 3-3 型指增强体或功能体、基体为网络体状的连续材料。
化学键理论：偶联剂--架桥剂 内容： 认为： 基体树脂表面的活性官能团与增强体表面的官能团能起化学反应。 因此树脂基体与增强体之间形成化学键的结合， 界面的结合力是主价键力的作用。 偶联剂正 是实现这种化学键结合的架桥剂。 优点： 在偶联剂应用于玻璃纤维复合材料中得到了很好的证明， 也被界面研究 的实验多证实。 不足：聚合物不具备活性基团 不具备与树枝反应的集团，但仍能让偶联剂达到良好处理效果 硅烷偶联剂中双键的作用： 当硅烷偶联剂分子结构带有不饱和双键时， 由于不 饱和双键可与聚酯树脂反应，故提高了聚酯玻璃钢的强度（Br2）---41 页 非树脂基复合材料的基体与界面结构 1.非树脂基复合材料的界面类型 P47 2.非树脂基复合材料的界面结合形式 机械结合 溶解与浸润结合 反应界面结合 为能达到化学相容性，使界面处于稳定状态，可采取的办法： 在复合温度下使其热力学平衡 利用退化反应的化学动能与化学势能相平衡 使特殊表面能的影响最小 控制凝聚作用使总表面能最小 氧化结合 混合结合
复合体系的界面结合特性 1.复合材料界面形成过程： （界面是怎样形成的） 1、.基体与增强材料的接触和浸润过程 2．基体与增强材料通过相互作用使界面固定阶段。 2.按照怎样固化分类：有固化剂引发树脂官能团反应固化 以树脂本身官能团进行反应固化 3.胶束（胶粒） ：密度大 4.胶絮：密度小 5.树脂抑制层：在增强体表面形成的有序树脂胶束层 6.界面区的作用：使基体与增强体结合形成材料整体，并在外力场作用下的应力传递 7.以连续纤维为增强体的树脂基复合材料，增强体沿纤维的轴向是连续的，但其界面的微观 结构与非连续纤维为增强体的复合材料仍是一致的 8.树脂基复合材料的界面结合理论 润湿理论：指出：要使树脂对增强体紧密接触，就必须使树脂对增 强体表面很好地 浸润。 前提条件：液态树脂的表面张力必须低于增强体的临界表面张力。 结合方式：属于机械结合与润湿吸附（范德华力） 。 优点：解释了增强体表面粗化、表面积增加有利于提高与基体树脂界面结合力的事实。 不足：不能解释施用偶联剂后使树脂基复合材料界面粘结强度提高的现象。
复合材料专业复习要点整理-经典汇总
⑶牌号表示法 （4）折算断裂强度 b
Pb A
100 f 0 N
Pb
纱强度低于单丝强度的原因 ⑴测量标距不同 单丝：10mm， 纱：200mm ⑵各单丝准直不一，不可能同时断裂即分批断裂 ⑶加捻-扭转力 捻度 300 时，影响才明显
.布的品种与规格 ⑴品种 按织法（侧面图）：平纹布、斜纹布、缎纹布 单向布、无捻布、方格布、无纺布（无纬布） ⑵主要规格 表 2-7 经纱、纬纱规格 布的织法：平纹、斜纹、缎纹 布的厚度：反映纤维弯曲程度 布经、纬向纱的排列密度 bL、bT ——指 1cm 宽长度上排了多少根合股纱，反映纱的稀密程度 面密度（织物重量）Gf：单位面积的纤维中重量，g/m2； 拉断力 PB：标距 100mm×25mm 宽度，kg。
冷却速度↑—Tg↑—V↑—密度ρ↓ 4 玻纤性质
力学性能：应力应变关系—直线，脆性特征；强度高，模量低；强度受湿 度影响大 Griffith 微裂缝理论 强度的尺寸效应或体积效应 ① 单丝直径 df 越小，强度越大 ②测试标距 l 愈大，强度愈小 ③纤维强度分散性大
热性能：⑴耐热性(好，但高温下强度下降) ⑵导热系数——低，绝热材 料 电性能：⑴电绝缘性好 ρv= 1011 – 1018 欧.厘米含碱量↑——ρv↓（载流子）
型（IM）、高模型（HM）、超高模型（UHM）
(3) 按碳纤维的制造方法不同分
碳纤维（800-1600℃）、石墨纤维（2000-3000℃）、氧化纤维（预氧化丝
200-300℃）、活性碳纤维和气相沉积碳纤维
. 布的断裂强度
牌号表示法
碳纤维
一、分类：
(1)按先驱体纤维原料的不同
聚丙烯腈基碳纤维 PAN-based
沥青基碳纤维 Pitch-based
《复合材料及工艺》复习总结.doc
《复合材料及工艺》复习提纲第一章、绪论1.了解复合材料的定义、分类及应用。
答：（1）定义：由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合阳成的一种多相固体材料。
（2）分类：聚合物基复合材料（PMC）:热固性树脂基、热塑性树脂基、橡胶基金属基复合材料（MMC）：轻金加基、高熔点金属基、金加间化合物基陶瓷基复合材料（CMC）：高温陶瓷基、玻璃基、玻璃陶瓷基水泥基复合材料（CeMC）碳基体复合材料（C/C）按功能分：结构复合材料和功能复合材料（3）应用：航空航天，一般工业（汽车、化工、建筑、机械、船舶等），体育用品，生物医学，其他。
2.FRP、GFRP、FRTP各代表什么意思。
答：FRP： fiber reinforced plastics,纤维增强塑料；GFRP： glass fiber reinforced plastics,玻璃纤维增强幫料；FRTP： fiber reinforced thermal plastics,纤维增强热塑性塑料。
3.什么是ACM?其判据是什么？答：ACM： advanced composite materials,先进复合材料。
先进复合材料是以碳纤维、硼纤维、芳纶纤维作为增强体，具有高的比强度、比模虽:、剪切强度和剪切模量、高温性能、耐热性的复合材料。
判断依据：比强度=强度/材料密度比强度2（4X106cm）单位量纲（cm）比模量=模量/材料密度比模量$（4X108cm）单位量纲（cm）第二章、复合材料理论基础1.（1）复合材料中增强体的作用是什么？常见的增强体有哪些（至少列出6种）？答：增强体是指在复合材料屮骑着增加强度、改善性能作用的组分。
复合材料屮增强体主要分为：纤维、晶须和颗粒等。
纤维增强体可分为：无机纤维和有机纤维无机纤维（玻璃纤维、碳纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、硼纤维）有机纤维（芳纶纤维、尼龙纤维、聚烯坯纤维）（2）最常见的玻纤是什么？其网络结构假说赋予它什么特性？答：无碱玻纤（E-玻纤）结构假说：微品结构假说和网络结构假说。
复合材料复习提纲
聚合物基复合材料复习总结UD : unidirectional 单向性的Quas-isotropic准各向同性的Cure固化precure 预固化stiffness 刚度stre ngth 强度toughness韧性ILSS层间剪切强度CTE 热膨胀系数(coefficient of thermal expansion)carbon fiber 碳纤维VGCF 气相生长碳纤维(vapor-phase growth)SNCB气相生长纳米碳纤维CNT碳纳米管(carbon nanotub© sizi ng上浆Torayca日本东丽台塑Tairyfil 三菱树脂DialeadPCF:沥青基碳纤维(pitched-based carbon fibe)Glass fiber玻璃纤维C-GF:耐化学腐蚀玻璃纤维A-GF:普通玻纤D-GF:低介玻纤，雷达罩材料E-GF：电工用玻纤(碱金属含量＜1%S-GF高强M-GF高模AF:芳纶纤维(Aramid fiberPPTA:聚对苯二甲酰对苯二胺poly-p-phenylene terephthamide对位芳酰胺纤维Kevlar) PMIA :间位芳酰胺纤维(代表Nomex)DuPo nt杜邦Boron Fiber 硼纤维Alumina Fiber氧化铝纤维Basalt Fiber玄武岩纤维UHMWPE Fiber(ultrahigh molecular weight polyethyle ne)超高分子量聚乙烯纤维BMI :双马来酰亚胺树脂curing age nt固化剂PEEK:聚醚醚酮树脂PEK :聚醚酮树脂PES:聚醚砜树脂PEI :聚醚酰亚胺树脂PPS:聚苯硫醚树脂Epoxy resi n 环氧树脂Un saturated polyester res inTETA:三乙烯四胺(triethylene tetramineDDS:二氨基二苯基砜(diaminodiphenyl sulfone) ；DDM 二氨基二苯基甲烷Vi nyl ester resi n:乙烯基环氧树脂Phe nolic res in 酚醛树脂Prepreg 预浸料uni directi onal prepreg 单向预浸料Pot life 适用期（树脂）workinglife（纤维）Shelf life储存期Res in flowability 树脂流动度Lay Up铺贴Gel time凝胶时间Tack粘性drape铺覆性resi n con te nt树脂含量Fiber areal density 纤维面密度volatile content 挥发分含量Separati on film 分离膜Hon eycomb san dwich con structi on 蜂窝夹心结构In frared spectroscopy 红外光谱ATL: Automated tape-laying自动铺带法（CATL曲面铺带；FATL平面铺带）AFP:纤维自动铺放技术Automated fiber placement Pultrusio n拉挤成型OoA:非热压罐成型工艺out of autoclaveAllowables 许用值design Allowables 设计许用值Robust ness 鲁棒性BVID目视勉强可检ISO国际标准ASTM美国标准HB中国航空标准JC中国建筑材料工业部标准FTIR-ATR傅里叶变换衰减全反射红外光谱法1. 碳纤维PAN 一般采用湿法纺丝？因为干纺生产的纤维中溶剂不易洗净，在预氧化及碳化的过程将会由于残留溶剂的挥发或者分解而造成纤维粘结，产生缺陷。
复合材料复习
复合材料复习一，填空1、陶瓷基复合材料的成型方法有模压成型、等静压成型、热压铸成型、挤压成型、轧模成型、流延法成型、注射成型、直接凝固成型。
2、碳/碳复合材料的制备工艺有CVD法、液态浸渍法。
3、纳米粉体的物理制备方法有惰性气体冷凝法、高能球磨法、干式冲击法、共混法、异相凝聚法和高温蒸发法。
4、碳化硅纤维制备方法有化学气相沉积法、先驱体法。
5、氧化铝连续纤维制备方法有烧结法、先驱体法、熔融纺丝法。
6、按照制取碳纤维的原丝分类，碳纤维可分为聚丙烯腈基碳纤维、黏胶基碳纤维、沥青基碳纤维、木质素纤维基碳纤维。
7、金属基复合材料的界面进行优化和设计的途径有：①增强剂的表面改性处理②金属基体改性（添加微量合金元素）③改善增强剂与基体的润湿性8、聚合物改性混凝土的三种主要形式：①聚合物浸渍混凝土②聚合物混凝土③聚合物水泥混凝土9、界面结合强度的测定方法有①三点弯曲法②Iosipescu 剪切试验法③单纤维实验法④声发射法。
10、按照增强体的种类可以将水泥基复合材料分为混凝土、纤维增强水泥基复合材料、聚合物水泥基复合材料等。
11、从基体和分散相的粒径大小关系可将纳米复合材料分为纳米-纳米复合材料、纳米-微米复合材料。
12、聚合物基复合材料成型过程为①赋形②浸渍③固化二，简答1、什么是复合材料？简述复合材料的特点及各组成相的作用。
复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。
复合材料的特点：①复合材料的比强度、比刚度较高②复合材料的力学性能可以设计③复合材料的抗疲劳性能、减震性能良好④复合材料通常都耐高温在复合材料中，通常有一相为连续相，称为基体；另一相为分散相，称为增强体。
基体的作用主要是利用其粘附特性，固定和粘附增强体，并传递载荷到增强体上；另一作用是保护增强体在加工和使用过程中免受环境因素的损伤。
增强体主要用来承受载荷。
2、复合材料的增强体有哪些？具有哪些特点？增强体主要有高性能的纤维、晶须、金属丝、片状物和颗粒等。
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《复合材料及工艺》复习提纲
第一章、绪论
1.了解复合材料的定义、分类及应用。
2.FRP、GFRP、FRTP各代表什么意思。
3.什么是ACM？其判据是什么？
第二章、复合材料理论基础
1.复合材料中增强体的作用是什么？常见的增强体有哪些（至少列出6种）？
最常见的玻纤是什么？其网络结构假说赋予它什么特性？
碳纤维的特性是什么？按原料分碳纤维的主要种类包括什么？描述某一种碳纤维的制备工艺。
常见有机纤维增强体包括什么？其特性是什么？
BF和SiC纤维的特性分别是什么？
成纤工艺包括干法纺丝、湿法纺丝、干湿法纺丝、熔融纺丝、化学气相沉积（CVD）工艺等。
给出常见增强体所用的成纤工艺。
2.复合材料中基体的作用是什么？常见的基体有哪些（至少列出6种）？
热固性树脂与热塑性树脂有何优缺点？
常用金属基体按使用温度通常如何划分？
微晶玻璃（玻璃陶瓷）有何特点？LAS和MAS各代表什么？氧化物陶瓷材料有哪些？突出特性是什么？非氧化物陶瓷材料有哪些？其特性是什么？
采用浸渍法制备碳质基体时，树脂或者沥青的选用标准是什么？如采用CVD 工艺，如何控制扩散速率和沉积速率的关系？
制备高性能混凝土需要控制的配比有哪些？各个配比影响其什么性能？
3.复合效应分为线性效应和非线性效应。
混合定律属于那种效应？其使用前提是什么？根据组元的性能和含量计算出复合材料的性能。
什么是临界纤维长度？如何计算？根据所用纤维长度判断出复合材料的失效方式以及用SEM观察到现象是什么。
4.常用测定界面粘接强度的方法是什么？观察其断裂形貌用什么手段？如何提高增强体和基体间的界面性能？
5.复合材料的性能可以根据混合定律进行估算；内部结构缺陷可以在不破坏制件的前提下，采用非破坏可靠性评价又称无损检测评估（NDE）进行表征。
第三章、复合材料分论
1.PMC的成型工艺有哪些？（至少列出6种，并能具体描述出至少3种工艺过程）SMC、GMT、预混料、预浸料各代表什么。
2.MMC的成型工艺有哪些？（至少列出4种，并能具体描述至少2种工艺过程）
3.CMC（陶瓷基复合材料）成型工艺有哪些？（至少列出3种，并能具体描述至少1种工艺过程）
CM(陶瓷基体)、FRC(纤维增强陶瓷)、PRC(颗粒增强陶瓷)三种材料的力学行为曲线有何不同？原因所在？不同形态增强体的增韧机理分别是什么？
4.C/C成型工艺有哪些？（至少列出2种，并能具体描述至少1种工艺过程）
C/C抗氧化防护的原理是什么？有哪些防护措施？用于抗氧化物涂层的物质是什么？选择涂层时需要考量哪些方面？给出高下抗氧化复合涂层的示意图并给出原因所在。
5.CeMC（水泥基复合材料）的成型工艺有哪些（至少列出2种）？
第四章：复合材料专题
1.复合材料低成本制备技术有哪些？复合材料发展的趋势如何？
2.什么是纳米复合材料？其制备工艺有哪些？OINC、PLS分别是什么意思？如何制备？
3.仿生复合材料的主要内容是什么？依据仿生原理，采用何种形式的增强体可以同时提高材料的强度与韧性？
4.什么是智能复合材料？与机敏复合材料的区别所在？通常包括哪些器件？能够给出智能复合材料的实例，并能描述其功能实现过程。
5.什么是绿色复合材料？评价复合材料与环境负载关系的LCA是什么意思？复合材料的回收和利用途径有哪些？
第五章：结语
根据所学知识，完成某一应用领域复合材料构件设计，包括：
增强体材料及其选用原因；
基体材料及其选用原因；
成型工艺及其成型步骤；
改善界面性能的方法；
废弃物的回收与利用。