复合材料的制备方法与工艺(1-1).
复合材料成型工艺
树脂基复合材料成型工艺介绍（1）：模压成型工艺模压成型工艺是复合材料生产中最古老而又富有无限活力的一种成型方法。
它是将一定量的预混料或预浸料加入金属对模内，经加热、加压固化成型的方法。
模压成型工艺的主要优点：①生产效率高，便于实现专业化和自动化生产；②产品尺寸精度高，重复性好；③表面光洁，无需二次修饰；④能一次成型结构复杂的制品；⑤因为批量生产，价格相对低廉。
模压成型的不足之处在于模具制造复杂，投资较大，加上受压机限制，最适合于批量生产中小型复合材料制品。
随着金属加工技术、压机制造水平及合成树脂工艺性能的不断改进和发展，压机吨位和台面尺寸不断增大，模压料的成型温度和压力也相对降低，使得模压成型制品的尺寸逐步向大型化发展，目前已能生产大型汽车部件、浴盆、整体卫生间组件等。
模压成型工艺按增强材料物态和模压料品种可分为如下几种：①纤维料模压法是将经预混或预浸的纤维状模压料，投入到金属模具内，在一定的温度和压力下成型复合材料制品的方法。
该方法简便易行，用途广泛。
根据具体操作上的不同，有预混料模压和预浸料模压法。
②碎布料模压法将浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物，如麻布、有机纤维布、石棉布或棉布等的边角料切成碎块，然后在金属模具中加温加压成型复合材料制品。
③织物模压法将预先织成所需形状的两维或三维织物浸渍树脂胶液，然后放入金属模具中加热加压成型为复合材料制品。
④层压模压法将预浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物，裁剪成所需的形状，然后在金属模具中经加温或加压成型复合材料制品。
⑤缠绕模压法将预浸过树脂胶液的连续纤维或布（带），通过专用缠绕机提供一定的张力和温度，缠在芯模上，再放入模具中进行加温加压成型复合材料制品。
⑥片状塑料（SMC）模压法将SMC片材按制品尺寸、形状、厚度等要求裁剪下料，然后将多层片材叠合后放入金属模具中加热加压成型制品。
⑦预成型坯料模压法先将短切纤维制成品形状和尺寸相似的预成型坯料，将其放入金属模具中，然后向模具中注入配制好的粘结剂（树脂混合物），在一定的温度和压力下成型。
复合材料的制备方法与工艺(1-1)
预成形体的制造技术
（1）缝合技术
采用高性能纤维和工业用缝合机将多层二维纤维 织物缝合在一起， 织物缝合在一起，经复合固化而成的纺织复合材 料。 美国的NASA。 美国的NASA。 复合材料机翼，28m长的蒙皮复合材料预成形体 长的蒙皮复合材料预成形体。 复合材料机翼，28m长的蒙皮复合材料预成形体。 缝合超过25mm厚的碳纤维层，缝合速度3000针 缝合超过25mm厚的碳纤维层，缝合速度3000针/ 厚的碳纤维层 分。 相对于同样的铝合金零件重量减少25%， 相对于同样的铝合金零件重量减少25%，成本降 20%。 低20%。
（5） 自动铺放技术
该技术在现代飞机上已经获得广泛应用，并 该技术在现代飞机上已经获得广泛应用， 取得了巨大进展。现有的自动铺叠技术已经 取得了巨大进展。 在速度和准确度上有很大增长，而且计算机 在速度和准确度上有很大增长， 技术对它产生了很大影响，铺叠面积也有所 技术对它产生了很大影响， 增长透用) 长纤维的编织(树脂基复合材料的压挤渗透用)
汽车储气罐
门型纤维编织成形机
碳纤维强化网球拍的成形装置
Beech Starship飞机 飞机 翅膀的成型中使用 高压) 的autoclave (高压 高压 成形
（3） 三维机织
是一种高级纺织复合材料。 是一种高级纺织复合材料。 纺织异型整体织物，如T形、U形、工形、 工形、 纺织异型整体织物， 十字形等型材和圆管等， 十字形等型材和圆管等，还可以创造出许多 新的复杂形状织物。 新的复杂形状织物。
（4） 编织
编织是一种基本的纺织工艺， 编织是一种基本的纺织工艺，能够使两条以 上纱线在斜向或纵向互相交织形成整体结构 的预成形体。这种工艺通常能够制造出复杂 的预成形体。 形状的预成形体，但其尺寸受设备和纱线尺 形状的预成形体， 寸的限制。该工艺技术一般分为两类， 寸的限制。该工艺技术一般分为两类，一类 的二维编织工艺，另一类是三维编织工艺。 的二维编织工艺，另一类是三维编织工艺。
一种硅碳复合材料及其制备方法和应用
一种硅碳复合材料及其制备方法和应用
硅碳复合材料是一种由硅和碳组成的材料，具有硅和碳两种组分的优点和特性。
其制备方法可以有多种途径，下面介绍一种常用的制备方法：
1. 原料准备：将高纯度的硅和碳材料准备好，分别研磨成细粉末，并进行筛选以去除杂质。
2. 混合制备：将硅粉和碳粉按一定比例混合均匀，可以在干燥的条件下进行，以减少氧气的影响。
3. 压制成型：将混合材料置于模具中，利用高压将其压制成固体坯料。
4. 烧结：将压制成型的坯料置于高温烧结炉中，经过一定的温度和时间，使其烧结成硅碳复合材料。
烧结过程中碳和硅会发生共烧反应，生成硅碳化合物，进一步增强材料的性能。
5. 加工和表面处理：经过烧结后的硅碳复合材料可以进行后续的加工和表面处理，如切割、打磨、腐蚀等，以达到所需的形状和表面质量。
硅碳复合材料具有优异的性能和广泛的应用领域，以下是一些常见的应用：
1. 导电材料：硅碳复合材料具有优异的导电性能，可用于制备电极材料、电池极板等。
2. 陶瓷增强材料：硅碳复合材料可以作为陶瓷增强材料，用于提高陶瓷的机械强度和韧性。
3. 碳纤维复合材料：硅碳复合材料可以与碳纤维等复合，用于制备轻质、高强度的结构材料，如飞机零件、汽车零件等。
4. 密封材料：硅碳复合材料具有较好的气密性和耐腐蚀性，可用于制备密封件、阀门等。
5. 热管理材料：硅碳复合材料具有较高的热导性能和抗热冲击性能，可用于制备散热器、热沉等。
总之，硅碳复合材料具有很高的应用潜力，可以在多个领域发挥重要作用。
随着材料制备和应用技术的不断进步，硅碳复合材料的性能和应用范围将得到进一步拓展和提升。
复合材料的制备方法
树脂传递模塑成型—优缺点
• 优点 • 1） 制品纤维含量可较高，未被树脂浸的部分非常少； • 2） 闭模成型，生产环境好； • 3） 劳动强度较低，对工人技术熟练程度的要求也比手糊与喷射成
型低； • 4） 制品两面光，可作有表面胶衣的制品，精度也比较高； • 5） 成型周期较短； • 6） 产品可大型化； • 7） 强度可按设计要求具有方向性； • 8） 可与芯材、嵌件一体成型 • 9） 相对注射设备与模具成本较低。 • 缺点 • 1） 不宜制作较小产品 • 2） 因要承压，故模具较手糊与喷射工艺用的模具要重和复杂，价
聚酯树脂 加热
固化
切
喷
引发剂 静态混合
割 喷
射 成
辊压
枪
型
促进剂
喷射成型工艺流程图
喷射工艺参数选择
• ①树脂含量 喷射成型的制品中，树脂含量 控制在60%左右。
• ②喷雾压力当树脂粘度为0.2Pa·s，树脂罐 压力为～时，雾化压力为～，方能保证组 分混合均匀
• ③喷枪夹角不同夹角喷出来的树脂混合交 距不同，一般选用20°夹角，喷枪与模具 的距离为350～400mm。改变距离，要高 速喷枪夹角，保证各组分在靠近模具表面 处交集混合，防止胶液飞失。
第二阶段-中间保温阶段
• 这一阶段的作用是使胶布在较低的反应速 度下进行固化。保温过程中应密切注意树 脂的流胶情况。当流出的树脂已经凝胶， 不能拉成细丝时，应立即加全压。
第三阶段-升温阶段
目的在于提高反应温度，加快固化速度。 此时，升温速度不能过快，否则会引起 暴聚，使固化反应放热过于集中，导致 材料层间分层。
复合材料制备工艺
3. 层压成型工艺
层压成型工艺，是把一定层数的浸胶布(纸) 叠在一起，送入多层液压机，在一定的温度和压 力下压制成板材的工艺。
层压成型工艺属于干法压力成型范畴，是复 合材料的一种主要成型工艺。
层压成型工艺生产的制品包括各种 绝缘材料板、人造木板、塑料贴面板、 覆铜箔层压板等。
复合材料层压板的生产工艺流程如下
增强材料 热固性树脂
浸胶
胶布
裁
剪
热
脱
切
产
叠
压
模
边
品
合
层压板的生产工艺流程
层压成型工艺的优点是制品表面光洁、 质量较好且稳定以及生产效率较高。
层压成型工艺的缺点是只能生产板材， 且产品的尺寸大小受设备的限制。
4．喷射成型工艺
将分别混有促进剂和引发剂的不饱和聚 酯树脂从喷枪两侧（或在喷枪内混合）喷 出，同时将玻璃纤维无捻粗纱用切割机切 断并由喷枪中心喷出，与树脂一起均匀沉 积到模具上。
对于颗粒弥散型陶瓷基复合材料， 主要采用传统的烧结工艺，包括常压烧 结、热压烧结或热等静压烧结。
此外，一些新开发的工艺如固相反 应烧结、高聚物先驱体热解、CVＤ、溶 胶—凝胶、直接氧化沉积等也可用于颗 粒弥散型陶瓷基复合材料的制备。
晶须补强陶瓷基复合材料的制备方法：
将晶须在液体介质中经机械或超声分散， 再与陶瓷基体粉末均匀混合，制成一定形状 的坯件，烘干后热压或热等静压烧结。
手糊成型工艺优点
①不受产品尺寸和形状限制，适宜尺寸 大、批量小、形状复杂产品的生产；
②设备简单、投资少、设备折旧费低。
③工艺简单； ④易于满足产品设计要求，可以在 产品不同部位任意增补增强材料 ⑤制品树脂含量较高，耐腐蚀性好。
钢铝复合材料的制备方法及应用
钢铝复合材料的制备方法及应用一、钢铝复合材料的概述钢铝复合材料是以钢和铝为基础材料，使用特定的工艺制作而成的一种新型材料。
由于钢和铝在基本性质上存在显著的差异，因此钢铝复合材料可以针对特定的应用领域展现出更佳的特性和优势。
早期的钢铝复合材料主要是通过加热、轧制等传统方法获得，但由于制备难度大、产品质量不稳定等问题，近年来有了新的制备方法的应用。
二、制备钢铝复合材料的方法1.爆炸焊接法。
该方法是通过在钢和铝之间设置爆炸炸药，使其在瞬间爆炸，产生极高温度和压力，从而使两种金属快速融合在一起。
这种方法制备的钢铝复合材料具有优异的界面连接性和机械性能，但要求较高的精度和技术，并且爆炸物质或其副产物的应用使得该方法面临很大的安全问题。
2. 热轧法。
该方法是将钢和铝在一定的温度和压力条件下，在热轧机上进行轧制。
将两种金属通过不断地热轧、冷却而实现密切结合，最终制备成钢铝复合材料。
该方法制备的钢铝复合材料质量较为稳定，产品性能良好，但对于用于构造材料的复合材料需要满足较高的技术条件。
3. 惯性摩擦焊接法。
此方法是利用惯性力和机械能等原理，通过转子和板材的摩擦热来使钢和铝连接成一体，从而制备成钢铝复合材料。
这种方法制备的产品密合性能较高，在机械、汽车、航空航天领域有着广泛应用。
4. 激光焊接法。
激光焊接法是利用激光的能量在钢和铝之间产生融合，从而完成钢铝复合材料的制备。
该方法具有高精度、快速率和无污染等优点，但需要较高的设备投资和技术要求。
三、钢铝复合材料的应用1. 用于轻量化汽车。
钢铝复合材料在汽车制造领域应用广泛，由于其密封性和机械性能能和铝合金相匹配，正逐渐被赋予在汽车体结构、车门、车灯及车轮等方面的广泛应用，不仅提高整车的刚性，还能达到车重减轻及良好的乘坐舒适度的目的。
2. 用于建筑材料。
由于该材料的高强度、低成本和良好的防腐性能，因此在建筑材料中可广泛应用于屋面、墙壁、悬挑天花板、幕墙等各种建筑结构中，以提高建筑材料质量和构造的使用效果。
铝基复合材料制备方法
一、电沉积方法
可制备高密度、无孔洞、组织可控的纳米复合材料， 同时电沉积是一种基本上在室温下进行的工艺， 工艺过程投资少， 成本低。金属基复合材料（MMCs) 的增强体中以 SiC 的使用量最大 ， 其次是Al2O3。
选自《Al2O3颗粒增强 Ni-Mn 纳米复合材料的超塑性王国峰1, 夏伟宁2, 张凯锋1》
sPD工艺与其它的纳米材料制备技术，快速凝固法及球磨法等相比较而言最突出的优点在于粉末压实的同时晶粒显著细化，为直接从微米量级铝粉末得到块体纳米相增强铝基复合材料提供了可能性。利用sPD工艺可以制备出无残留空洞和杂质且粒度可控性好的块体纳米相增强铝基复合材料〕
Alexandrov等“9」利用SPTS压实微米级的铝和纳米级的陶瓷混合粉末制备出相对密度大于98%的A1一5% AlzO3;的高强度、高热稳定性的纳米相增强铝基复合材料，力学性能测试结果表明，在A1一5% AIzO复合材料样品中发现了超塑性现象(400 0C、塑性应变率为10一“s一’的拉伸实验显示，样品失效前的延伸率几乎高达200%，塑性应变率灵敏度为0.35)。
十二、自生反应法
自生复合材料主要是利用金属凝固过程中的相变规律在材料中形成具有一定方向性排列的第二相(增强相)粒子，达到增强的目的。这种材料各向异性，其制备过程一般要用定向凝固，因而制造工艺比较复杂。
铝块在中频感应炉内被熔炼，在磁场力的作用下，使铝液在熔炉内形成有规律的运动，从而达到对铝溶液的无接触搅拌}“]，其感应加热原理如图1所小.
机械搅拌技术的基本原理是将颗粒增强物直接加入到熔融的铝合金熔体中，通过一定机械方式的搅拌，使颗粒分散在铝合金熔体中，复合成颗粒增强铝基复合材料熔体.
十一、铸造法工艺
六、大塑性变形法
纳米复合材料的制备与性能调控方法详解
纳米复合材料的制备与性能调控方法详解纳米复合材料作为一类重要的材料，因其独特的性能和广泛的应用领域，受到了广泛的关注和研究。
它由一种或多种纳米颗粒或者纳米结构与基体材料组合而成，具有优异的力学、电学、热学和光学等性能。
本文将详细介绍纳米复合材料的制备方法与性能调控方法。
一、纳米复合材料的制备方法1. 溶液法制备：溶液法是一种常用的制备纳米复合材料的方法。
该方法将纳米粒子或者纳米结构溶于溶剂中，并将基体材料溶解或者悬浮在溶液中，然后经过混合、沉淀、干燥等工艺步骤，最终得到纳米复合材料。
溶液法制备的纳米复合材料一般具有较好的分散性和均匀性，但是工艺复杂、成本较高。
2. 气相沉积法制备：气相沉积法是一种将气体在高温、高压条件下分解产生纳米颗粒或者纳米结构，并将其与基体材料进行反应形成纳米复合材料的方法。
该方法具有制备高纯度纳米复合材料、控制纳米粒子尺寸和形貌的优势，但是设备复杂，工艺要求高。
3. 真空热蒸发法制备：真空热蒸发法是一种将纳米粒子或者纳米结构在真空条件下蒸发，并沉积在基体材料上形成纳米复合材料的方法。
该方法具有制备高密度纳米复合材料、控制纳米颗粒分布的优势，但是需要高真空设备和对材料的热稳定性要求高。
二、纳米复合材料的性能调控方法1. 界面调控：纳米复合材料中纳米颗粒与基体之间的界面对材料的性能具有重要影响。
通过控制界面的结合强度和结晶度，可以有效调控纳米复合材料的力学性能和导电性能等。
常用的界面调控方法包括防蚀处理、界面改性和化学结合等。
2. 纳米颗粒尺寸调控：纳米颗粒的尺寸对纳米复合材料的性能有很大影响。
通过调节纳米颗粒的尺寸和分布，可以改变材料的电学、光学、磁学等性能。
常见的尺寸调控方法包括溶剂控制成核、溶液浓度控制和反应条件调控等。
3. 组分调控：纳米复合材料由不同组分的纳米颗粒或者纳米结构与基体材料组成，通过调控组分的比例和配比，可以改变纳米复合材料的化学和物理性质。
常见的组分调控方法包括混合物质的选择、添加剂的引入和材料配比的调整等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
压力熔浸与无压 熔浸 搅拌铸造 喷射沉积成形 定向凝固共晶 热喷射
定向氧化 定向凝固共晶 利用有机聚合物 的合成
固相工艺
气相工艺
粉末冶金（热压、 粉体烧结 机械合金化、SPS） 反应成形 合金箔扩散键合 拉拔等机加工成 形 PVD（物理气相 沉积） CVD（化学气相 沉积） CVI（化学气相 渗透）
拉挤成型工艺是将浸渍树脂胶液的连续玻璃纤维 束、带或布等，在牵引力的作用下，通过挤压模 具成型、固化，连续不断地生产长度不限的玻璃 钢型材。 优点是：生产过程完全实现自动化控制，生产效 率高；纤维含量高，浸胶在张力下进行，能充分 发挥增强材料的作用，产品强度高；制品纵、横 向强度可任意调整，可以满足不同力学性能制品 的使用要求；较其它工艺省工，省原料，省能耗； 制品质量稳定，重复性好，长度可任意切断。
有重要地位。 航空工业中制备复合材料制件的主要要求为：可支付得起； 高度自动化；好的质量控制；降低模具成本及缩短生产周 期。为了达到这些要求，航空工业正着眼于：编织技术； 先进的铺带技术；非热压罐技术；注射工艺；先进的固化 工艺；全质量概念及热塑性工艺。
预成形体的制造技术
（1）缝合技术
采用高性能纤维和工业用缝合机将多层二维纤维 织物缝合在一起，经复合固化而成的纺织复合材 料。 美国的NASA。 复合材料机翼，28m长的蒙皮复合材料预成形体。 缝合超过25mm厚的碳纤维层，缝合速度3000针/ 分。 相对于同样的铝合金零件重量减少25%，成本降 低20%。
塑料基复合材料的制备成形
4.2 树脂基复合材料
先进复合材料具有比强度和比模量高、耐疲劳、各向异性
和可设计性、材料与结构的一次成型等性能，自上世纪60
年代问世以来，很快获得广泛应用，成为航空航天4大材料 之一。随着其材料性能和制造技术的不断改进，复合材料
未来在战斗机、大型军用运输机、无人机等平台上必将占
复合材料零件成形及制造技术
（1） 树脂转移模塑成形技术
在模腔中铺放按性能和结构要求设计的增强材料 预成形体，采用注射设备将专用树脂体系注入闭 合模腔，模具具有周边密封和紧固以及注射及排 气系统，以保证树脂流动流畅并排出模腔中的全 部气体和彻底浸润纤维，还具有加热系统，可加 热固化成形复合材料构件。它是一种不采用预浸 料，也不采用热压罐的成形方法。因此，具有效 率高、投资、绿色等优点，是未来新一代飞机机 体有发展潜力的制造技术。
十字形等型材和圆管等，还可以创造出许多
新的复杂形状织物。
（4） 编织
编织是一种基本的纺织工艺，能够使两条以
上纱线在斜向或纵向互相交织形成整体结构 的预成形体。这种工艺通常能够制造出复杂 形状的预成形体，但其尺寸受设备和纱线尺 寸的限制。该工艺技术一般分为两类，一类
的二维编织工艺，另一类是三维编织工艺。
主要的固相工艺
粉末冶金 薄膜的扩散键合 利用陶瓷-金属（陶瓷）间的反
应
由有机聚合物的合成
主要的气相工艺
PVD(物理气相沉积) CVD (化学气相沉积) CVI (化学气相渗透)
陶瓷基 聚合物基 金属基 复合材料 复合材 (玻璃钢)片状模 塑料 热塑性塑料的注 射成形 热塑性塑料的热 压成形
（3） 纤维缠绕
该工艺主要用于空心、圆形及椭圆零件，如 管路及油箱。纤维束通过一个树脂池后以各 种方向和速度缠绕到芯轴上，方向和速度由 纤维进给机控制。这是一项已经发展较为成 熟的技术，无论是在自动化、速度、变厚度、 质量和纤维方向上都得到了巨大改进。它是 筒形件的低成本快速制造方法。
（4） 拉挤
（6） 经编
采用经向针织技术，并与纤维铺放概念相结合，制 造的多轴多层经向针织织物。 由于不弯曲，因此纤维能以最佳形式排列。经编技 术可以获得厚的多层织物且按照期望确定纤维方向， 不需要铺放更多的层数，极大提高经济效益。 两个优点： 成本低；有潜力超过传统的二维预浸带层压板 预计未来将在飞机制造中广泛应用。
4. 复合材料的制备方法与工艺 概述
复合材料的重要领域之一。
复合材料中至关重要、且为该领域的研究者 非常感兴趣的课题。 将最终制品的制造与复合材料的成形一起完 成。
4. 复合材料的制造方法
主要的液相工艺
压挤铸造与压挤渗透 喷雾沉积 热喷射 浆体铸造 定向凝固共晶 金属的定向氧化
（2） 树脂浸渍技术
一种树脂膜熔渗和纤维预制体相结合的一种 树脂浸渍技术。其成形过程是将树脂制备成 树脂膜或稠状树脂块，安放于模具的底部， 其上层覆以缝合或三维编织等方法制成的纤 维预制体。然后依据真空成形工艺的要点将 模腔封装，于热环境下采用真空技术将树脂 由下向上抽吸。
目前在航空领域主要应用于飞机雷达天线罩。
（7） 层板及蜂窝结构制造技术
纤维增强金属层板（FRML）是由金属薄板和纤维 树脂预浸料交替铺放胶合而成的混杂复合材料。 改变金属类型和厚度、纤维树脂预浸料系统、铺贴 顺序、纤维方向、金属表面处理和后拉伸度等可改 变FRML的性能 主要使用铝合金薄板。使用铝锂合金可提高FRML 的比刚度，使用钛合金可大大可提高FRML的耐温 性。 FRML中的纤维可以是玻璃纤维、芳纶纤维和碳纤 维 具有良好的比强度和比刚度 在未来的大型军用运输机及无人机等机体具有相当 广泛的应用前景。
（5） 针织
针织用于复合材料的增强结构的方向强度、冲击 抗力较机织复合材料好，且针织物的线圈结构有 很大的可伸长性，易于制造非承力的复杂形状构 件。目前国外已生产了先进的工业针织机，能够 快速生产复杂的近无余量结构，而且材料浪费少。 用这种方法制造的预成形体可以加入定向纤维有 选择地用于某些部位增强结构的机械性能。另外， 这种线圈的针织结构在受到外力时很容易变形， 因此适于在复合材料上成形孔，比钻孔具有很大 优势。但是它较低的机械性能也影响了它的广泛 应用。
（2） 穿刺
利用薄的削棒以正确的角度在固化前或固化 时插入二维的碳纤维环氧复合材料层板中， 从而获得三维增强复合材料结构。
改进了复合材料的断裂韧性。
比缝合技术更具发展潜力，节省成本，尺寸 不受限制。
（3） 三维机织
是一种高级纺织复合材料。 纺织异型整体织物，如T形、U形、工形、