復(fù)合材料的制備方法與工藝

4.復(fù)合材料的制備方法與工藝

概述復(fù)合材料的重要領(lǐng)域之一。復(fù)合材料中至關(guān)重要、且為該領(lǐng)域的研究者非常感興趣的課題。將最終制品的制造與復(fù)合材料的成形一起完成。4.復(fù)合材料的制造方法主要的液相工藝壓擠鑄造與壓擠滲透噴霧沉積熱噴射漿體鑄造定向凝固共晶金屬的定向氧化主要的固相工藝粉末冶金薄膜的擴(kuò)散鍵合利用陶瓷-金屬（陶瓷）間的反應(yīng)由有機(jī)聚合物的合成主要的氣相工藝PVD(物理氣相沉積)CVD(化學(xué)氣相沉積)CVI(化學(xué)氣相滲透)聚合物基復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料液相工藝液體狀樹脂的含浸預(yù)浸料坯成形(玻璃鋼)片狀模塑料熱塑性塑料的注射成形壓力熔浸與無壓熔浸攪拌鑄造噴射沉積成形定向凝固共晶熱噴射定向氧化定向凝固共晶利用有機(jī)聚合物的合成固相工藝熱塑性塑料的熱壓成形粉末冶金（熱壓、機(jī)械合金化、SPS）合金箔擴(kuò)散鍵合拉拔等機(jī)加工成形粉體燒結(jié)反應(yīng)成形氣相工藝PVD（物理氣相沉積）CVD（化學(xué)氣相沉積）CVI（化學(xué)氣相滲透）塑料基復(fù)合材料的制備成形4.2樹脂基復(fù)合材料先進(jìn)復(fù)合材料具有比強(qiáng)度和比模量高、耐疲勞、各向異性和可設(shè)計性、材料與結(jié)構(gòu)的一次成型等性能，自上世紀(jì)60年代問世以來，很快獲得廣泛應(yīng)用，成為航空航天4大材料之一。隨著其材料性能和制造技術(shù)的不斷改進(jìn)，復(fù)合材料未來在戰(zhàn)斗機(jī)、大型軍用運輸機(jī)、無人機(jī)等平臺上必將占有重要地位。航空工業(yè)中制備復(fù)合材料制件的主要要求為：可支付得起；高度自動化；好的質(zhì)量控制；降低模具成本及縮短生產(chǎn)周期。為了達(dá)到這些要求，航空工業(yè)正著眼于：編織技術(shù)；先進(jìn)的鋪帶技術(shù)；非熱壓罐技術(shù)；注射工藝；先進(jìn)的固化工藝；全質(zhì)量概念及熱塑性工藝。預(yù)成形體的制造技術(shù)

（1）縫合技術(shù)采用高性能纖維和工業(yè)用縫合機(jī)將多層二維纖維織物縫合在一起，經(jīng)復(fù)合固化而成的紡織復(fù)合材料。美國的NASA。復(fù)合材料機(jī)翼，28m長的蒙皮復(fù)合材料預(yù)成形體?？p合超過25mm厚的碳纖維層，縫合速度3000針/分。相對于同樣的鋁合金零件重量減少25%，成本降低20%。（2）穿刺利用薄的削棒以正確的角度在固化前或固化時插入二維的碳纖維環(huán)氧復(fù)合材料層板中，從而獲得三維增強(qiáng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。改進(jìn)了復(fù)合材料的斷裂韌性。比縫合技術(shù)更具發(fā)展?jié)摿?，?jié)省成本，尺寸不受限制。（3）三維維機(jī)織是一種高級紡紡織復(fù)合材料料。紡織異型整體體織物，如T形、U形、、工形、十字字形等型材和和圓管等，還還可以創(chuàng)造出出許多新的復(fù)復(fù)雜形狀織物物。（4）編織織編織是一種基基本的紡織工工藝，能夠使使兩條以上紗紗線在斜向或或縱向互相交交織形成整體體結(jié)構(gòu)的預(yù)成成形體。這種種工藝通常能能夠制造出復(fù)復(fù)雜形狀的預(yù)預(yù)成形體，但但其尺寸受設(shè)設(shè)備和紗線尺尺寸的限制。。該工藝技術(shù)術(shù)一般分為兩兩類，一類的的二維編織工工藝，另一類類是三維編織織工藝。（5）針織織針織用于復(fù)合合材料的增強(qiáng)強(qiáng)結(jié)構(gòu)的方向向強(qiáng)度、沖擊擊抗力較機(jī)織織復(fù)合材料好好，且針織物物的線圈結(jié)構(gòu)構(gòu)有很大的可可伸長性，易易于制造非承承力的復(fù)雜形形狀構(gòu)件。目目前國外已生生產(chǎn)了先進(jìn)的的工業(yè)針織機(jī)機(jī)，能夠快速速生產(chǎn)復(fù)雜的的近無余量結(jié)結(jié)構(gòu)，而且材材料浪費少。。用這種方法法制造的預(yù)成成形體可以加加入定向纖維維有選擇地用用于某些部位位增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的的機(jī)械性能。。另外，這種種線圈的針織織結(jié)構(gòu)在受到到外力時很容容易變形，因因此適于在復(fù)復(fù)合材料上成成形孔，比鉆鉆孔具有很大大優(yōu)勢。但是是它較低的機(jī)機(jī)械性能也影影響了它的廣廣泛應(yīng)用。（6）經(jīng)編編采用經(jīng)向針織織技術(shù)，并與與纖維鋪放概概念相結(jié)合，，制造的多軸軸多層經(jīng)向針針織織物。由于不彎曲，，因此纖維能能以最佳形式式排列。經(jīng)編編技術(shù)可以獲獲得厚的多層層織物且按照照期望確定纖纖維方向，不需要鋪放更更多的層數(shù)，，極大提高經(jīng)經(jīng)濟(jì)效益。兩個優(yōu)點：成本低；有潛潛力超過傳統(tǒng)統(tǒng)的二維預(yù)浸浸帶層壓板預(yù)計未來將在在飛機(jī)制造中中廣泛應(yīng)用。。（7）層板板及蜂窩結(jié)構(gòu)構(gòu)制造技術(shù)纖維增強(qiáng)金屬屬層板（FRML）是由由金屬薄板和和纖維樹脂預(yù)預(yù)浸料交替鋪鋪放膠合而成成的混雜復(fù)合合材料。改變金屬類型型和厚度、纖纖維樹脂預(yù)浸浸料系統(tǒng)、鋪鋪貼順序、纖纖維方向、金金屬表面處理理和后拉伸度度等可改變FRML的性性能主要使使用鋁鋁合金金薄板板。使使用鋁鋁鋰合合金可可提高高FRML的比比剛度度，使使用鈦鈦合金金可大大大可可提高高FRML的耐耐溫性性。FRML中中的纖纖維可可以是是玻璃璃纖維維、芳芳綸纖纖維和和碳纖纖維具有良良好的的比強(qiáng)強(qiáng)度和和比剛剛度在未來來的大大型軍軍用運運輸機(jī)機(jī)及無無人機(jī)機(jī)等機(jī)機(jī)體具具有相相當(dāng)廣廣泛的的應(yīng)用用前景景。復(fù)合材材料零零件成成形及及制造造技術(shù)術(shù)（1））樹脂轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移模模塑成成形技技術(shù)在模腔腔中鋪鋪放按按性能能和結(jié)結(jié)構(gòu)要要求設(shè)設(shè)計的的增強(qiáng)強(qiáng)材料料預(yù)成成形體體，采采用注注射設(shè)設(shè)備將將專用用樹脂脂體系系注入入閉合合模腔腔，模模具具具有周周邊密密封和和緊固固以及及注射射及排排氣系系統(tǒng)，，以保保證樹樹脂流流動流流暢并并排出出模腔腔中的的全部部氣體體和徹徹底浸浸潤纖纖維，，還具具有加加熱系系統(tǒng)，，可加加熱固固化成成形復(fù)復(fù)合材材料構(gòu)構(gòu)件。。它是是一種種不采采用預(yù)預(yù)浸料料，也也不采采用熱熱壓罐罐的成成形方方法。。因此此，具具有效效率高高、投投資、、綠色色等優(yōu)優(yōu)點，，是未未來新新一代代飛機(jī)機(jī)機(jī)體體有發(fā)發(fā)展?jié)摑摿Φ牡闹圃煸旒夹g(shù)術(shù)。（2））樹樹脂浸浸漬技技術(shù)一種樹樹脂膜膜熔滲滲和纖纖維預(yù)預(yù)制體體相結(jié)結(jié)合的的一種種樹脂脂浸漬漬技術(shù)術(shù)。其其成形形過程程是將將樹脂脂制備備成樹樹脂膜膜或稠稠狀樹樹脂塊塊，安安放于于模具具的底底部，，其上上層覆覆以縫縫合或或三維維編織織等方方法制制成的的纖維維預(yù)制制體。。然后后依據(jù)據(jù)真空空成形形工藝藝的要要點將將模腔腔封裝裝，于于熱環(huán)環(huán)境下下采用用真空空技術(shù)術(shù)將樹樹脂由由下向向上抽抽吸。。目前在在航空空領(lǐng)域域主要要應(yīng)用用于飛飛機(jī)雷雷達(dá)天天線罩罩。（3））纖纖維纏纏繞該工藝藝主要要用于于空心心、圓圓形及及橢圓圓零件件，如如管路路及油油箱。。纖維維束通通過一一個樹樹脂池池后以以各種種方向向和速速度纏纏繞到到芯軸軸上，，方向向和速速度由由纖維維進(jìn)給給機(jī)控控制。。這是是一項項已經(jīng)經(jīng)發(fā)展展較為為成熟熟的技技術(shù)，，無論論是在在自動動化、、速度度、變變厚度度、質(zhì)質(zhì)量和和纖維維方向向上都都得到到了巨巨大改改進(jìn)。。它是是筒形形件的的低成成本快快速制制造方方法。。（4））拉拉擠拉擠成成型工工藝是是將浸浸漬樹樹脂膠膠液的的連續(xù)續(xù)玻璃璃纖維維束、、帶或或布等等，在在牽引引力的的作用用下，，通過過擠壓壓模具具成型型、固固化，，連續(xù)續(xù)不斷斷地生生產(chǎn)長長度不不限的的玻璃璃鋼型型材。。優(yōu)點是是：生生產(chǎn)過過程完完全實實現(xiàn)自自動化化控制制，生生產(chǎn)效效率高高；纖纖維含含量高高，浸浸膠在在張力力下進(jìn)進(jìn)行，，能充充分發(fā)發(fā)揮增增強(qiáng)材材料的的作用用，產(chǎn)產(chǎn)品強(qiáng)強(qiáng)度高高；制制品縱縱、橫橫向強(qiáng)強(qiáng)度可可任意意調(diào)整整，可可以滿滿足不不同力力學(xué)性性能制制品的的使用用要求求；較較其它它工藝藝省工工，省省原料料，省省能耗耗；制制品質(zhì)質(zhì)量穩(wěn)穩(wěn)定，，重復(fù)復(fù)性好好，長長度可可任意意切斷斷。（5））自自動鋪鋪放技技術(shù)該技術(shù)術(shù)在現(xiàn)現(xiàn)代飛飛機(jī)上上已經(jīng)經(jīng)獲得得廣泛泛應(yīng)用用，并并取得得了巨巨大進(jìn)進(jìn)展?！，F(xiàn)有有的自自動鋪鋪疊技技術(shù)已已經(jīng)在在速度度和準(zhǔn)準(zhǔn)確度度上有有很大大增長長，而而且計計算機(jī)機(jī)技術(shù)術(shù)對它它產(chǎn)生生了很很大影影響，，鋪疊疊面積積也有有所增增長。。（6））絲絲束鋪鋪放技技術(shù)絲束鋪鋪放(TowPlacement)相對對較新新，并并在近近年格格外受受到關(guān)關(guān)注。。它兼兼顧了了自動動鋪疊疊與纖纖維纏纏繞的的優(yōu)點點。能能夠制制造復(fù)復(fù)雜形形狀結(jié)結(jié)構(gòu)件件，對對纖維維角度度不限限制。。而且且有極極大減減少生生產(chǎn)成成本的的潛力力。未未來的的開發(fā)發(fā)包括括最佳佳化控控制系系統(tǒng)、、鋪放放頭位位置反反饋、、在線線快速速檢測測、準(zhǔn)準(zhǔn)確和和高質(zhì)質(zhì)量產(chǎn)產(chǎn)品。。纖維含含浸于于低黏黏度的的樹脂脂成形的的基本本是將將干燥燥的纖纖維含含浸于于低黏黏度的的樹脂脂，可可以有有多種種含浸浸方法法。將纖維維配置置在研研磨的的模具具上，，進(jìn)行行錕壓壓含浸浸或噴噴涂)含浸浸。將將樹脂脂與硬硬化劑劑壓成成形之之前混混合，，硬化化通常常在常常溫下下進(jìn)行行。近來開開展了了大尺尺寸成成形體體的研研究，，作為為一般般的成成形方方法已已開始始廣泛泛應(yīng)用用。例例如可可以適適用于于長度度為50m船體體的制制造，，在造造船界界也得得到了了廣泛泛的應(yīng)應(yīng)用。。長纖維維的編編織(樹脂脂基復(fù)復(fù)合材材料的的壓擠擠滲透透用)汽車儲儲氣罐罐門型纖纖維編編織成成形機(jī)機(jī)碳纖維維強(qiáng)化化網(wǎng)球球拍的的成形形裝置置BeechStarship飛飛機(jī)翅翅膀的的成型型中使使用的的autoclave(高高壓)成形形9、靜夜夜四無無鄰，，荒居居舊業(yè)業(yè)貧。。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、雨中黃葉葉樹，燈下下白頭人。。。12:14:3312:14:3312:1412/29/202212:14:33PM11、以我獨沈久久，愧君相見見頻。。12月-2212:14:3312:14Dec-2229-Dec-2212、故人人江海海別，，幾度度隔山山川。。。12:14:3312:14:3312:14Thursday,December29,202213、乍見翻翻疑夢，，相悲各各問年。。。12月-2212月-2212:14:3312:14:33December29,202214、他鄉(xiāng)生白白發(fā)，舊國國見青山。。。29十二二月202212:14:33下下午12:14:3312月-2215、比不了得就就不比，得不不到的就不要要。。。十二月2212:14下下午12月-2212:14December29,202216、行行動動出出成成果果，，工工作作出出財財富富。。。。2022/12/2912:14:3312:14:3329December202217、做前，能能夠環(huán)視四四周；做時時，你只能能或者最好好沿著以腳腳為起點的的射線向前前。。12:14:33下下午12:14下午12:14:3312月-229、沒有失敗，，只有暫時停停止成功！。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多事情情努力了未未必有結(jié)果果，但是不不努力卻什什么改變也也沒有。。。12:14:3312:14:3312:1412/29/202212:14:33PM11、成功功就是是日復(fù)復(fù)一日日那一一點點點小小小努力力的積積累。。。12月月-2212:14:3312:14Dec-2229-Dec-2212、世間成成事，不不求其絕絕對圓滿滿，留一一份不足足，可得得無限完完美。。。12:14:3312: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