復(fù)合材料設(shè)計的步驟(精)

復(fù)合材料設(shè)計的步驟(精)第一頁，共10頁。復(fù)合材料設(shè)計的步驟復(fù)合材料設(shè)計的一般步驟如下a.

通過論證詳細了解材料的功能及承受的外部載荷，如機械載荷、熱載荷及潮濕環(huán)境等，明確對材料的使用性能要求，確定設(shè)計目標。b.

選擇材料復(fù)合體系，包括組分材料種類、幾何特征、組分比例等。這部分工作是基于人們對已有材料體系基本性能的了解和掌握，以及有關(guān)的理論計算。c.

選擇合適的制備方法及工藝參數(shù)；第二頁，共10頁。復(fù)合材料設(shè)計的步驟d.

按預(yù)方案進行樣品試制。e.

測試所制得樣品得實際性能，檢驗是否達到使用性能要求和設(shè)計目標；f.在總結(jié)試制經(jīng)驗與成果得基礎(chǔ)上，調(diào)整設(shè)計方案，組織制品生產(chǎn)。

經(jīng)濟預(yù)算對于特定要求的復(fù)合材料構(gòu)件，還要確定構(gòu)件宏觀性能與復(fù)合材料性能之間的定量關(guān)系，分析復(fù)合材料內(nèi)部應(yīng)力場、溫度場等與外部環(huán)境載荷變化的定量關(guān)系；分析復(fù)合材料及結(jié)構(gòu)的損傷演化及破壞過程。第三頁，共10頁。復(fù)合材料設(shè)計的內(nèi)容

復(fù)合材料設(shè)計包括對組成復(fù)合材料得單元組分材料得選擇、對復(fù)合制造工藝得選擇和對復(fù)合效應(yīng)的估算。

（1）單元組分材料的選擇選擇單元組分必須注意如下問題：a.各組分材料間的相容性；b.確定增強組分的幾何形狀；c.制成復(fù)合材料后，各組分應(yīng)保持它們的原有優(yōu)秀性質(zhì)，并能揚長避短相互補充，產(chǎn)生所需要的復(fù)合效應(yīng)。第四頁，共10頁。復(fù)合材料設(shè)計的內(nèi)容

復(fù)合材料設(shè)計包括對組成復(fù)合材料得單元組分材料得選擇、對復(fù)合制造工藝得選擇和對復(fù)合效應(yīng)的估算。

（2）復(fù)合材料制造工藝的選擇各類復(fù)合材料制造的共同核心問題是將增強體滲入基體，或者將基體浸滲增強體構(gòu)成的骨架，使之形成相互復(fù)合的固態(tài)整體。復(fù)合材料制造中的關(guān)鍵問題包括：對增強體盡量不造成機械損；使增強體按規(guī)定排列并均勻分布，基體與增強體之間產(chǎn)生良好的結(jié)合。選擇復(fù)合材料的制造工藝是指選擇工藝方法和工藝參數(shù)。第五頁，共10頁。金屬基復(fù)合材料制造的難點及解決途徑

第六頁，共10頁。金屬基復(fù)合材料的制備技術(shù)

金屬基復(fù)合材料的性能、應(yīng)用、成本等在很大程度上取決于材料的制造技術(shù)，因此研究和發(fā)展有效的制造技術(shù)一直是金屬基復(fù)合材料研究中的最重要問題之一。第七頁，共10頁。概述對制造技術(shù)的要求（1）增強材料以設(shè)計的體積分數(shù)和排列方式分布于金屬基體中，滿足復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和強度設(shè)計要求；（2）不得使增強材料和金屬基體原有性能下降；（3）避免增強材料與金屬基復(fù)合材料之間發(fā)生不利于性能的化學(xué)反應(yīng)。（4）設(shè)備投資少，工藝簡單易行；（5）盡量制造出接近最終產(chǎn)品的形狀，尺寸和結(jié)構(gòu)，減少后續(xù)加工工藝。第八頁，共10頁。金屬基復(fù)合材料制造的難點及解決途徑（1）加工溫度高，在高溫下易發(fā)生不利的化學(xué)反應(yīng)。在加工過程中，為了確?；w的浸潤性和流動性，需要采用很高的加工溫度。在高溫下，基體與增強材料易發(fā)生界面反應(yīng)，有時會發(fā)生氧化生成有害的反應(yīng)產(chǎn)物。高溫下反應(yīng)產(chǎn)物通常呈脆性，會成為復(fù)合材料整體破壞的裂紋源。加工溫度是關(guān)鍵參數(shù)；縮短高溫加工時間，使增強材料與基體界面反應(yīng)時間降低至最低程度；提高工作壓力使增強材料與基體浸潤速度加快；采用擴散粘接法有效地控制溫度并縮短時間。（2）增強材料與基體濕潤性太差，結(jié)合力不好加入合金元素，優(yōu)化合金成分，改善基體對增強材料地浸潤性，常用地金屬為鈦、鋯、鈮、鈰等；采用化學(xué)氣相沉積、PVD、溶膠-凝膠和電鍍和化學(xué)