复合材料总结Word格式.doc
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碳纤维复合材料
玻璃纤维复合材料
有机纤维复合材料
硼纤维复合材料
混杂纤维复合材料
根据增强物外形
连续纤维复合材料
纤维织物或片状材料增强的复合材料
短纤维增强复合材料
粒状填料复合材料
根据制造方法
层合复合材料
混合复合材料
浸渍复合材料
热固性复合材料：
ThermosettingPlastic，以热固性树脂为基体的复合材料。
热塑性复合材料：
ThermoplasticPlastic，以热塑性树脂为基体的复合材料。
碳/碳复合材料：
由碳纤维织物或石墨纤维埋入碳或石墨基体组成的一种复合材料。
预浸料：
Prepreg，将树脂基体浸涂在纤维织物上，通过一定的处理后贮存备用的中间材料。
单向带：
Tape，以长纤维为径向而在纬向加少量且更细的纤维纺织加工成不同宽度的带。
它经浸胶后叫“预浸单向带”。
比强度：
SpecificStrength----材料在断裂点的强度（通用拉伸强度）与其密度之比。
比模量：
SpecificModule（Specificstiffness）----在比例极限内，材料弹性模量（通用拉伸弹性模量）与其密度之比。
复合材料的优异性能
u优良的抗疲劳性能
u独特的材料可设计性
u比强度和比模量高
u减振性能良好
u过载安全性好
u耐热性能好
u各向异性及性能可设计性
u工艺性好
增强材料纤维
增强材料:
能和聚合物复合，形成复合材料后其比强度和比模量超过现有金属的物质。
1.7.1碳纤维
碳纤维是以聚丙烯腈纤维、粘胶纤维或沥青纤维为原丝，通过加热除去碳以外的其它一切元素制得的一种高强度、高模量的纤维。
以粘胶为原丝时，粘胶纤维可直接炭化和石墨化。
纤维先进行干燥，然后在氮或氩等惰性气体保护下缓慢加热到400℃。
达400℃后，快速升温至900~1000℃，使之完全炭化，可得含碳量达90%的碳纤维。
若以聚丙烯睛纤维为原丝，则需先对原丝进行180~220℃、约10h的预氧化处理，然后再经过炭化和石墨化处理，由此制得具有优良性能的碳纤维。
碳纤维的分类：
按性能分类：
（1）高性能型碳纤维－抗拉强度在2000MPa以上，主要用于航天、航空和军工等领域；
（2）通用型碳纤维－抗拉强度在600～1200MPa左右，主要用于机械制造、建筑和体育用品，如刹车片、轴承、密封材料等。
按原料分类：
（1）人造丝基碳纤维
（2）聚丙烯睛碳纤维
（3）沥青基碳纤维
碳纤维的制造方法:
1，气相法
2，有机纤维碳化法（可制造连续长纤维）碳纤维制品有：
步、带、粗纱、短纤维和毡等
长丝----filament，基本的纤维结构单元。
本身是连续的，
或至少远远长于其平均直径（通常其直径为5～10
微米）
纱------yarn，小束的连续长丝，一般不大于10000支，纤维
轻轻的铰合在一起以便像长丝那样使用
纤维织物----交织纱、纤维或长丝所编织的平面纺织品结构
1.7.2芳纶纤维:
芳纶学名叫芳香族聚酰胺纤维，是以含苯环的二氨基化合物与含苯环的二羧基化合物为原料制成的，属于聚酰胺纤维。
芳纶所用原料不同有多种牌号，如尼龙6T、芳纶1414、芳纶14、芳纶1313等。
其中以芳纶1414、芳纶1313最为成熟，产量最大，使用最多。
芳纶纤维:
芳纶1414的商品名叫凯芙拉（Kavlar），所用原料是对苯二甲酰氯和对苯二胺。
Kavlar:
高强度、高模量纤维
强度是普通化纤的4倍钢丝的5倍铝丝的10倍
冲击强度可比金属高6倍
模量为锦纶的20倍（比玻璃纤维和碳纤维的模量都高）
长期使用温度为240℃，在400℃以上才开始烧焦
密度1.44，比各种金属都要轻得多。
化学性能很稳定。
缺点：
横向强度低，压缩和剪切性能差。
芳纶纤维的成纤工艺----液晶纺丝工艺，用干喷湿纺法纺丝。
fiberspiningfromcrystalinestate
1.7.3玻璃纤维:
最早用于聚合物基复合材料的一种增强材料，美国于1893年研究成功，1938年工业化并作为商品出售，40年代初应用于航空工业。
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等。
它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺。
最后形成各类产品，玻璃纤维单丝的直径从几微米到二十几微米，相当于一根头发丝的1/20-1/5，每束纤维原丝都有数百根甚至上千根单丝组成，通常作为复材料中的增强材料。
玻璃纤维具有以下特点
弹性模量高
弹性伸长量大，吸收冲击能量大
加工性佳，可作成股、束、毡、织布等不同形态之产品
尺度安定性、耐热性均佳
与树脂接着性良好
拉伸强度高
价格便宜
吸水性小
透明可透过光线
不燃、耐化学性佳
1.7.4复合纤维的生产方法
复合纤维的生产方法主要有复合纺丝法和共混纺丝法。
复合纺丝法是将两种性质不同的高聚物，用两根螺杆分别熔融、计量后，共同进入特殊设计的纺丝组件，经喷丝孔喷出冷却成形。
复合纺丝是用专用的复合纺丝机生产。
共混纺丝是将两种或两种以上的具有相容性的聚合物混合在一起进行纺丝的方法。
这种方法可以用普通纺丝设备
1.8基体材料树脂
复合材料是由增强材料和基体材料组成的。
基体的三种主要作用是：
把纤维粘在一起；
分配纤维间的载荷；
保护纤维不受环境影响
聚合物基复合材料的基体材料是树脂。
用作基材的树脂首先要具有较高的力学性能、介电性能、耐热性能和耐老化性能，并且要施工简便，有良好的工艺性能。
树脂大致可分为热固性树脂和热塑性树脂两类。
前者有环氧树脂、聚脂树脂、酚醛树脂等；
后者有聚酰胺、聚砜、聚酰亚胺、聚脂等。
这两类基体材料在使用方法上有很大的不同。
（1）树脂基复合材料
具有质量轻、强度和刚度高、阻尼大的特点，主要用于先进载人航天器、空间站和固体发动机的结构件，是航天领域中用量较多的结构复合材料。
与常规金属材料相比，可减轻构件质量20%～60%。
主要材料有
Ø
石墨/环氧
硼/环氧
石墨/聚酰亚胺
聚醚酮
（2）金属基复合材料
基体----金属或合金
增强体----纤维、晶须、颗料
使用温度范围300～1200℃。
高比强度、比刚度、良好韧性和塑性、导电/导热性、抗辐射、制造性能好。
用于先进载人器的起落架等机身辅助结构以及惯性器件和仪表结构等。
主要材料有:
碳化硅/铝、氧化铝/铝、碳化硅/钛、碳化硅/钛铝化合物和石墨/铜等。
（3）陶瓷基复合材料
具有使用温度高、抗氧化性和抗微裂纹性能好、质量轻、强度和刚度高特点，可用于航天飞机的机头锥、机翼前缘热结构和盖板结构。
主要材料有碳/碳化硅、碳化硅/碳化硅、硼化锆/碳化硅和硼化铪/碳化硅等，其中硼化物陶瓷基复合材料被认为是抗氧化最强的高温材料，耐热温度达2200℃。
（4）碳/碳复合材料
具有良好的抗氧化性、耐高温和高应力，是现有复合材料中工作温度最高的材料。
主要用于载人再入航天器的热结构、面板结构和发动机喷管烧蚀防热结构等。
材料有增强碳/碳（RCC）和进行碳/碳（ACC）。
超轻、超刚性结构用的石墨泡沫材料（SGF）目前正在研究中，它有可能用于包括机翼、无人机及卫星在内的结构件。
1.11.1复合材料飞机构件
根据飞机构件的形式、增强剂、所用的原材料,可以分为三个方面：
1.不同类型构件
（1）由梁、肋、长桁、框、壁板组成的或一次固化成形的机体构件，目前应用最广泛。
零件可以分散制造，成形工艺简单，质量良好。
（2）用于承受轴向拉、压载荷及扭矩的管状构件，如飞机操纵杆。
（3）操纵面上普遍使用的夹层结构，如方向舵面，副翼翼面等。
夹层结构的芯子可以由不同材料组成，如硬质泡沫塑料、蜂窝芯子等。
夹层结构的特点在于比刚度和比强度高，能承受均布的气动力，所以在飞机上的活动操纵面上使用很合适。
飞机复合材料构件的结构工艺性：
构件容易制造
不需太复杂的技术和大量的模具
容易控制质量
容易保证尺寸外形精确度
易于实现制造过程机械化和自动化
生产准备简单
生产周期短，效率高
三．
预浸料又称模塑料，是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续、短切纤维或织物，制成树脂基体与增强体的组合物，是制造复合材料的中间材料。
预浸料（Prepreg）是PreimpregnatedMaterials的缩写，是把强化纤维（ReinforcedFiber）浸渍在基体（Matrix）中制成的预浸料片材产品，是复合材料中的半固化中间材料。
强化材料主要有碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维等。
基体材料主要有环氧树脂、聚酯树脂、热塑性树脂等。
使用预浸料（Prepreg）生产的复合材料相比于其他材料来说，能改善强度（strength）、硬度（stiffness）、耐蚀性（corrosionresistance）、疲劳寿命（fatigue）、耐磨耗性（wearresistance）、耐冲击性（impactresistance）、轻量化（weightreduction）等多种特性。
目前，预浸料根据纤维的种类、纤维的排列方式和使用的基体材料的种类形成了多样的产品群。
对预浸料的基本要求
u树脂基体和增强体的匹配性好
u具有适当的粘性和铺设性
u树脂含量偏差应尽可能降低
u挥发分含量尽可能小
u具有较长的贮存寿命
u固化成型时有较宽的加压带
u有适当的流动度
预浸料的基本特点
u可以正确控制增强体的含量和排列。
u是干态材料，容易铺层。
u制品表面精度高。
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