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1、复合材料工艺术语详解碳纤维增强树脂基复合材料 carbon fiber reinforced resin matrix composite 以碳纤维或石墨纤维及其制品增强的树脂基复合材料，是目前应用最多的一种先进复合材料。碳纤维是以有机原丝为主要原料，经预氧化、碳化、石墨化得到。按力学性能分为中强中模型、高强型和高模型三种，碳纤维增强体织物有平纹布、缎纹布、无纬布及三向编织物等。常用的树脂为环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂、聚醚醚酮树脂及聚苯硫醚树脂等。碳纤维树脂复合材料具有比强度高、比模量高、热膨胀系数很小、导电、自润滑性好等优良性能，但冲击强度与层间剪切强度偏低。碳纤维复

2、合材料常采用热压成型、缠绕成型、特别是用作航空航天结构件需要热压罐成型，目前主要应用于航空航天工业中作主、次及非承力结构材料，如机翼、副翼、尾翼、喷管、火箭壳体等，少量用于某些医疗器械、体育用品及自润滑耐磨机械零件，如齿轮、轴承等。玻璃纤维增强树脂基复合材料 glass fiber reinforced resin matrix composite 俗称玻璃钢，是以玻璃纤维及其制品或短切纤维增强的树脂基复合材料。现代复合材料是从玻璃纤维复合材料开始的，是目前用量最多的一种复合材料。玻璃纤维是由熔融玻璃快速抽拉而成的细丝，直径一般为520m，纤维越细，性能越好。按原料组分可分为有碱、中碱、无碱和

3、特种玻璃纤维。制品主要有玻璃布，按编织方法不同，有平纹、斜纹、缎纹、单向、无捻布等，其性能、价格不同，如缎纹布拉伸、弯曲强度较平纹布好。常用的树脂基体有不饱和聚酯、环氧、酚醛树脂及热塑性的聚丙烯、尼龙、聚苯醚树脂等，其中不饱和聚酯工艺性能好，最为常用。玻璃纤维在复合前需进行表面处理，除去浸润剂，有利于提高与树脂的粘附力和耐湿性。该种复合材料与其他复合材料一样具有性能的可设计性，轻质高强；耐腐蚀性能好，可耐氢氟酸和浓碱外的大多数化学试剂；绝缘性好，透波率高；绝热性好，超高温下可大量吸热，成本低。缺点是模量低，长期耐温性差。适于多种成型方法，如接触压成型、热压罐成型、缠绕成型、模压成型、树脂传递模

4、塑成型、注射成型和拉挤成型等。广泛应用于机械制造、石油化工、交替运输、航空航天及建筑等工业领域中。如制造车身、船体等大型结构件、飞行器结构件、雷达罩、印刷电路板及耐腐蚀贮罐、管道、保温结构等。芳纶增强树脂基复合材料 aramid fiber reinforced resin matrix composite 用芳纶及其制品增强的树脂基复合材料，是先进复合材料的一种。芳纶即芳香族聚酰胺纤维，主要是由对苯二胺与对苯二酰氯缩聚后，经液晶纺丝而成，制品有平纹、斜纹、缎纹布及其他织物。常用的树脂基体为环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、聚苯硫醚树脂等。该类复合材料具有比强度高、比模量高、耐热、耐疲劳、抗蠕

5、变、负的热膨胀系数及阻燃性能优良等特点。但压缩强度和剪切强度较低。适用各种成型方法，如缠绕成型、热压罐成型、接触压成型、模压成型、注射成型及拉挤成型等。主要应用于航空航天及军工生产中，如制造飞行器整流罩、方向舵、火箭发动机壳体及防弹装甲等，也可用于体育和医疗器械。混杂纤维增强树脂基复合材料 hybrid fiber reinforced resin matrix composite 由两种或两种以上的纤维增强同一种树脂基的复合材料。常用于混杂的纤维有碳纤维、玻璃纤维、芳纶及硼纤维。树脂基体主要是环氧树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂、酚醛树脂及某些高性能热塑性树脂。纤维混杂方式有束内混杂、层

6、内混杂、层间混杂、夹芯混杂、层内、层间与夹芯综合混杂以及纤维组合混杂等，前三者较常用。通过混杂，可突出结构设计与材料设计的统一性，满足综合性能要求，提高和改善单一复合材料的某些性能，也可用以降低成本。如将玻璃纤维与碳纤维混杂可提高碳纤维复合材料的冲击性能，同时降低成本，而碳纤维又提高了玻璃纤维复合材料的模量、强度和耐疲劳性能；芳纶与碳纤维的混杂则将前者良好的韧性和后者较高的压缩性能结合起来，达到互补效果。适用一般成型方法，如接触压成型、热压罐成型、模压成型等。广泛应用于航空、航天、交通运输、机械制造及建筑等工业领域中，如火箭发动机壳体、直升飞机旋翼、卫星天线以及船体、建筑用工字梁等。短切纤维增

7、强树脂基复合材料 short cut fiber reinforced resin matrix composite 以短切纤维增强的树脂基复合材料。应用最多的是短切玻璃纤维、中等模量的碳纤维、石棉纤维也有少量使用。短切纤维一般均由连续纤维切割而成，长度在350mm之间，根据成本、强度、与树脂基体的匹配及工艺要求可灵活选用。常用的树脂基体由热固性树脂、乙烯基树脂和热塑性的尼龙、聚碳酸酯、聚丙烯等两大类型。短切纤维的增强机理与连续长纤维不同，其复合材料力学性能，尤其是抗疲劳性能明显低于长纤维增强复合材料。但是利用短切纤维的随机取向，可获得各向同性材料，以满足不同受力状态要求。成型方法以模压和注射

8、为主，也常用离心浇注与喷射。这种复合材料易实现制造过程的自动化及提高产品精度，广泛应用于汽车、机械、建筑及化工等领域中。颗粒填充树脂基复合材料 particle reinforced resin matrix composite 以颗粒状物料填充增强的树脂基复合材料。常用的颗粒（粉）状填充剂（填料）有无机类的石英粉、滑石粉、石棉粉、云母粉及某些金属氧化物和有机类的木粉、石墨粉、碎棉绒等。常用的树脂基体有酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂及某些热塑性树脂。采用颗粒填充可提高介电性、耐热性、导热性、硬度及降低成本等，但其力学性能普遍低于短切纤维增强树脂基复合材料。成型方法主要有模压、浇注和注塑，前者适于

9、酚醛、氨基树脂，中者适于环氧树脂，后者多适于热塑性树脂。成型前通常需将填料填充剂与树脂混合均匀，制成压塑粉。强度虽不如金属，但密度小，因而比强度、比模量较高，可代替有色或黑色金属制造的各种耐磨零件，电气绝缘制品等，广泛应用于机械、电子、建筑、化工及航空航天工业中。热压罐 autoclave一种为固化树脂基复合材料制品按要求可提供加热和加压环境的密闭设备。热压罐属于高压容器，通常由罐体、真空泵、压气机、贮气罐、控制柜等组成。罐内的温度由罐内的电加热装置提供，压力由压气机通过贮气罐进行充压。通常情况使用空气，只在较高温度下使用氮气、二氧化碳等气体。热压罐成型 autoclave moulding热

10、压罐成型是将复合材料毛胚、蜂窝夹芯结构或胶接结构用真空袋密封在模具上，置于热压罐中，在真空（或非真空）状态下，经过升温加压保温降温和卸压过程，使其成为所需要求的先进复合材料及其构件的成型方法之一。用热压罐成型的复合材料构件多应用于航空航天领域等的主承力和次承力结构。该成型工艺模具简单，制件密实，尺寸公差小，空隙率低。但是该方法能耗大，辅助材料多，成本高。热塑性复合材料缠绕成型 filament winding of thermoplastic composite是热塑性复合材料的成型方法之一。该方法是将已浸有热塑性基体树脂的纤维束或带缠绕在芯模上，同时用高能束流对缠绕点现场实施快速加热熔融，随

11、着缠绕进程，预浸丝束边熔融边硬化。这种跟踪缠绕丝束熔融、硬化的过程是连续自动的，一般只适合于制作旋转体类的制件。该方法需要一个能产生高能束流的热源，常用的加热源有激光、热空气、红外线、微波等。热塑性复合材料滚压成型 roll forming of thermoplastic composite是热塑性复合材料成型方法之一。该方法是用预先加热到软化温度的热塑性预浸料层片连续通过滚压模具成型，过程类似于金属的滚压成型，可实现自动化连续生产，生产效率高，适合大批量生产。热塑性复合材料拉挤成型 pultrusion of thermoplastic composite是热塑性复合材料成型方法之一。该方

12、法类似于热固性复合材料的拉挤成型，但浸渍工艺和模具与热固性复合材料拉挤成型方法不同。热塑性复合材料拉挤设备主要包括布纱装置、流态化床、加热模具、冷却模具、牵引机、控制系统、切割系统等几部分。一般用于生产杆、棒、管等型材；用织物增强时也可生产具有复杂截面的型材。产品的力学性能和表面质量都较好，适合大批量生产。热塑性复合材料成型 forming of thermoplastic composite是由热塑性预浸料制备热塑性复合材料及其制品的工艺过程。与热固性复合材料成型工艺方法基本相同。常用的成型方法有：拉挤成型、注射成型、模压成型、热压罐/真空成型、缠绕成型、滚压成型、隔膜成型、热膨胀模成型等。

13、与热固性复合材料成型不同的是，热塑性复合材料成型过程基体树脂不发生化学变化，其成型过程一般可分为熔融、融合和硬化三个阶段；已成型的制品经重新加热熔融后，还可以二次成型。热塑性复合材料基体树脂的熔点大多在300-400，接近热分解温度，所以成型温度要严格控制：温度太低树脂不能充分熔融、融合和流动；温度太高树脂会氧化、分解。熔融后要施加足够的压力，使预浸料层间充分接触，除去气泡，促使树脂流动，使树脂与纤维有良好的结合。该方法主要优点是：制件冷却到玻璃化温度以下便可卸压出模，整个成型过程比热固性复合材料成型过程要短。热塑性复合材料对模热压成型 matched die press-forming of

14、 thermoplastic composite是热塑性复合材料成型方法之一。该方法是用阴模和阳模在热压机上使已加热软化的热塑性预浸料层片复合成所需要求的制件。为了获得均匀的压力和热传导，对模具的设计和加工要求很高，通常阴模用金属材料制成，阳模用耐热橡胶制成。该方法操作方便，生产效率较高；但成型时树脂不易流动，易造成制件分层和纤维排列畸变等缺陷。热塑性复合材料橡胶垫热压成型 rubber pad press-forming of thermoplastic composite是热塑性复合材料成型方法之一。该方法是用一个橡胶垫对已加热软化的热塑性预浸料层片施压，使其紧贴于阳模外表面而成型。其特点

15、与对模热压成型大致相同；可达到足够高的成型压力，但橡胶垫必须耐较高的成型温度。热塑性复合材料隔膜成型 diaphragm forming of thermoplastic composite是热塑性复合材料成型方法之一。该方法是将热塑性预浸料层片夹在易脱模的可塑性变形的隔膜之间加热软化，再用气压使之紧贴模具而成型。隔膜应能在成型温度范围内被拉伸，常用的有高塑性铝箔或聚酰亚胺薄膜。热塑性复合材料液压成型 hydroforming of thermoplastic composite是热塑性复合材料成型方法之一。该方法是用液压流体对已加热软化的热塑性预浸料层片施压，使其紧贴模具而成型。液压流体用弹

16、性膜密封使之不发生泄漏，并可以达到很高的压力，压力分布较均匀，工艺周期短。热塑性复合材料热压罐/真空成型 autoclave/vacuum forming of thermoplastic composite是热塑性复合材料成型方法之一。该方法是将热塑性预浸料层片两面贴上柔软的薄膜，置于模腔上方，加热到层片软化温度；然后腔内抽真空，外部施高压，使其贴合到模具上成型。热塑性复合材料热塑成型 thermoforming of thermoplastic composite是指热塑性复合材料在加热条件的二次成型。大多数热塑性基体是结晶型或半结晶型的，在结晶体熔点温度以下，结晶体熔融成流体，可进行塑性

17、加工，冷却后重结晶成固体。根据这种原理对热塑性复合材料实现二次加工。一般是先压制成板材，然后在高温条件下把板材成型成符合要求的不同形状的制件。成型方法有模压、轧制。可成型帽型件、槽型件等。离心浇注成型 centrifugal casting moulding是一种利用筒状模具旋转产生的离心力将纤维、树脂和填料均匀地喷射到旋转的模腔内形成管状坯件，然后再成型的方法。也可以先将编织套、纤维毡或织物置于筒状模具内再喷射树脂形成坯件进行成型。主要设备为能旋转并可调节转速的筒状模具和树脂喷射管。该方法适合于制备筒状、管状和罐状的一类制件，其特点是制件壁厚均匀、外表光洁。泡沫贮树脂成型 foam rese

18、rve resin moulding是一种复合材料泡沫夹层结构的成型方法。该方法是用刮涂法使树脂浸渍软质通孔泡沫塑料，两面铺贴织物铺层，在模具内用模压或其他方法加压使贮存于泡沫塑料中的树脂浸渍织物铺层，同时加热固化，制成夹层结构制件。可手糊成型，也可在机器上连续制作。该方法成型压力低，适合制造大型部件，但不能成型复杂制件。真空袋成型 vacuum bag moulding是一种用抽真空的方式在固化过程中对制件施加压力而成型的方法。真空袋采用具有良好延展性和高强度的尼龙膜或类似材料制成，用粘性的密封胶条与模具粘接在一起，将制件包裹在内，抽真空对制件施加压力。真空袋内通常要放有透气毡以使真空导路通

19、畅。该方法工艺简单，不需要专用设备，适用于大尺寸产品的成型。常用来制造室温固化的制件，还可与热压罐配合使用进行高温或中温固化成型。固化的现场监控 in-situ curing monitoring是一种采用仪器及测试技术对热固性树脂基复合材料固化过程进行实时监测与控制的技术，目的是保证合理的工艺条件以获得高质量复合材料制件。工作原理是利用放置在铺层中特制的传感器，监测固化过程中温度、压力等工艺参数及基体性能（如粘度、模量、官能团密度及电气性能等），并将其转换成数字信号传输到计算机，经过合理处理，输出控制信号，以此来实现监控。目前监测方法主要有热电偶法、介电法和光导纤维法。介电法现场监控 Dyn

20、amic dielectric curing monitoring是复合材料固化现场监控的一种方法。该方法是利用特制的电极作为传感器，放置在复合材料预成型件的不同位置，测量预成型件在程序升温加热过程中介质损耗角正切值（tg）变化，以反映树脂基体在固化过程中的粘流特性。根据测量结果选择合理的加压时机，利于得到合适纤维体积含量、低空隙率以及密实良好的复合材料制件。热电偶法现场监控 thermal couples curing monitoring是一种复合材料固化现场监控的方法和技术。该方法是用一个或多个热电偶放置在复合材料预成型件的不同部位，实时测量固化过程中预成型件内部温度（热量），反映树脂基

21、体在固化过程中的固化程度和放热量。根据测量结果选择合理的加压时机，利于得到合适纤维体积含量、低空隙率以及密实良好的复合材料制件。光导纤维现场固化监控 optic fiber in-situ curing monitoring是一种复合材料固化现场监控的方法和技术。该方法是利用光导纤维作为传感器，将光导纤维去掉一小段外包覆层后，放置在复合材料预成型件的不同部位，实时测量固化过程中预成型件内部树脂固化度变化而引起的折射率变化。根据测试结果选择合理的加压时机，利于得到合适纤维体积含量、低空隙率以及密实良好的复合材料制件。树脂粘度-温度曲线复 viscosity-temperature curve o

22、f resin是指描述热固性树脂在升温制度下粘度随时间变化的关系曲线。树脂基体的粘度不仅取决于它本身的化学结构和组成，而且与外界温度有关。树脂基体的粘度特性是反映其工艺性能好坏的重要参数，通常室温下粘度小的树脂基体，对纤维的浸润性好，预浸料也便于铺叠。利用该曲线可以正确选择成型温度、压力和加压时机等工艺参数。工程上常用粘度-温度曲线来表示一种树脂基体的工艺性能。随炉件 procession control panel与制件的材料和工艺相同，并在同一炉固化成形的一种尺寸较小的层合板。将它切成试样后，测试某些基本性能，包括固化度、纤维在基体中的分布、纤维体积含量、空隙率以及基本的力学性能等，以鉴定

23、制件质量，便于对工艺进行监控。架桥 bridging在复合材料预浸料铺叠或成型过程中，一层或多层铺层在跨越圆角或台阶等处时，与其他铺层之间未完全接触而出现架空的现象。有架桥现象的制件在架桥处会出现空隙或分层等缺陷。为避免这种缺陷，通常在预成型件拐角处铺设有弹性的衬垫材料使成形压力均匀传递给预成型件，从而使固化后的产品不出现局部欠压。泡沫填充 foam filling是一种在复合材料胶接件（包括共固化件）及夹层构件的边缘或缝隙处采用的工艺补偿措施，或在蜂窝夹层结构件连接部位采用的加强措施。泡沫填充主要通过灌注含空心填充体（如空心玻璃微球）的浇注料或加入泡沫胶条、颗粒（固化时发泡）实现。其目的是保

24、证制件的整体性不受损害，并有效提高制件的承载能力。修边 trimming复合材料制件成型后，去除毛刺（沿模具缘溢出的多余的树脂）或飞边的工序。切割复 cutting (composite)是一种对已成型的复合材料构件进行后续加工的工序。常用的切割方式有机械切割、砂轮切割、高压水切割、超声切割和激光切割等。机械切割复合材料时容易产生毛边或分层现象，在操作过程中应特别注意。高压水切割、超声切割和激光切割能保证切割精度，自动化程度高，但需要专门设计的大型设备，加工成本高。修补复 repair (composite)对内部有缺陷或外部损伤的复合材料制件进行修复的过程。内部缺陷通常在制造过程中出现，而外

25、部损伤一般在装配和使用过程中形成。按修补场地分为室内修补和外场现场修补；按修补方法分为冷修补和热修补，冷修补采用室温固化的树脂体系，热修补要在较高温度下完成；按修补尺寸分为非补强修补和补强修补，非补强修补适合于表面的小的缺陷或损伤，大的损伤要用补强修补。修补前，首先用无损检测的方法来确定损伤的类型和尺寸，外部损伤用目视检验就可确定其类型和大小，而内部损伤则要用专门的无损检测方法来确定其位置和大小；然后按照制件的使用要求来确定修补方法和材料。修补可以有效延长制件的使用期限。机械加工复 machining (composite)是复合材料构件后加工的主要方法之一，即用机械方法对已成型的复合材料制件

26、进行的第二次加工，以满足装配或连接的需要。常用机械加工方法有车、铣、钻、锯、抛光等。纤维复合材料的机械加工会出现一些常规材料所没有的问题，如纤维硬而脆（或坚韧），使刀具磨损大；树脂基体韧且不导热，加工时产生的热量不易散发，使树脂易粘附刀具；层合板复合材料在加工时极易分层等。应根据这些特点采取相应措施，如选择坚硬的金属合金刀具，选择合理的加工余量，制定专门的加工规范，加工时采取相应的润滑和冷却措施等。另外对韧性好的高强度纤维复合材料（如PBO纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维复合材料）的机械加工，需要特殊的工具，以保证加工质量。机械连接复 mechanical joint (composite)是

27、复合材料连接方法之一，即用常规连接方式如铆接、螺钉连接、螺栓连接等将复合材料制件连接在一起形成整体结构的技术。复合材料机械连接接头的强度取决于复合材料的挤压强度和金属紧固件的剪切强度。机械连接的优点有连接强度高、传递载荷可靠、抗剥离性好、易于分拆和重新组合。主要缺点是在复合材料制件上钻孔时会破坏部分纤维的连续性，易引起分层，导致制件强度下降。因此在钻孔或装配时应按专门规范进行，机械连接主要用于受力较大的部件的连接。机械连接破坏形式复 failure mold of composite joint复合材料机械连接的主要破坏形式有挤压破坏、拉伸断裂、剪切和劈裂等。机械连接的破坏形式与材料本身性能、

28、载荷大小、纤维取向即铺层结构等有关。热塑性复合材料的焊接复 welding（fusion bonding) of thermoplastic composite是热塑性复合材料一种特有的连接方法，即不需要借助胶粘剂，仅靠复合材料表面的树脂熔融和融合连接在一起的方法，其接头的耐热性和耐化学性能与复合材料制件相同，载荷分布均匀。焊接的工艺周期比胶结和机械连接短，易于自动化。按加热方式可分为电阻加热焊接、涡流加热焊接、电磁波加热焊接（激光或微波）、超声波焊接、摩擦焊接以及机械连接与焊接相结合的固紧件加热焊接等。热塑性复合材料的胶接复 adhesive bonding of thermoplastic

29、 composite是热塑性复合材料连接方法之一，即用胶粘剂把制件粘接在一起。胶接工艺分四步：胶接表面处理、涂敷胶粘剂、加热（或加压）、胶粘剂固化（或硬化）。胶接的载荷分布比机械连接均匀。常用与热塑性复合材料树脂基体相同的树脂制成的薄膜作为热熔胶，其优点是接头与制件本身具有相同的耐热性和耐化学性能，工艺时间短，薄膜可无限期贮存。不同种的热塑性树脂薄膜也可用作为热熔胶，例如用聚醚酰亚胺（PEI）薄膜作为聚醚醚酮（PEEK）复合材料的胶粘剂，相容性好、连接强度高，是一种很有前途的方法。二次胶接复 second bonding (composite)是指已固化了的两个或两个以上的不同复合材料制件，通

30、过胶粘剂再次进行胶接固化的技术。二次胶接工序包括被粘表面处理、涂敷胶粘剂（喷、刷或铺胶膜）、胶接件装配和固化等过程。胶接质量除与胶粘剂性能、基体材质有关外，还取决于固化温度、固化时间、固化压力及环境因素等。胶接优点是不需要钻孔、可保持复合材料制件的结构完整性，同时可避免钻孔引起应力集中和承载面积减小；耐疲劳性好；表面光滑和密封性好；成本低。主要缺点是强度分散性大，可靠性低，接头剥离强度低。一般只适用于载荷能力较小的部位，也可采用混合连接方式，如胶-铆、胶-螺连接。表面防护复 surface protection of composite为减缓复合材料的老化过程，延长制件的使用寿命，而在制件表面

31、采取的防护措施。表面防护的内容和方式很多，通常是在制件表面施加一层具有保护功能的涂层，起到防热、防湿、防雷电、防腐和耐磨等作用。如在前沿迎风部位使用耐磨涂料，可抵御破坏性很大的沙蚀和雨蚀；在有防静电要求的部位涂以防静电涂料等。目前大多数涂料为环氧和聚氨酯涂料。环氧附着力强，耐介质性能好，能与多种面漆配合使用。聚氨酯涂料附着力强，硬度高，表面丰满光亮，具有耐油、耐热、耐湿、耐化学腐蚀、耐大气老化等优点，常作面漆使用。热固性树脂基复合材料 thermosetting resin matrix composite以热固性树脂为基体的复合材料，是目前复合材料用量最多的品种。热固性树脂基体一般由树脂、固

32、化剂与其他添加剂等构成，其树脂种类很多，常用的有酚醛树脂、糠醛树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、双马来酰亚胺树脂和聚酰亚胺树脂等。热固性树脂基复合材料所用的增强体有玻璃纤维、碳纤维、芳纶等，也可以是各种纤维织物、粒状填料、片状增强体。热固性树脂基复合材料的成型工艺，一般有手糊成型、缠绕成型、热压罐成型、模压成型、喷射成型、树脂传递模塑成型、反应式注射及挤出成型等。热固性树脂由于加入的固化剂种类不同，其固化反应机理不同，导致固化后复合材料使用要求存在差异。固化剂决定固化温度，而固化温度决定使用温度，根据固化温度的不同通常可分为低温固化（一般指室温）、中温固化（1255）和高温固化（170以上）。对于聚酰亚胺类的热固性树脂复合材料，固化温度多在200350。复合材料的使用温度与固化温度有关，一般使用温度高要求固化温度也高。热固性树脂基复合材料比强度和比模量高，耐疲劳与减震性好，耐烧蚀性与阻燃性好，介电性也好。其应用广泛，如用于交通运输工业、机械制造工业、建筑业、化工与电器工业等领域。除聚酯树脂复合材料广泛用于制造日用工业品外，环氧树脂复合材料、聚酰亚胺复合材料主要用于航空航天工业。室温固化树脂基复合材