1、復合材料是由兩種或兩種以上的不同材料組合而成的機械工程材料。各種組成材料在性能上能互相取長補短，產生協同效應，使復合材料的綜合性能優于原組成材料，從而滿足各種不同的要求。復合材料的組成包括基體和增強材料兩個部分。復合材料中以纖維增強材料應用最廣、用量最大。其特點是比重小、比強度和比模量大。例如碳纖維與環氧樹脂復合的材料，具比強度和比模量均比鋼和鋁合金大數倍，還具有優良的化學穩定性、減摩耐磨、自潤滑、耐熱、耐疲勞、耐蠕變、消聲、電絕緣等性能。石墨纖維與樹脂復合可得到膨脹系數幾乎等于零的材料。纖維增強材料的另一個特點是各向異性，因此可按制件不同部位的強度要求設計纖維的排列。以碳纖維和碳化硅纖維增強

2、的鋁基復合材料，在500c時仍能保持足夠的強度和模量。碳化硅纖維與鈦復合，不但鈦的耐熱性提高，且耐磨損，可用作發動機風扇葉片。碳化硅纖維與陶瓷復合，使用溫度可達1500c，比超合金渦輪葉片的使用溫度（1100C）高得多。碳纖維增強碳、石墨纖維增強碳或石墨纖維增強石墨，構成耐燒蝕材料，已用于航天器、火箭導彈和原子能反應堆中。非金屬基復合材料由于密度小，用于汽車和飛機可減輕重量、提高速度、節約能源。用碳纖維和玻璃纖維混合制成的復合材料片彈簧，其剛度和承載能力與重量大5倍多的鋼片彈簧相當。復合材料的成型方法按基體材料不同各異。樹脂基復合材料的成型方法較多，有手糊成型、噴射成型、纖維纏繞成型、模壓成型

3、、拉擠成型、RTM成型、熱壓罐成型、隔膜成型、遷移成型、反應注射成型、軟膜膨脹成型、沖壓成型等。金屬基復合材料成型方法分為固相成型法和液相成型法。前者是在低于基體熔點溫度下，通過施加壓力實現成型，包括擴散焊接、粉末冶金、熱軋、熱拔、熱等靜壓和爆炸焊接等。后者是將基體熔化后，充填到增強體材料中，包括傳統鑄造、真空吸鑄、真空反壓鑄造、擠壓鑄造及噴鑄等、陶瓷基復合材料的成型方法主要有固相燒結、化學氣相浸滲成型、化學氣相沉積成型等。復合材料的主要應用領域有：航空航天領域。由于復合材料熱穩定性好，比強度、比剛度高，可用于制造飛機機翼和前機身、衛星天線及其支撐結構、太陽能電池翼和外殼、大型運載火箭的殼體、

4、發動機殼體、航天飛機結構件等。汽車工業。由于復合材料具有特殊的振動阻尼特性，可減振和降低噪聲、抗疲勞性能好，損傷后易修理，便于整體成形，故可用于制造汽車車身、受力構件、傳動軸、發動機架及其內部構件。化工、紡織和機械制造領域。有良好耐蝕性的碳纖維與樹脂基體復合而成的材料，可用于制造化工設備、紡織機、造紙機、復印機、高速機床、精密儀器等。醫學領域。碳纖維復合材料具有優異的力學性能和不吸收X射線特性，可用于制造醫用X光機和矯形支架等。碳纖維復合材料還具有生物組織相容性和血液相容性，生物環境下穩定性好，也用作生物醫學材料。止匕外，復合材料還用于制造體育運動器件和用作建筑材料等。2.復合材料的加工方法與

5、特點及加工方法的選擇原則。復合材料成型工藝是復合材料工業的發展基礎和條件。隨著復合材料應用領域的拓寬，復合材料工業得到迅速發鎮，其老的成型工藝日臻完善，新的成型方法不斷涌現，目前聚合物基符合材料的成型方法已有20多種，并成功地用于工業生產，如：（1）手糊成型工藝一濕法鋪層成型法；（2）噴射成型工藝；（3）樹脂傳遞模塑成型技術（RTM技術）；（4）袋壓法（壓力袋法）成型；（5）真空袋壓成型；（6）熱壓罐成型技術；（7）液壓釜法成型技術；（8）熱膨脹模塑法成型技術；（9）夾層結構成型技術；（10）模壓料生產工藝；（11）ZMC模壓料注射技術；（12）模壓成型工藝；（13）層合板生產技術；（14）卷

6、制管成型技術；（15）纖維纏繞制品成型技術；（16）連續制板生產工藝；（17）澆鑄成型技術；（18）拉擠成型工藝；（19）連續纏繞制管工藝；（20）編織復合材料制造技術；（21）熱塑性片狀模塑料制造技術及冷模沖壓成型工藝；（22）注射成型工藝；（23）擠出成型工藝；（24）離心澆鑄制管成型工藝。根據所選用樹脂基體材料的不同，上述方法分別適用于熱固性和熱塑性復合材料的生產，有些工藝兩者都適用。以下主要工藝及其特點：（1）手糊成型工藝。優點是成型不受產品尺寸和形狀限制，適宜尺寸大、批量小、形狀復雜的產品的生產。設備簡單、投資少、見效快。適宜我國鄉鎮企業的發展。且工藝簡單、生產技術易掌握，只需經過短

7、期培訓即可進行生產。易于滿足產品設計需要，可在產品不同部位任意增補增強材料；制品的樹脂含量高，耐腐蝕性能好。缺點是生產效率低、速度慢、生產周期長、不宜大批量生產。且產品質量不易控制，性能穩定性不高。產品力學性能較低。生產環境差、氣味大、加工時粉塵多，易對施工人員造成傷害。(2)夾層結構成型工藝。夾層結構的共有特點：質輕、剛度大。多用于尺寸較大，剛度要求高，強度要求不高的場合。(3)RTM成型技術。特點：可以制造兩面光的制品；成型效率高，適合于中等規模的玻璃鋼產品生產(20000件/年以內)；RTM為閉模操作，不污染環境，不損害工人健康；增強材料可以任意方向鋪放，容易實現按制品受力狀況例題鋪放增

8、強材料；原材料及能源消耗少；建廠投資少，上馬快。(4)模壓成型。優點：制造費用低，所以投資少、見效快，為發展多品種、小批量的生產提供了有利條件，這也是模壓成型工藝目前還在大量運用的原因之一。在模壓成型過程中，由于塑料的流動距離很短，受填料的定向影響小，所以塑件的尺寸變動小，不易變形，尺寸穩定性好，機械性能穩定。相同噸位的壓機可以成型較大平面的制品。模壓成型工藝成熟，生產過程易于控制。缺點：生產周期長，生產效率低。較難實現生產自動化，因而勞動強度大。因為飛邊厚，塑件厚度方向的尺寸難以控制，所以模壓成型不能模壓尺寸精度要求較的制品。(5)層壓工藝。特點：生產的機械化、自動化程度較高。產品質量穩定。

9、但一次性投資較大，適合于批量生產。(6)纏繞成型工藝。纖維纏繞成型的優點能夠按產品的受力狀況設計纏繞規律，使能充分發揮纖維的強度；比強度高：一般來講，纖維纏繞壓力容器與同體積、同壓力的鋼質容器相比，重量可減輕4060%;可靠性高：纖維纏繞制品易實現機械化和自動化生產，工藝條件確定后，纏出來的產品質量穩定，精確；生產效率高：采用機械化或自動化生產，需要操作工人少，纏繞速度快(240m/min),故勞動生產率高；成本低：在同一產品上，可合理配選若干種材料(包括樹脂、纖維和內襯)，使其再復合，達到最佳的技術經濟效果。纏繞成型的缺點纏繞成型適應性小，不能纏任意結構形式的制品，特別是表面有凹的制品，因為

10、纏繞時，纖維不能緊貼芯模表面而架空；纏繞成型需要有纏繞機，芯模，固化加熱爐，脫模機及熟練的技術工人，需要的投資大，技術要求高，因此，只有大批量生產時才能降低成本，才能獲得較的的技術經濟效益。在選擇復合材料成型方法時，要綜合考慮，同時滿足材料性能、產品質量和經濟效益等各種因素。具體應考慮的：(1)產品的外形構造和尺寸大小。(2)材料性能和產品質量要求，如材料的物化性能，產品的強度及表面粗糙度(光潔度)要求等。(3)生產批量大小及供應時間(允許的生產周期)要求。(4)企業可能提供的設備條件及資金。(5)綜合經濟效益，保證企業盈利。一般來講，生產批量大，數量多及外形復雜的小產品，多采用模壓成型。如機

11、械零件，電工器材等；對造形簡單的大尺寸制品，如浴盆，汽車部件等，適宜采用SMC大臺面壓機成型，亦可用手糊工藝生產小批量產品；對于壓力管道及容器則宜用纏繞工藝；對批量小的大尺寸制品，如船體外殼，大型儲槽等，常采用手糊，噴射工藝；對于板材和線型制品，可采用連續成型工藝。3 .什么是復合材料RTM成型及RTM成型的應用？RTM成型對樹脂的要求，常用的樹脂的特點？RTM即樹脂傳遞模塑，是將液態熱固性樹脂及固化劑，由計量設備分別從儲桶內抽出，經靜態混合器混合均勻，注入事先鋪有玻璃纖維增強材料的密封模內，經固化、脫模、后加工而成制品的工藝。RTM成型技術的特點：可以制造兩面光的制品；成型效率高，適合于中等

12、規模的玻璃鋼產品生產(20000件/年以內)；RTM為閉模操作，不污染環境，不損害工人健康；增強材料可以任意方向鋪放，容易實現按制品受力狀況例題鋪放增強材料；原材料及能源消耗少；建廠投資少，上馬快。RTM技術適用范圍很廣，目前已廣泛用于建筑、交通、電訊、衛生、航空航天等工業領域。已開發的產品有：汽車殼體及部件、娛樂車構件、螺旋漿、8.5m長的風力發電機葉片、天線罩、機器罩、浴盆、沐浴間、游泳池板、座椅、水箱、電話亭、電線桿、小型游艇等。RTM成型工藝對環氧樹脂的要求：(1)室溫或工作溫度下具有較低的粘度(0.51.5Ps),對增強材料浸潤性好。能順利地，均勻地通過模腔，浸透纖維，快速充滿整個型

13、腔；(2)固化放熱低(80130C),防止損傷玻璃鋼模具；(3)固化時間短，一般凝膠時間為530min,固化時間不超過60min；(4)樹脂固化收縮率小。4 .什么是復合材料纏繞成型及纏繞的應用？纏繞成型對樹脂的要求，常用的樹脂的特點？纏繞成型工藝是指將浸過樹脂膠液的連續纖維或布帶，按照一定規律纏繞到芯模上，然后固化脫模成為增強塑料制品的工藝過程。纏繞成型的應用：軍工方面：航空、航天、導彈(發動機殼體、高壓容器、導彈發射筒等)0纏繞復合材料壓力容器在航空、航天、造船等領域獲得廣泛應用。碳纖維和芳綸纖維纏繞的薄壁金屬內襯高壓容器結構效率高、性價比高，是航天飛機和人造地球衛星的首選。民用方面：化工、石油、環保、建筑等領域的管道、貯罐、壓力容器等。充裝介質有氮氣、氧氣、氫氣和氮氣，形狀多為環形、球形和扁橢球形。美國纖維纏繞管道總長占整個運輸工具的三分之一，所負擔供應的能量(包括石油、天然氣、煤、電)占全國需用量的一半以上。我國工業生產中也已大量采用纖維纏繞管道。小型壓力容器在個人生命保障系統獲得成功應用：消防員、登山隊員的供氧器，特點：重量輕、便于攜帶、高疲