复合材料知识范文

复合材料知识范文 复合材料是指由两种以上材料组合而成的、物理和化学性质与原材料不同、但又保持某些有效功能的新材料。 复合材料中，一种材料作为基体，其他材料作为增强剂复合材料是材料家族中最年轻、最活跃的新成员。 所谓“复合”，是在金属材料、有机高分子材料和无机非金属材料自身或相互间进行，从而获得单一材料无法比拟的、具有综合优异性能的新型材料示例天然复合材料复合材料的特点及应用复合材料的分类复合材料包括三要素基体材料、增强剂及复合方式（界面结合形式）按增强剂形状不同，可分为颗粒、连续纤维、短纤维、弥散晶须、层状、骨架或网状、编织体增强复合材料等按使用功能不同，可分为结构复合材料和功能复合材料等按照基体材料的不同，复合材料包括聚合物基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料等热固性、热塑性碳碳复合材料RMC:Resin MatrixComposites MMC:Metal MatrixComposites CMC:Ceramic MatrixComposites增强纤维与基体增强纤维玻璃纤维、碳纤维、聚芳酰胺纤维（Kevlar、Apmoc)、硼纤维、碳化硅纤维树脂基体热固性聚合物聚酯、环氧、酚醛、聚酰亚胺热塑性聚合物尼龙、聚乙烯、聚苯乙烯增强材料的基本形式有纤维丝束、编织布和针织布。 纤维丝束是增强材料的最基本形式。 纤维丝束一般以预浸渍树脂基体的按同一方向（经向）平行排列成的纤维束条带即单向带，供工艺成型结构使用。 为了改善单向带工艺性能，将纤维束用少量维持纤维束经向排列的非承载作用的纬向纤维织成一种特殊的单向织物，又称无纬布或无纺布。 无纬布浸渍树脂后也称为单向带，其纤维增强作用效果与纤维丝束单向带基本相同，但其铺覆工艺性大为改善。 编织布（织物）是由经向纤维与纬向纤维编织而成，分平纹布和缎纹布。 针织布是用非增强纤维（机线）将增强纤维编织在一起形成的织物。 其特点是增强纤维不扭曲，可有效传递载荷。 针织布是制作预成形件的材料，不制成预浸料。 树脂基体树脂基体是复合材料另一个主要组分材料。 在复合材料结构件成形过程中，树脂基体参与化学反应并固化成形为结构。 树脂基体对纤维起支撑、保护作用并传递载荷。 因此树脂基体性能直接关系到复合材料的使用温度和压缩性能，横向（90）性能和剪切性能（包括层间剪切强度）等基本性能，以及耐湿热性能、抗冲击损伤性能和冲击后压缩强度CAI等。 RTM用树脂基体RTM是Resin TransferMolding,树脂转移成形工艺的简称。 RTM技术的主要特点是将增强纤维预成形件放置于模具中，闭合模具，向模具内注入树脂（低压注入，压力0.20.7MPa）或树脂膜熔浸预成形件，经固化成结构件。 对飞机结构件一般选用环氧类或双马类RTM树脂。 无损检测技术目视检查敲击检查超声检查超声频谱法检查射线检测增强纤维与基体的作用与贡献在RMC中，增强材料是决定复合材料的拉伸强度、模量、延伸率的关键组分，增强纤维的种类、机械性能核物理特征，在即体重的体积含量及纤维的取向决定了复合材料的性质树脂基体则是粘接并包容纤维，使纤维免受摩擦损伤，均衡和传递构件所承受的载荷的主要组分，树脂基体的种类、物理特性和化学特性决定了复合材料的剪切强度、横向拉伸强度（非纤维方向）、压缩强度、耐化学腐蚀等性质）复合材料的可设计性铺层设计概念铺层设计包括按载荷分量布置纤维取向，以最大限度地利用纤维承载的方向性和利用铺层“剪裁”设计获得结构所需的刚度特性，特别是独特的耦合刚度。 铺层设计是复合材料性能可设计性的体现，设计技术要点按载荷主方向铺设纤维（如点应力状态下，0纤维对应正应力，45纤维对应剪应力，而90纤维多用来调整泊松比）即纤维取向设计；层合板特性，如强度、刚度、稳定性和损伤阻抗以及损伤容限等与层合板铺层顺序（LAMINATE STACKINGSEQUENCE,LSS）有关，且每一个性能与LSS具有不同的关系。 因此，铺层设计时，铺层顺序的确定应是一个兼顾各性能要求的折中结果；层合板铺层顺序（LSS）应尽可能采取对称均衡铺层，以消除耦合效应，如果由于设计需要，如气动弹性剪裁需要，采用对称非均衡或非对称非均衡铺层时，应考虑减小工艺变形，尽可能将非对称和非均衡铺层靠近层合板中面；层合板铺层设计一般有4个铺设角（0，45，90），且每一个铺设角所占铺层比例应不少于10%，以利刚度协调；层组厚度（同一铺设角聚集在一起的层数）对单向带应不超过4层（即限制层组厚度0.76mm为宜；自由边处限制层组厚度0.38mm），以防发生基体沿纤维方向开裂。 结构设计要求、设计原则与使用环境复合材料的制备传统意义上的复合材料的制造，目前使用最广、效果最好的是纤维增强采用熔铸、浸渍、层压等方法，把玻璃纤维、有机纤维、碳纤维及其织物嵌入树脂基体中；采用熔铸、轧压等方法把硼纤维、高强度钢丝、晶须等嵌入铝、镁、钛合金中这样形成了纤维增强塑料、纤维增强金属和纤维增强陶瓷。 除了纤维增强以外，还广泛使用已有工艺制造复合材料，如喷涂、离子注入、层叠及骨架复合等碳纤维复合材料（CFRP）-以碳或石墨纤维