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文档简介
1、精选优质文档-倾情为你奉上第一章 总论1、名词:复合材料 基体 增强体 结构复合材料 功能复合材料复合材料(Composite materials),是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观上组成具有新性能的材料。包围增强相并且相对较软和韧的贯连材料,称为基体相。细丝(连续的或短切的)、薄片或颗粒状,具有较高的强度、模量、硬度和脆性,在复合材料承受外加载荷时是主要承载相,称为增强相或增强体。它们在复合材料中呈分散形式,被基体相隔离包围,因此也称作分散相。结构复合材料:用于制造受力构件的复合材料。功能复合材料:具有各种特殊性能(如阻尼,导电,导磁,换能,摩擦,屏蔽等)的复合
2、材料。2、在材料发展过程中,作为一名材料工作者的主要任务是什么?(1)发现新的物质,测试其结构和性能;(2)由已知的物质,通过新的制备工艺,改变其显微结构,改善材料的性能;(3)由已知的物质进行复合,制备出具有优良性能的复合材料。3、简述现代复合材料发展的四个阶段。第一代:1940-1960 玻璃纤维增强塑料第二代:1960-1980 先进复合材料的发展时期第三代:1980-2000 纤维增强金属基复合材料第四代:2000年至今 多功能复合材料(功能梯度复合材料、智能复合材料)4、简述复合材料的命名和分类方法。增强材料+(/)基体+复合材料按增强材料形态分:连续纤维复合材料,短纤维复合材料,粒
3、状填料复合材料,编织复合材料;按增强纤维种类分类:玻璃纤维复合材料,碳纤维复合材料,有机纤维复合材料,金属纤维复合材料,陶瓷纤维复合材料,混杂复合材料(复合材料的“复合材料”);按基体材料分类:聚合物基复合材料,金属基复合材料,无机非金属基复合材料;按材料作用分类:结构复合材料,功能复合材料。5、简述复合材料的共同性能特点。(1)、综合发挥各组成材料的优点,一种材料具有多种性能;(2)、复合材料性能的可设计性;(3)、制成任意形状产品,避免多次加工工序。6、简述聚合物基复合材料的主要性能特点。(1)、 比强度、比模量大(2)、 耐疲劳性能好(3)、 减震性好(4)、 过载时安全性好(5)、 具
4、有多种功能性(耐烧蚀性能,摩擦性能好,电绝缘性能高,耐腐蚀性能优良,有特殊的光学、电学、磁学特性。 )(6)、 很好的加工工艺性7、简述金属基复合材料的主要性能特点。(1)、高的比强度、比模量(2)、优秀的导热、导电性能(3)、热膨胀系数小、尺寸稳定性好(4)、良好的高温性能(5)、良好的耐磨性能(6)、良好的疲劳性能和断裂韧性(7)、不吸潮、不老化、气密性好8、简述陶瓷基复合材料的主要性能特点。(1)、强度高、硬度大(2)、耐高温、抗氧化(3)、热膨胀系数小(4)、耐腐蚀(5)、耐磨损(6)、相对密度小9、简述水泥基复合材料的主要性能特点。水泥混凝土制品在压缩强度、热能等方面具有优异的性能,
5、但抗拉伸强度低,破坏前的许用应变小.10、试述复合材料的应用。(1)、航空、航天、军工领域的应用(2)、交通运输方面的应用汽车:发动机、车体、驾驶室、挡泥板、保险杠、仪表盘、驱动轴、板簧等。火车:车厢外壳、内装饰材料、整体卫生间、车门窗、水箱等。(3)、化学工业方面的应用 复合材料主要用于防腐蚀制品。譬如:大型储罐、各种管道、通风管道、烟囱、风机、泵、阀、格栅等。(4)、在电气工业方面的应用 广泛用于电机、电工器材等的制造。(5)、在建筑工业方面的应用 广泛用于装饰、承力结构、混凝土构件、建筑物的修补等。(6)、在机械工业方面的应用 应用十分广泛,譬如:各种叶片、风机、齿轮、皮带轮、滚动轴承、
6、防护罩、刀具等。(7)、在体育用品方面的应用 广泛用于制造赛艇、赛车、划桨、撑杆、球拍、弓箭、雪橇、运动鞋等等。 (8)、复合材料在医学上的应用11、简述复合材料发展中的普遍问题。(1)价格(成本)问题 (2)可靠性问题(3)材料回收再生问题12、试述复合材料发展的方向。一、降低成本(1)原材料(2)成型工艺(3)设计(4)加强对实用可靠性的研究。(5)以绝对优势占领某些特定产品市场,使其他材料无法与之竞争。二、 高性能复合材料的研制高性能复合材料就是指高强度、高模量、耐高温等特性的复合材料。三、功能性复合材料功能性复合材料就是指具有导电、超导、微波、摩擦、吸声、阻尼、烧蚀等功能的复合材料。四
7、、智能复合材料智能复合材料是指具有感知、识别及处理能力的复合材料。在技术上是通过传感器、驱动器和控制器来实现的。五、仿生复合材料仿生复合材料是参考生命系统的结构规律而设计制造的复合材料。六、环保型复合材料第二章 复合材料的基体材料1、 选择金属基复合材料的基体,应考虑哪一些问题?(1)、金属基复合材料的使用要求(2)、金属基复合材料的组成特点 连续纤维增强的金属基复合材料:纤维是主要承载体非连续增强的金属基复合材料:基体是主要承载体(3)、基体金属与增强物的相容性2、简述常用的热固性聚合物基体的特点。不饱和聚酯树脂优点:(1)工艺性能好,工艺装置简单;(2)固化后综合性能良好(3)价格低廉。缺
8、点: (1)固化时体积收缩率较大;(2)成型时气味和毒性较大;(3)耐热性、强度、模量较低;(4)易变形。广泛用于玻璃纤维增强的复合材料中。环氧树脂。优异的使用性能:固化后具有优异的力学性能、良好的电性能、很强的化学稳定性、突出的尺寸稳定性和环境耐久性。优异的工艺性能:可供选择的多样品种、固化方便、黏附力强和固化收缩率低。酚醛树脂则大量应用作为摩擦材料。特点:(1)加热条件下即能固化;(2)良好的压缩性能;(3)良好的耐水、耐化学介质和耐烧蚀性能;(4)价格低廉。但是,断裂延伸率低,脆性大。3、常用的氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷有哪一些?各有何特点?氧化物陶瓷 1、氧化铝陶瓷 氧化铝陶瓷特点:具有
9、优异的耐热性、电绝缘、高硬度、化学稳定性和低价格。广泛应用于高温工程中。2、氧化锆陶瓷 特点:具有高强度、高硬度和高的耐化学腐蚀性,而且其韧性是所有陶瓷中最高的。非氧化物陶瓷1、氮化物陶瓷(1)氮化硅陶瓷 特点:热膨胀系数低、高强度、高弹性模量、耐磨、耐腐蚀、抗氧化、至1200 不发生氧化且强度不下降,能耐除氢氟酸外的各种无机酸和碱溶液,还可耐熔融的铅、锡、镍、黄铜、铝等有色金属及合金的侵蚀且不黏留这些金属液。因此在高温、高速、强腐蚀介质的工作环境中具有特殊使用价值。(2)氮化硼陶瓷 特点:理论密度只有2.27g/cm3,在所有陶瓷材料中是最低的,强度和模量较低,热膨胀系数低,良好的热稳定性及
10、透波特性,耐酸、碱、金属、砷化镓和玻璃熔渣侵蚀,与大多数金属和玻璃熔体不发生反应。适于在900 以下的氧化气氛中和在2800 以下的氮气和惰性气氛中使用。被广泛用于机械、冶金、电子、航空航天等高科技领域。(3)氮化铝陶瓷 特点:热膨胀系数低,能耐2200 -20 的急冷急热,耐熔融铝、砷化镓侵蚀,成为耐火材料、砂轮、刀具材料、填充材料、散热片用理想材料。此外,氮化铝陶瓷具有高的热导率、低的介电常数、与硅相匹配的热膨胀系数、绝缘、无毒的优良性能,适用于大功率集成电路基板和高密度封装材料。2、碳化物及碳陶瓷(1)碳化硅陶瓷 特点:高硬度,优异的抗氧化性,强度可保持到1600 ,良好的耐腐蚀性,低膨
11、胀系数,适宜的力学性能、导电、导热性,高抗磨损性,低摩擦系数。是一种主要的高温结构用陶瓷材料。缺点是断裂韧性较低且在任何温度下都很脆。(2)碳化钨陶瓷特点:密度大,热膨胀系数小,弹性模量低,抗氧化性能较差,具有高硬度、高耐磨性和高韧性。在难加工金属材料工具、电子行业的微型钻头、精密模具、医用牙钻等领域已呈现出越来越广泛的应用前景4、常用的结构、功能用金属基复合材料的基体有哪一些?结构复合材料的基体大致可分为轻金属基体和耐热合金基体两大类。1、用于450 以下的轻金属基体(1)铝及铝合金(2)镁及镁合金2、 用于450-700 复合材料的金属基体 钛及钛合金. 3、用于1000 以上的高温复合材
12、料的金属基体 主要是镍基、铁基耐热合金和金属间化合物。功能用金属基复合材料的基体 用于电子封装:高碳化硅颗粒含量的铝基、铜基复合材料等。(导热系数、热膨胀系数和密度 ) 用于耐磨零部件:碳化硅、氧化铝、石墨颗粒等增强的铝、镁、铜等金属基复合材料等。(耐磨性、导热系数、热膨胀系数) 用于集电和电触头:碳纤维、金属丝、陶瓷颗粒增强的铝、银、铜等金属基复合专心-专注-专业材料等。(导热系数、热膨胀系数)5、聚合物基体的作用是什么?可分为哪几类?其作用是:决定塑料的基本特性。粘结作用,将各种辅助材料粘结在一起。一般按照树脂热行为可以分为:热固性塑料:不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂等;热塑性塑料:聚
13、丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚砜。按照树脂特性及用途:一般用途树脂、耐热树脂、耐候性树脂、阻燃树脂等。按照成型工艺:手糊用树脂、喷射用树脂、胶衣用树脂、缠绕用树脂、拉挤用树脂等。按照树脂来源:天然(橡胶)、人工合成(塑料、尼龙等)6、聚合物基体的组分有哪一些?有何作用?聚合物+辅助材料 稳定剂、固化剂、增韧剂、稀释剂、催化剂等聚合物基体的作用(1)把纤维粘在一起,分配纤维间的载荷;(2)决定复合材料的一些性能;(3)保护纤维不受环境的影响。辅助材料也称添加剂、助剂,在树脂中加入添加剂的目的是改善成型性能和制品的使用性能,延长使用寿命和降低成本。7、陶瓷基复合材料的基体可分为哪几类?试举例说明。玻璃
14、,玻璃陶瓷,氧化物陶瓷,非氧化物陶瓷。8、什么是反玻璃化?玻璃陶瓷有何特点?有哪一些?通过适当的热处理使无机玻璃由非晶态转变为晶态的过程称为反玻璃化。玻璃陶瓷具有热膨胀系数小、力学性能好和导热系数较大、耐化学腐蚀、低介电损耗等优越性能(1)耐高温玻璃陶瓷(2)高力学性能玻璃陶瓷 (3)生物玻璃陶瓷(4)新型功能玻璃陶瓷9、陶瓷基体的选择原则是什么?(1)具有优异的使用性能;(2)与增强材料之间有界面相容性;(3)具有良好的工艺性能。10、聚合物基体的选择原则是什么?(1)能够满足产品的使用要求;(2)对纤维具有良好的润湿性和粘结性;(3)容易操作;(4)低毒性,低刺激性;(5)价格合理。11、
15、什么是水泥基复合材料?可分为哪几类?水泥基复合材料是指以水泥砂浆或混凝土为基体与其他材料组合形成的复合材料。主要分为两大类:纤维增强水泥基复合材料和聚合物混凝土复合材料第三章 复合材料的增强材料1、 常用的增强材料可分为哪几类?如何选择?分类 按照几何形状:颗粒、纤维、片状、织物、晶板和微球等。按照属性(化学成分):有机增强体和无机增强体。无机增强体分为玻璃纤维、碳纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、硼纤维等。有机增强体分为芳纶纤维、尼龙纤维和聚烯烃纤维等。选择原则: 根据制品的性能要求、成型工艺和成本进行选择。2、 常用的玻璃纤维如何分类?按照原料成分可分为几类?玻璃原料是以不同含碱量来划分的。碱
16、金属氧化物(Na2O、K2O)含量高,玻璃易熔,易抽丝,产品成本低。所以,玻璃纤维可以按照含碱量分为:无碱玻纤(E-玻纤)不大于0.5%中碱玻纤 (C-玻纤) 11.5-12.5%有碱玻纤 10-16%特种玻纤3、 为什么玻璃纤维的抗拉强度随长度减小、直径减小而增大?用“微裂纹理论”予以解释,随着纤维直径的减小和长度的缩短,纤维中微裂纹的数量和大小就会相应的减小,这样强度就会相应的增加。4、 什么是纤维的疲劳?老化?纤维的疲劳是指纤维强度随施加负荷时间的增加而降低的情况。当纤维存放一段时间后,会出现强度下降的现象,称为纤维的老化。5、碳纤维如何分类?其制造方法有哪两种?性能分类:高性能和低性能
17、 原丝类型分类:聚丙烯腈基、粘胶基、沥青基。功能(用途)分类:受力结构、导电、润滑、耐磨等。目前的制造方法主要分为两种类型:气相法和有机纤维碳化法。6、简述芳纶纤维、硼纤维的性能特点及应用。芳纶纤维的性能特点:一般为黄色、有光,加热到450以上变焦变脆。1、力学性能(1)拉伸强度高 (2)弹性模量高(3)冲击性能好 (4)密度小(5)压缩性能(6)剪切性能较低(7) 耐磨性能优良、韧性好、加工性好 2、热稳定性(1)热稳定性优良;(2)热膨胀系数小,各向异性,尺寸稳定性好;(3)具有良好的散热和绝热性能;(4)抗燃烧性能良好。3、 化学性能(1)良好的耐介质性能 但耐强酸碱、耐水性不好(2)氧
18、化稳定性较好4、存在的问题(1)耐光性差(2)溶解性差(3)抗压强度低(4)吸湿性强用途:1、航空航天2、军事工业3、民用硼纤维性能特点良好的力学性能:强度高、模量大、密度小、刚度大、硬度高、良好的室温化学稳定性、热膨胀系数小应用:目前硼纤维主要用于增强金属材料7、常用的晶须有哪一些?可分为几类?晶须分为陶瓷晶须和金属晶须两大类。用作增强材料的主要是陶瓷晶须。8、常用的颗粒增强体有哪一些?可分为几类?目前经常使用的颗粒增强体有:SiC,TiC,B4C,WC,Al2O3,MoS2,Si3N4,TiB2,BN,C等。按照变形性能,可分为:刚性和延性颗粒。其中刚性颗粒主要是陶瓷颗粒,延性颗粒主要是金
19、属颗粒。9、什么是颗粒增强体?颗粒增强复合材料的力学性能取决于哪些因素?用以改善复合材料力学性能、提高断裂功、提高耐磨性和硬度、增进耐腐蚀性能的颗粒状材料。力学性能主要取决于颗粒的形貌、直径、结晶完整度和颗粒在复合材料中的分布情况及体积分数。10、增强纤维有何特点?(1)与同质地的块状材料相比,强度要高的多;例如:E-玻璃和E-玻纤。(2)纤维状材料具有较高的柔曲性;(3)纤维状材料具有较大的长径比。11、增强体在复合材料中有何作用?结构复合材料:纤维的主要作用是承载;功能复合材料:提供吸波、透波、隐身、防热、耐磨、耐腐蚀和抗热震等其中的一种或多种功能,同时为材料提供基本的结构性能。12、简述
20、坩埚法、池窑法制备玻璃纤维的工艺过程?Ppt30,3513、简述碳纤维的制备工艺过程。拉丝 牵伸 稳定 碳化 石墨化第四章 复合材料的界面1,什么是复合材料的界面?按照界面处原子配位情况,复合复合材料的界面可分为哪几类?复合材料的界面是指基体与增强物之间化学成分有显著变化的、构成彼此结合的、能起载荷传递作用的微小区域。类型:原子配位: 共格、半共格、非共格2,物理结合?溶解和浸润结合?反应结合?物理结合是指基体与增强体之间没有任何化学作用,仅仅依靠机械互锁作用进行连接的界面结合方式。溶解与润湿结合是指基体与增强体之间在复合工艺过程中首先发生润湿,然后相互溶解所形成的一种界面结合方式。化学反应结
21、合是基体与纤维之间在复合工艺过程中发生化学反应,并在界面上形成化合物而产生的结合。3,界面效应有哪一些?请简要介绍。(1) 传递效应 (2) 阻断效应 (3) 不连续效应(4) 散射和吸收效应 (5) 诱导效应 4,简述树脂基复合材料界面的形成过程。第一阶段:基体与纤维的接触和浸润过程;第二阶段:聚合物的固化阶段。5,什么是界面作用机理?常用的界面作用机理有哪一些?请简要介绍。界面作用机理是指界面发挥作用的微观机理。· 界面浸润理论· 物理吸附理论· 化学键理论· 变形层理论· 拘束层理论· 扩散层理论· 减弱界面局部应力作
22、用理论6,金属基复合材料界面的类型有哪一些?影响其稳定性的因素有哪一些?界面反应程度可以分为哪三类?界面的类型互不反应也不溶解不反应但相互溶解相互反应形成界面反应层影响其稳定性的因素: 物理方面:主要是指高温条件下增强纤维与基体之间的熔融。化学方面:主要是与复合材料在加工和使用过程中发生的界面化学作用有关。将界面反应程度分为三类。 第一类为弱界面反应。它有利于金属基体与增强体的浸润、复合和形成最佳界面结合。第二类为中等程度界面反应。它会产生界面反应产物,但没有损伤纤维等增强体的作用,同时增强体性能无明显下降,而界面结合则明显增加。第三类为强界面反应。有大量界面反应产物,形成聚集的脆性相和界面反
23、应产物脆性层,造成纤维等增强体严重损伤,强度下降,同时形成强界面结合。7,简述陶瓷基复合材料界面结合方式和相容性。纤维与陶瓷基体之间的界面结合主要通过三种方式:机械结合、溶解与润湿结合和反应结合。陶瓷基复合材料的界面相容性包括物理相容性和化学相容性。物理相容性指的是界面两侧的组元之间在复合工艺中的润湿和溶解以及制成后界面处热残余应力的情况。界面化学相容性指的是界面两侧的组元是否发生化学反应以及反应程度。8,什么是增强材料的表面处理?简述玻璃纤维和碳纤维的表面处理方法。在增强材料表面涂覆上表面处理剂的工艺过程。玻璃纤维必须进行表面处理,其表面处理方法是在玻璃纤维表面覆盖一层偶联剂,偶联剂具有两种
24、或两种以上性质不同的官能团,一端亲玻璃纤维,一端亲树脂,从而起到玻璃纤维与树脂间的桥梁作用,将两者结合在一起,形成玻璃纤维偶联剂树脂的界面区,形成的界面区有三个亚层,即物理吸附层、化学吸附层和化学共价键结合层,界面区的形成使玻璃纤维表面与大气隔绝开,避免金属氧化物的吸水作用。用于碳纤维表面处理的方法较多,如氧化、沉积、电聚合与电沉积,等离子体处理等。第五章 复合材料的结构设计基础1、名词解释:复合效应 相补效应 平均效应 系统效应 共振效应将A、B两种组分复合起来,得到既具有A组分性能特征又具有B组分性能特征的综合效果,称为复合效应。相补效应 复合材料各组分复合后相互补充,弥补各自的弱点,产生
25、优异的综合性能。平均效应(混合效应) 复合材料的某项性能等于各组分的该项性能乘以该组分体积分数之加和。系统效应 将不具备某种性能的各组分通过特定的复合状态复合后,使复合材料具有单个组分不具备的新性能。共振效应 某一组分A具有一系列性能,与另一组分复合后,能使A组分的大多数性能受到较大抑制,而使其中某一项性能在复合材料中突出地发挥。2、简述复合材料结构设计的一般过程。(1)明确设计条件(2)材料设计(3)结构设计(4)确定复合材料的制造方法3、简述复合材料结构设计的条件。(1)、结构性能要求结构所承受的各种载荷,确保使用寿命期间安全;提供各种配件附件的空间;隔绝外界的环境状态而保护内部物体。(2
26、)、载荷情况结构承载分静载荷和动载荷。动载荷又分为瞬时作用载荷、冲击载荷和交变载荷。(3)、环境条件 力学、物理、气象和大气条件等。(4)、结构的可靠性与经济性 结构设计的合理性主要表现在可靠性和经济性两方面。4、复合材料结构设计时原材料选择的原则是什么?原材料选择原则(1)比强度、比刚度高的原则(2)与使用环境相适应的原则(3)满足结构特殊性要求的原则(4)满足工艺性要求的原则(5)成本低、效益高的原则5、原材料选择时对纤维和基体各有什么基本要求?纤维的选择(1)基本要求 高强度、高模量;易于生产加工;良好的化学稳定性;耐机械损伤;具有合适的尺寸和几何形状;性能再现性(一致性)好;柔曲性好;
27、成本低。基体的选择(1)基本要求 耐环境性强;密度尽量低;对增强体的充填性好;内聚强度高;断裂韧性高;与增强体的连接性好;高温抗氧化性好;成型性好。6、试述聚合物基复合材料的基体是如何进行选择的? 能够在结构使用温度范围内正常工作; 基体材料具有一定的力学性能; 基体的断裂伸长率大于或接近纤维的断裂伸长率; 具有满足使用要求的物理、化学性能; 要求具有一定的工艺性。7、什么是复合材料的层合板?复合材料层合板设计的一般原则有哪一些?由多层铺层按一定方向叠合并热压成型的复合材料板材称为层板层合板设计时目前一般遵循如下设计原则。 铺层定向原则 均衡对称铺设原则 铺层取向按承载选取原则铺层最小比例原则
28、铺设顺序原则冲击载荷区设计原则8、什么是铺层定向原则?由于层合板铺层取向过多会造成设计工作的复杂化,目前多选择0°,45 °,90 °和45 ° 四种铺层方向。如果需要设计成准各向同性的层台板,除了用04590- 45s层合板外,为了减少定向数,还可采用600- 60s层合板。9、简述铺层最小比例原则。为了避免基体承载,减少湿热应力,使复合材料与其相连接的金属泊松比相协调,以减少连接诱导应力等,对于方向为0°,90°,45°铺层,其任一方向的铺层最小比例应大于6-10。10、什么是等代设计法?等代设计法,一般是指在载荷和使用
29、环境不变的条件下,用相同形状的复合材料层合板来代替其它材料,并用原来材料的设计方法进行设计,以保证强度或刚度。11、简述复合材料设计过程中结构设计的一般原则。复合材料结构设计的一般原则,除已经讨论过的层合板设计原则外,尚需要遵循满足强度和刚度的原则。结构设计应考虑的工艺性要求. 许用值与安全系数的确定.12、结构设计中应该考虑的因素有哪一些?复合材料结构设计除了要考虑强度和刚度、稳定性、连接接头设计等以外,还需要考虑应力、防腐蚀、防雷击、抗冲击等。13、复合材料制造中的关键问题是什么?复合材料制造中的关键问题包括:对增强体尽量不造成机械损伤;使增强体按预定方向规则排列并均匀分布;基体与增强体之
30、间产生良好的结合。第六章 复合材料成型工艺1,常用的树脂基、陶瓷基复合材料成形工艺有哪一些?树脂基:(1)手糊成型 (2)真空袋压法成 (3)压力袋成型 (4)树脂注射和树脂传递成型 (5)喷射成型 (6)真空辅助树脂注射成型 (7)夹层结构成型 (8)模压成型 (9)注射成型 (10)挤出成型 (11)纤维缠绕成型 (12)拉挤成型 (13)连续板材成型 (14)层压或卷制成型 (15)热塑性片状模塑料热冲压成型 (16)离心浇铸成型陶瓷基复合材料(CMC)成型工艺:一、 模压成型(dry-pressing) 二、 等静压成型三、 注浆成型(slip casting) 四、 热压成型(hot
31、 injection molding) 五、注射成型(injection molding) 六、直接氧化法(Lanxide process)七、 化学气相渗透工艺2,常用的金属基复合材料(MMC)成形工艺可分为哪几类?试举例说明。金属基复合材料的复合工艺主要分为三个大类: 固态法 固态法包括扩散黏结法(热压法、热等静压法),形变法(热轧法、热挤压法、热拉法)和粉末冶金法等。液态法 液态法包括液态金属浸渍法、共喷沉淀法、热喷涂法等其他制造方法 主要包括原位自生成法、物理气相沉积法、化学气相沉积法、化学镀和电镀法、复合镀法等。3什么是手糊成型工艺?简述其工艺过程。工艺过程是先在模具上涂刷含有固化剂
32、的树脂混合物,再在其上铺贴一层按要求剪裁好的纤维织物,用刷子、压辊或刮刀压挤织物,使其均匀浸胶并排除气泡后,再涂刷树脂混合物和铺贴第二层纤维织物,反复上述过程直至达到所需厚度为止。然后在一定压力作用下加热固化成型(热压成型),或者利用树脂体系固化时放出的热量固化成型(冷压成型),最后脱模得到复合材料制品。4什么是注射成型工艺?有何特点?注射成型是根据金属压铸原理发展起来的一种成型方法。该方法是将颗粒状树脂、短纤维送入注射腔内加热熔化和混合均匀,并以一定的挤出压力注射到温度较低的密闭模具中,经过冷却定型后,开模便得到复合材料制品。其优点是:成型周期短,能耗最小,产品精度高,一次可成型开关复杂及带
33、有嵌件的制品,一模能生产几个制品,生产效率高。缺点是不能生产纤维增强复合材料制品和对模具质量要求较高。5什么是扩散黏结法?它有何特点?扩散黏结是一种在较长时间、较高温度和压力下,通过固态焊接工艺,使同类或不同类金属在高温下相互扩散而黏结在一起的工艺方法。扩散黏结工艺的主要优点是可以焊接品种广泛的金属,易控制纤维取向和体积分数。缺点主要是焊接需若干小时,较高的焊接温度和压力,生产成本较高,只能制造有限尺寸的零件。6常用的陶瓷基复合材料(CMC)成型工艺有哪一些?参考第1题7模压成型、等静压成型和注浆成型各有何特点?适用于什么场合?模压成型工艺有较高的生产效率,制品尺寸准确,表面光滑,多数结构复杂
34、的制品可一次成型,无需有损制品性能的二次加工,制品外观及尺寸的重复性好,容易实现机械化和自动化等优点。模压工艺的主要缺点是模具设计制造复杂,压机及模具投资高,制品尺寸受设备限制,一般只适合制造批量大的中、小型制品。等静压成型是利用液体或橡胶等在各个方向传递压力相等的原理对坯体进行压制的。等静压成型有很多优点,例如对模具无严格要求,压力容易调整,坯体均匀致密,烧结收缩小,不易变形开裂等。此工艺的缺点是设备比较复杂,操作烦琐,生产效率低,目前仍只限于生产具有较高要求的电子元件及其他高性能材料。注浆成型不使用压力和钢制模具,可制造形状复杂及大型薄壁的制品,而且成本低,设备简单,但是注浆成型生产周期长
35、,效率较低。近年来,已越来越多地被引入精细陶瓷及粉末冶金零件的制造中。8.复合材料的成型工艺与其它材料的加工工艺相比有何特点?(1) 材料的形成与制品的成型常常是同时完成的。复合材料的生产过程,也就是复合材料制品的生产过程。 (2) 在形成复合材料之前,增强体常是纤维、织物或颗粒,在复合过程中,增强体通过其表面与基体相粘结,并固定于基体中,其物理、化学状态及几何形状通常是不变化的,但会受到复合过程中机械作用及湿热效应的影响;与此有显著区别的是,基体材料在复合材料形成过程中要经历从状态到性质的巨大变化。由于基体材料的不同(如金属基、聚合物基、陶瓷基等),变化程度的差异较大。(3) 在增强体和基体
36、之间的结合界面上,一般有润湿、溶解和化学反应发生,其界面结合情况对复合材料的性能有着极大的影响。9. 简述注射成型工艺的一般过程。参考第4题10.简述模压成型的一般工艺过程。模压成型是一种对热固性树脂和热塑性树脂都适用的纤维复合材料成型方法。将定量的模塑料或颗粒状树脂与短纤维的混合物放入敞开的金属对模中、闭模后加热使其熔化,并在压力作用下充满模腔,形成与模腔相同形状的模制品,再经加热使树脂进一步发生交联反应而固化,或者冷却使热塑性树脂硬化,脱模后得到复合材料制品。11.简述拉挤、缠绕成型工艺的特点及应用。拉挤成型将浸渍了树脂胶液的连续纤维,通过成型模具,在模腔内加热固化成型,在牵引机拉力作用下
37、,连续拉拔出型材制品。该工艺适用于制造各种不同截面形状的管、棒、角形、工字形、槽型、板材等型材。缠绕成型是一种将浸渍了树脂的纱或丝束缠绕在回转芯模上,常压下在室温或较高温度下固化成型的种复合材料制造工艺,是一种生产各种尺寸(直径6mm-6m)回转体的简单有效的方法。第七章 常用复合材料1,简述PMC发展的三个阶段。20世纪40年代初到60年代中期是PMC发展的第一阶段,这一阶段主要是玻璃纤维增强塑料(GFRP)的发展和应用;从20世纪60年代中期到80年代初,是复合材料发展的第二阶段,也就是先进复合材料日益成熟和发展的阶段。20世纪80年代后,聚合物基复合材料的工艺、理论逐渐完善,除了玻璃钢普遍使用外,先进复合材料在航空航天、船舶、汽车、建筑、文体用品等各个领域都得到广泛应用。1982年英国ICI公司推出先进热塑性复合材料APC-2,向传统的热固性树脂基复合材料提出了强烈的挑战,其工艺理论不断完善、新产品的开发和应用不断扩大,因而形成了复合材料发展的第三阶段。2,影响FRP力学性能的主要因素是什么?纤维的类型、纤维体积分数、纤维形式
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