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1、 2011 Fujian University of Technology.Department of Machine electrical.Industrial design specialty.产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺 第五章第五章 复合材料性能及工艺复合材料性能及工艺关于材料成型与工艺(2)第一页，讲稿共二十七页哦 2011 Fujian University of Technology.Department of Machine electrical.Industrial design specialty.产品造型材料及工艺产品造型材料及
2、工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺 第五章第五章 复合材料性能及工艺复合材料性能及工艺5.1 复合材料概述一、复合材料概念 复合材料是由两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。其中一种做为基体，另外材料做为增强剂。特点：1.复合材料的组分是多种多样的;2.复合后的性能可以极大的弥补单一材料的性能和缺点，并非组分材料之间性能的简单相加，即通过对原材料的选择、各组分分布设计和工艺条件的保证等，使原组分材料优点互补，因而呈现了出色的综合性能，从而合理的满足使用需求第二页，讲稿共二十七页哦 2011 Fujian University of Technology.Depart
3、ment of Machine electrical.Industrial design specialty.产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺 第五章第五章 复合材料性能及工艺复合材料性能及工艺高分子复合材料组成：1、增强剂。为具有高强度、高模量、耐温的纤维及织物，如玻璃纤维、碳纤维、氮化硅晶须、硼纤维及以上纤维的织物。2、基体材料。主要是起粘合作用的胶粘剂，如环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺、不饱合聚酯树脂等热固性树脂及苯乙烯、聚丙烯等热塑性树脂。高分子复合材料特点：复合材料具有质量轻，较高的比强度、比模量、较好的延展性、抗腐蚀、导热、隔热、隔音、减振、耐
4、高(低)温，独特的耐烧蚀性、透电磁波，吸波隐蔽性、材料性能的可设计性、制造的灵活性和易加工性等特点，被大量地应用到航空航天等军事领域中，是制造飞机、火箭、航天飞行器等军事武器的理想材料。第三页，讲稿共二十七页哦 2011 Fujian University of Technology.Department of Machine electrical.Industrial design specialty.产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺 第五章第五章 复合材料性能及工艺复合材料性能及工艺 1997年服役，是目前世界性 能最佳的制空战机之一，55%机身采用
5、高強度、低重量的复合材料，单价超过2亿美元美国F-22战机第四页，讲稿共二十七页哦 2011 Fujian University of Technology.Department of Machine electrical.Industrial design specialty.产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺 第五章第五章 复合材料性能及工艺复合材料性能及工艺在卫星和宇航器上的应用 飞行器的减重的作用效果和飞行速度有关，飞行速度越快，每减重一克，或者一公斤，所取得的效益就越大。我国在“风云二号气象卫星”及“神舟”系列飞船上均采用了碳/环氧ACM做主承力
6、构件，大大减轻了整星的质量，降低了发射成本。第五页，讲稿共二十七页哦 2011 Fujian University of Technology.Department of Machine electrical.Industrial design specialty.产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺 第五章第五章 复合材料性能及工艺复合材料性能及工艺5.2 复合材料的分类第六页，讲稿共二十七页哦 2011 Fujian University of Technology.Department of Machine electrical.Industrial
7、design specialty.产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺 第五章第五章 复合材料性能及工艺复合材料性能及工艺一、结构复合材料 以其力学性能为工程所用。主要用作承力和次承力结构，质量轻、强度和刚度高，且能耐受一定温度，在某种情况下还要求有膨胀系数小、绝热性能好或耐介质腐蚀性能好等其他性能。第七页，讲稿共二十七页哦 2011 Fujian University of Technology.Department of Machine electrical.Industrial design specialty.产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品
8、造型材料及工艺产品造型材料及工艺 第五章第五章 复合材料性能及工艺复合材料性能及工艺第八页，讲稿共二十七页哦 2011 Fujian University of Technology.Department of Machine electrical.Industrial design specialty.产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺 第五章第五章 复合材料性能及工艺复合材料性能及工艺二、功能复合材料 以其声、光、电、热、磁等物理特性为工程所用。种类繁多且容易与结构复合材料结合，达到功能上的复合并得到广泛应用。例：隐身飞机蒙皮材料就是集隐身(绝热、隔音
9、、阻燃等)和结构于一体的复合材料。第九页，讲稿共二十七页哦 2011 Fujian University of Technology.Department of Machine electrical.Industrial design specialty.产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺 第五章第五章 复合材料性能及工艺复合材料性能及工艺航天飞机前缘：利用功能复合材料的热学性质，具有耐烧蚀、防热、阻燃等性能。航天飞机第十页，讲稿共二十七页哦 2011 Fujian University of Technology.Department of Machin
10、e electrical.Industrial design specialty.产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺 第五章第五章 复合材料性能及工艺复合材料性能及工艺三、新型增强体的品种 顾名思义，增强体在复合材料中起着增加强度、改善性能作用的组分。复合材料用增强体的品种很多，其中广泛应用的纤维状增强体品种在表中列举。第十一页，讲稿共二十七页哦 2011 Fujian University of Technology.Department of Machine electrical.Industrial design specialty.产品造型材料及工
11、艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺 第五章第五章 复合材料性能及工艺复合材料性能及工艺注：通常将热固性玻璃钢简称玻璃钢。冰酒桶热塑性树脂铅笔盒PMMA树脂5.3 常用复合材料一、玻璃纤维复合材料玻璃纤维增强材料即玻璃钢，是一种重要的工业造型原料。第十二页，讲稿共二十七页哦 2011 Fujian University of Technology.Department of Machine electrical.Industrial design specialty.产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺 第五章第五章 复合材料性能及工艺复
12、合材料性能及工艺1.热塑性玻璃钢 是以玻璃纤维为增强剂和以热塑性树脂为粘结剂制成的复合材料。主要特点：（1）提高拉伸、压缩、弯曲等机械强度及弹性模量、改善蠕变性能；（2）提高热变形温度；（3）降低吸水率，增加尺寸稳定性；（4）改善热导率；（5）降低膨胀系数；（6）提高硬度；（7）抑制应力开裂；（8）阻滞燃烧性；（9）改善电性能。玻璃钢景观雕塑第十三页，讲稿共二十七页哦 2011 Fujian University of Technology.Department of Machine electrical.Industrial design specialty.产品造型材料及工艺产品造型材料及
13、工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺 第五章第五章 复合材料性能及工艺复合材料性能及工艺玻璃纤维增强尼龙：刚度、强度和减摩性好，可代替有色金属制造轴承、轴承架、齿轮等精密机械零件,也应用在制造电工部件和汽车上的仪表盘、前后灯等。汽车仪表盘汽车灯玻璃纤维增强苯乙烯类树脂：广泛应用于汽车内装制品，收音机壳体、磁带录音机底盘、照相机壳、空气调节器叶片等部件。照相机外壳第十四页，讲稿共二十七页哦 2011 Fujian University of Technology.Department of Machine electrical.Industrial design specialty.产品造型
14、材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺 第五章第五章 复合材料性能及工艺复合材料性能及工艺2.热固性玻璃钢 简称玻璃钢，是以玻璃纤维为增强剂和以热固性树脂为粘和剂制成的复合材料。热固性树脂常用的为酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯和有机硅树脂等四种。酚醛树脂出现最早，环氧树脂性能较好，应用较普遍。主要缺点：（1）刚性较差；（2）受有机树脂耐热性的限制，只能在300以下使用；（3）抗疲劳韧性相对较低；（4）易老化和产生蠕变。主要优点：（1）有高的比强度；（2）具有良好的电绝缘性和绝热性；（3）腐蚀性化学介质都具有稳定性；（4）根据需要可制成半透明或特别的保护色和辨别色；（5
15、）能承受超高温的短时作用；（6）方便制成任意曲面形状、不同厚度和非常复杂的形状；（7）具有防磁、透过微波等特殊性能。线龟第十五页，讲稿共二十七页哦 2011 Fujian University of Technology.Department of Machine electrical.Industrial design specialty.产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺 第五章第五章 复合材料性能及工艺复合材料性能及工艺玻璃钢在产品设计中的广泛应用（1）在宇航和航空方面：我国生产的歼6、歼8、轰6等飞机雷达罩也是用玻璃钢制成。如美BV一360型全复合
16、材料机身直升飞机，其中多数为玻璃钢。（2）在造船方面：1942年美国用玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂制成了世界上第一艘快艇。玻璃钢还可用于舰艇上层建筑、配件或各种船装件。如甲板、风斗、风帽、油箱、方向舵、仪表盘、推进器、大型号流帽，救生圈、驾驶室、浮鼓、蓄电池箱、汽缸罩、机棚室等。（3）在车辆制造、卫浴方面：玻璃钢可代零星钢材制造汽车、机车、客车、拖拉机车身，以及其他配件。如车顶、车门、窗框、发动机罩、通风窗、仪表盘、挡泥板、电瓶箱、油箱等。另外用玻璃钢制作铁路车辆座椅、内部装饰板、卫生间、卧铺床板、餐车、水箱、地板、水池、风帽等。第十六页，讲稿共二十七页哦 2011 Fujian Univers
17、ity of Technology.Department of Machine electrical.Industrial design specialty.产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺 第五章第五章 复合材料性能及工艺复合材料性能及工艺（4）在电机电器方面：用玻璃钢可以制造重型发电机的护环、电机上的端盖、定子槽楔，要求刚性好耐热性好的电热器、电风扇、空调设备、洗衣机、音箱等制品。（5）在石油、化工方面：用玻璃钢代替过运输石油、化工方面沿用的防腐蚀材料；可广泛用于各种贮罐、容器、管道、反应釜、运输槽车、洗涤器、排气烟道、冷却塔、酸洗槽、高位槽、风机叶
18、片等各种各样化工设备中。（6）在其他方面：用作常规武器、医疗器械、音乐、美术、家庭生活用品、体育、城市景观雕塑等。医疗设备音箱第十七页，讲稿共二十七页哦 2011 Fujian University of Technology.Department of Machine electrical.Industrial design specialty.产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺 第五章第五章 复合材料性能及工艺复合材料性能及工艺 从20世纪60年代迅速发展起来。是一种强度比铜大，比重比铝还小的新颖材料。与玻璃纤维相比，碳纤维具有高强度、高模量的特点；是
19、比较理想的增强材料，可用来增强塑料、金属和陶瓷。1、碳纤维树脂复合材料：目前应用最多的基体树脂是环氧树脂、酚醛树脂和聚四氟乙烯。特点：比重比铝轻、强度比钢高、弹性模比铝合金和钢大，疲劳强度高，冲击韧性好，同时耐水和湿气，化学稳定性高，摩擦系数小，导热性好，受x光线辐射时强度和模量不变化等。应用范围：宇宙飞行器的外层材料，人造卫星和火箭的机架、壳体、天线构架，各种机器中的受载磨损零件，受磨擦件等。飞行器二、碳纤维复合材料第十八页，讲稿共二十七页哦 2011 Fujian University of Technology.Department of Machine electrical.Indus
20、trial design specialty.产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺 第五章第五章 复合材料性能及工艺复合材料性能及工艺2、碳纤维金属复合材料：特点：有很好的强度和弹性模量,具有优越的减摩性能。应用范围：高级轴承材料、制造高速列车的制动件。磁悬浮高速列车3、碳纤维陶瓷复合材料：特点：同石英玻璃相比，它的抗弯强度提高了约12倍，冲击韧性提高约40倍，热稳定性好，强度高，抗机械冲击和热冲击。应用范围：刀具、滑动构件、发动机制件、能源构件等。第十九页，讲稿共二十七页哦 2011 Fujian University of Technology.Depa
21、rtment of Machine electrical.Industrial design specialty.产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺 第五章第五章 复合材料性能及工艺复合材料性能及工艺1.手糊成型工艺 是手工作业把玻璃纤维织物和树脂交替铺在模具上，然后固化成型为玻璃钢制品的工艺。手艺的好坏与每个人的素质能力、知识和条件有关。手糊成型工艺容易掌握，方法比较简单，所以这种工艺应用比较普遍。5.4 复合材料加工工艺第二十页，讲稿共二十七页哦 2011 Fujian University of Technology.Department of Ma
22、chine electrical.Industrial design specialty.产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺 第五章第五章 复合材料性能及工艺复合材料性能及工艺A.优点(1)投资少，是成型工艺中成本最低、见效最快的一种成型方法。(2)生产技术容易掌握，经过短期培训，就可以掌握。(3)不受产品尺寸、形状的限制，适宜异型、复杂和体积较大的制品。(4)可在不同部位任意增补增强材料，制成整体结构。(5)适合于修补、增强和仿制其他产品。B.缺点(1)制品质量受人为因素影响较大，性能质量稳定性相对较差。(2)生产效率低，适合于批量小的产品。(3)操作时
23、气味大，劳动条件差。玻璃钢浮雕第二十一页，讲稿共二十七页哦 2011 Fujian University of Technology.Department of Machine electrical.Industrial design specialty.产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺 第五章第五章 复合材料性能及工艺复合材料性能及工艺A.A.优点优点（1）制品尺寸最精确（在所有玻璃钢成型工艺中）；（2）制品两面最光洁（在所有玻璃钢成型工艺中）；（3）产品一次成型，容易实现机械化自动化生产；（4）制品可以多次重复生产，质量稳定可靠；（5）制品生产效率高
24、成本低。B.B.缺点缺点（1）制品几何形状、尺寸有限，只适合于大量生产中小型制品；（2）金属模具硬度高，加工复杂、精度高，但设备费用高；（3）立面较深的制品需要大吨位压机。2.2.模压模压成型工艺成型工艺 是将一定量的模压料放人金属对模中，在一定温度和压力作用下固化成型的一种方法。超自然椅 聚丙烯脂模压成型第二十二页，讲稿共二十七页哦 2011 Fujian University of Technology.Department of Machine electrical.Industrial design specialty.产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料
25、及工艺 第五章第五章 复合材料性能及工艺复合材料性能及工艺B.缺点（1）只适合于几何对称外形的产品如管材、压力容器、储罐等；（2）设备、技术成本高，不适合小批量生产。3.缠绕成型工艺 把纤维浸渍树脂胶液并按照一定的规律连续缠绕于制品芯模上，经固化而制成零件的一种方法。根据纤维缠绕成型时树脂基体物理化学状态不同，分为干法缠绕、湿法缠绕和半干法缠绕三种。A.优点（1）可以充分体现纤维强度；（2）比强度高（强度与质量之比)，高于钛3倍、钢4倍，多应用于航空航天等方面；（3）产品质量可靠性高；（4）容易实现机械化和自动化批量生产；（5）成本低。玻璃钢栅格第二十三页，讲稿共二十七页哦 2011 Fuji
26、an University of Technology.Department of Machine electrical.Industrial design specialty.产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺 第五章第五章 复合材料性能及工艺复合材料性能及工艺4.喷射成型工艺 使用喷射机把切断的玻璃纤维粗纱和树脂胶液，同时喷在敞开的模具上，用辊子滚压浸渍，然后脱膜的成型方法。又称为半机械手糊成型工艺。B.缺点：(1)只能做单面胶衣的产品；(2)质量可靠性多取决于人工操作技能；(3)制品强度较低。A.优点：(1)产品整体性好，没有搭接缝；(2)成型工艺简
27、便，生产效率高；(3)产品的形状、尺寸基本上不受限制；(4)节省原材料、材料配方能保持一定的准确性；(5)有利于保证产品质量。第二十四页，讲稿共二十七页哦 2011 Fujian University of Technology.Department of Machine electrical.Industrial design specialty.产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺 第五章第五章 复合材料性能及工艺复合材料性能及工艺作业1、了解常用复合材料，了解其性能特点及应用。第二十五页，讲稿共二十七页哦 2011 Fujian University
28、of Technology.Department of Machine electrical.Industrial design specialty.产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺 第五章第五章 复合材料性能及工艺复合材料性能及工艺THE END,THANKS第二十六页，讲稿共二十七页哦 2011 Fujian University of Technology.Department of Machine electrical.Industrial design specialty.产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺产品造型材料及工艺 第五章第五章 复合材料性能及工艺复合材料性能及工艺感谢大家观看第二十七页，讲稿共二十七页哦