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1、本章主要内容本章主要内容 复合材料的概述复合材料的概述 复合材料的复合理论复合材料的复合理论 几种常见的复合材料几种常见的复合材料 复合材料的成型方法复合材料的成型方法 复合材料的发展趋势复合材料的发展趋势第六章第六章 复合材料复合材料复合材料的定义复合材料的定义复合材料是由两种或复合材料是由两种或两种以上物理和化学性能不同两种以上物理和化学性能不同的物的物质组合而成的一种多相固体材料。质组合而成的一种多相固体材料。(ISO定义定义)材料材料A 材料材料B （ ） 材料材料C改善或克服单一组成材料的弱点，创造单一材料不具备的改善或克服单一组成材料的弱点，创造单一材料不具备的双重或多重功能。双重
2、或多重功能。复合材料的定义复合材料的定义多相多相: 至少两相；至少两相；独立性：相是独立的，组成和性能独立；独立性：相是独立的，组成和性能独立；复合效益：具备不同于组成相的独特的性能或是效益；复合效益：具备不同于组成相的独特的性能或是效益； 固相：固相： 复合产物为固相；复合产物为固相；可设计性：组成和性能具有可设计性。可设计性：组成和性能具有可设计性。悬浮液、气溶胶、雾等含有气相或是液相的多相体系不悬浮液、气溶胶、雾等含有气相或是液相的多相体系不能称之为复合材料。能称之为复合材料。复合材料的特点复合材料的特点复合材料的定义复合材料的定义获得新组成的材料；获得新组成的材料； 获得新形态的材料；
3、获得新形态的材料； 获得单一组分不具备的性质和功能，获得复合效应；获得单一组分不具备的性质和功能，获得复合效应； 获得某种特定的性能或效益。碳酸钙填充获得某种特定的性能或效益。碳酸钙填充PVC，PP等等聚合物时只是为了经济效益与其功能无关。聚合物时只是为了经济效益与其功能无关。复合的目的复合的目的几个实例几个实例复合材料复合材料= 增强材料增强材料+ 基体基体骨胶原质骨胶原质+ 磷灰石磷灰石贝壳碳酸钙贝壳碳酸钙+基质胶原基质胶原复合材料的概述复合材料的概述现代复合材料的起源：现代复合材料的起源：发端于发端于2020世纪世纪50506060年代，主要是适应年代，主要是适应航空航天技术对高强度低密
4、度材料的需求。航空航天技术对高强度低密度材料的需求。复合材料的现状复合材料的现状: : 2005 2005年全球玻璃钢复合材料产量逾年全球玻璃钢复合材料产量逾700700万吨万吨，产值逾产值逾4 4千亿千亿元人民币。我国的产量约为全球的元人民币。我国的产量约为全球的1/41/4，而平均单，而平均单价却仅为世界平均价格的价却仅为世界平均价格的1/41/4（低于（低于1.51.5万人民币万人民币/ /吨）我国是世吨）我国是世界玻纤产品的界玻纤产品的第二第二大生产国。大生产国。我国玻纤著名研究院所：我国玻纤著名研究院所：南京玻璃纤维研究院、北京玻璃钢研南京玻璃纤维研究院、北京玻璃钢研究院。究院。我国
5、玻纤工业我国玻纤工业“三强三强”：泰山玻璃纤维股份有限公司、巨石集泰山玻璃纤维股份有限公司、巨石集团有限公司（亚洲玻纤团有限公司（亚洲玻纤3 3强，世界玻纤强，世界玻纤5 5强）、重庆国际复合材强）、重庆国际复合材料有限公司料有限公司复合材料的分类复合材料的分类复合材料的原料复合材料的原料(增强体增强体)u粉状填料：粉状填料：碳酸钙、二氧化钛、蒙脱土、碳黑、二碳酸钙、二氧化钛、蒙脱土、碳黑、二氧化硅氧化硅( (白碳黑白碳黑) )。特点是。特点是用量大、价格用量大、价格低。低。u纤维增强体：纤维增强体：碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维以及碳化硅晶
6、须、氧化维、氧化铝纤维以及碳化硅晶须、氧化铝晶须等。铝晶须等。特点是特点是用量小、强度大、价格高。用量小、强度大、价格高。u编织物：编织物：二维纺织布、三维纺织物等。特点是二维纺织布、三维纺织物等。特点是初初期可赋形、强度大、价格高。期可赋形、强度大、价格高。常用的颗粒增强材料常用的颗粒增强材料a) a) 多角状多角状SiCSiC颗粒颗粒 b) b) 等离子喷射熔融法制备的等离子喷射熔融法制备的AlAl2 2O O3 3颗粒颗粒c) c) 溶胶凝胶法制备的溶胶凝胶法制备的AlAl2 2O O3 3颗粒颗粒 d) -Ald) -Al2 2O O3 3片晶片晶纤维的强度纤维的强度复合材料的性能特点
7、复合材料的性能特点 增强机理增强机理1.纤维增强纤维增强纤维增强复合材料是指由高强度、高弹性模量的纤维增强复合材料是指由高强度、高弹性模量的脆性纤维作增强体与韧性基体或脆性基体经一定脆性纤维作增强体与韧性基体或脆性基体经一定工艺复合而成的多相材料。工艺复合而成的多相材料。设计纤维增强复合材料的目标：设计纤维增强复合材料的目标：提高基体在室温下和高温下的强度和弹性模量。提高基体在室温下和高温下的强度和弹性模量。增强机理增强机理1、增强纤维因直径较小，产生裂纹的几率降、增强纤维因直径较小，产生裂纹的几率降低。低。2、纤维的表面受到基体的保护，不易在承载、纤维的表面受到基体的保护，不易在承载中产生裂
8、纹，增大承载力。中产生裂纹，增大承载力。3、基体能阻止纤维的裂纹扩展。、基体能阻止纤维的裂纹扩展。4、基体对纤维的粘结作用、基体与纤维之间、基体对纤维的粘结作用、基体与纤维之间的摩擦力，使得材料的强度大大提高。的摩擦力，使得材料的强度大大提高。陶瓷基陶瓷基复合材料增强相是具有强结合键纤维阻止裂纹的产生，使复合材料增强相是具有强结合键纤维阻止裂纹的产生，使脆性降低。脆性降低。高分子基高分子基复合材料中纤维增强相有效阻止基体分子链的运动；复合材料中纤维增强相有效阻止基体分子链的运动；金属基金属基复合材料中纤维增强相有效阻止位错运动而强化基体。复合材料中纤维增强相有效阻止位错运动而强化基体。增强纤维
9、起到强化基体作用必要条件：增强纤维起到强化基体作用必要条件：1 1、增强纤维的、增强纤维的强度强度和和弹性模量弹性模量高。高。2 2、纤维与基体之间有良好的、纤维与基体之间有良好的相容性相容性。3 3、纤维应有一定的、纤维应有一定的含量、尺寸和分布含量、尺寸和分布。4 4、纤维与基体之间的、纤维与基体之间的线膨胀系数相匹配线膨胀系数相匹配。取向的影响取向的影响复合材料的基本理论复合材料的基本理论增强机理增强机理2.2.颗粒增强颗粒增强指由高强度、高弹性模量的脆性颗粒与韧性基指由高强度、高弹性模量的脆性颗粒与韧性基体或脆性基体经一定工艺复合而成相材料。体或脆性基体经一定工艺复合而成相材料。 纳米
10、增强复合材料的种类：纳米增强复合材料的种类：纳米硬颗粒弥散增强，微米颗粒增强。纳米硬颗粒弥散增强，微米颗粒增强。颗粒增强复合材料的机理：颗粒增强复合材料的机理： 弥散分布基体中的硬颗粒可以有效地阻止弥散分布基体中的硬颗粒可以有效地阻止位错运动，产生显著的强化作用。位错运动，产生显著的强化作用。增韧机理增韧机理1. 1. 纤维增韧纤维增韧由于定向、取向或无序排布的纤维加入，使得复由于定向、取向或无序排布的纤维加入，使得复合材料的韧性得到显著提高。合材料的韧性得到显著提高。纤维吸收裂纹尖端能量是靠纤维断裂及纤维从机纤维吸收裂纹尖端能量是靠纤维断裂及纤维从机体中拔出实现的。要求用于补强的纤维具有较高
11、体中拔出实现的。要求用于补强的纤维具有较高的强度且能与陶瓷有良好的粘结。的强度且能与陶瓷有良好的粘结。复合材料的基本理论复合材料的基本理论2. 颗粒增韧颗粒增韧增韧的机理主要包括增韧的机理主要包括相变增韧、裂纹转向相变增韧、裂纹转向增韧和分叉增韧。增韧和分叉增韧。通过相变产生的体积膨胀，产生压缩应力，从而抵消外加通过相变产生的体积膨胀，产生压缩应力，从而抵消外加应力，阻止裂纹的扩展，达到增韧的目的。应力，阻止裂纹的扩展，达到增韧的目的。复合材料的界面复合材料的界面复合材料的界面结构与性能特点复合材料的界面结构与性能特点分层组成分层组成 非单分子层基体表面层、增强体表面层、非单分子层基体表面层、
12、增强体表面层、基体基体/ /增强体界面层三个部分；增强体界面层三个部分；梯度结构梯度结构 具有一定厚度的界面相（层）随厚度方向具有一定厚度的界面相（层）随厚度方向变化而变化，具有变化而变化，具有“梯度梯度”特征；特征；界面效益界面效益 界面的比表面积或界面相的体积分数很大界面的比表面积或界面相的体积分数很大( (尤其是纳米复合材料尤其是纳米复合材料) )界面效应显著，复合材料复合效界面效应显著，复合材料复合效应产生的根源；应产生的根源；界面缺陷界面缺陷 界面缺陷形式多样界面缺陷形式多样( (包括残余应力包括残余应力) )，对复，对复合材料性能影响十分敏感。合材料性能影响十分敏感。界面结合的类型
13、界面结合的类型1 1、机械结合：机械结合：借助增强纤维表面凹凸不平的形态而产生借助增强纤维表面凹凸不平的形态而产生的机械铰合和基体与纤维之间的摩擦阻力形成。的机械铰合和基体与纤维之间的摩擦阻力形成。2 2、溶解与浸润结合：溶解与浸润结合：液态或是粘流态基体对增强纤维的液态或是粘流态基体对增强纤维的侵润，而产生的作用力，作用范围只有若干原子间距大侵润，而产生的作用力，作用范围只有若干原子间距大小。小。3 3、反应结合：反应结合：基体与纤维之间形成界面反应层。基体与纤维之间形成界面反应层。4 4、混合结合：混合结合：上述三种形式的混合结合方式。上述三种形式的混合结合方式。复合材料界面的类型复合材料
14、界面的类型1 1、增强体与基体互不反应、互不溶解的界面。、增强体与基体互不反应、互不溶解的界面。2 2、增强体与基体不反应、但相互溶解的界面。、增强体与基体不反应、但相互溶解的界面。3 3、增强体与基体反应形成界面反应层。、增强体与基体反应形成界面反应层。表面改性表面改性 不同相之间的相容性或是改变界面物理结合不同相之间的相容性或是改变界面物理结合处粗糙程度。方法有基体改性和增强体改性两种。处粗糙程度。方法有基体改性和增强体改性两种。怎样通过控制界面特征对材料性能产生作用？怎样通过控制界面特征对材料性能产生作用？1 1、改变增强材料表面性质。、改变增强材料表面性质。2 2、向基体内添加特定的元
15、素。、向基体内添加特定的元素。3 3、在增强材料的表面施加涂层。、在增强材料的表面施加涂层。聚合物聚合物(树脂树脂)基复合材料基复合材料聚合物聚合物(树脂树脂)基复合材料实例基复合材料实例碳纤维增强聚合物基复合材料（碳纤维增强聚合物基复合材料（CFRP）金属基复合材料金属基复合材料特点特点具有与树脂基复合材料相同的高强度、高弹性模具有与树脂基复合材料相同的高强度、高弹性模量和低线膨胀系数。量和低线膨胀系数。工作温度高、高韧性、导电、导热、不易燃烧、抗电磁工作温度高、高韧性、导电、导热、不易燃烧、抗电磁干扰、抗辐射可进行热处理和其它加工来进一步提高性干扰、抗辐射可进行热处理和其它加工来进一步提高
16、性能。能。缺点缺点密度高、制作成本高、工艺复杂、增强材与基体密度高、制作成本高、工艺复杂、增强材与基体间易发生化学反应等。间易发生化学反应等。长纤维增强金属基复合材料长纤维增强金属基复合材料1、硼、硼/铝复合材料铝复合材料硼纤维高温强度高，硼纤维高温强度高，15001500时蠕变速率低。但高温氧化后强度降时蠕变速率低。但高温氧化后强度降低，所以一般在硼纤维表面涂覆一层低，所以一般在硼纤维表面涂覆一层SiCSiC或或B B4 4C C，防止纤维表面氧，防止纤维表面氧化。化。硼纤维增强铝基复合材料用于航天飞机主舱体龙骨桁架和支柱硼纤维增强铝基复合材料用于航天飞机主舱体龙骨桁架和支柱长纤维增强金属基
17、复合材料长纤维增强金属基复合材料2 、石墨、石墨/铝复合材料铝复合材料具有具有导电性高、摩擦系数小导电性高、摩擦系数小和和耐腐蚀耐腐蚀等特点。利用石墨纤维表面等特点。利用石墨纤维表面沉积沉积Ti/BiTi/Bi涂层技术，可改善石墨纤维与液态铝的湿润性，有效涂层技术，可改善石墨纤维与液态铝的湿润性，有效控制铝与纤维的表面反应，提高复合材料的性能。控制铝与纤维的表面反应，提高复合材料的性能。3、石墨、石墨/镁复合材料镁复合材料这种材料这种材料密度低、线膨胀系数为零密度低、线膨胀系数为零，尺寸的稳定性好尺寸的稳定性好，是金属基，是金属基复合材料中具有最高比强度和比弹性模量的复合材料。可在石墨复合材料
18、中具有最高比强度和比弹性模量的复合材料。可在石墨纤维表面沉积纤维表面沉积TiB2TiB2，提高石墨纤维的润湿性。，提高石墨纤维的润湿性。4、碳化硅、碳化硅/钛复合材料钛复合材料碳化硅纤维碳化硅纤维比强度高、比模量高，高温强度高，耐热、比强度高、比模量高，高温强度高，耐热、耐氧化，与金属的反应小，润湿性好。耐氧化，与金属的反应小，润湿性好。主要应用于飞机发动机部件和涡轮叶片以及火箭发动机主要应用于飞机发动机部件和涡轮叶片以及火箭发动机箱体材料。箱体材料。5、氧化铝、氧化铝/铝复合材料铝复合材料氧化铝纤维在氧化气氛中稳定，能在高温下保持其强度、氧化铝纤维在氧化气氛中稳定，能在高温下保持其强度、刚度
19、，且硬度高，耐磨性好。这种复合材料具有高强度刚度，且硬度高，耐磨性好。这种复合材料具有高强度和高刚度，可用于汽车发动机活塞和其他发动机零件。和高刚度，可用于汽车发动机活塞和其他发动机零件。长纤维增强金属基复合材料长纤维增强金属基复合材料金属基复合材料金属基复合材料短纤维短纤维/ /晶须增强金属基复合材料晶须增强金属基复合材料1 1、氧化铝、氧化铝/ /铝复合材料铝复合材料2 2、碳化硅、碳化硅/ /铝复合材料铝复合材料3 3、氧化铝、氧化铝/ /镍复合材料镍复合材料颗粒增强金属基复合材料颗粒增强金属基复合材料1.1.碳化硅碳化硅/ /铝复合材料铝复合材料2.2.碳化钛碳化钛/ /钛复合材料钛复
20、合材料3.3.颗粒增强金属间化合物复合材料颗粒增强金属间化合物复合材料TiBTiB2 2/NiAl/NiAl、TiBTiB2 2/TiAl/TiAl原位复合材料原位复合材料采用定向凝固方法，使液态金属和合金在有规则采用定向凝固方法，使液态金属和合金在有规则的温度梯度场中进行冷却凝固，金属基体自身析的温度梯度场中进行冷却凝固，金属基体自身析出晶须或颗粒而得到的复合材料。出晶须或颗粒而得到的复合材料。陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料什么是陶瓷基复合材料？什么是陶瓷基复合材料？在陶瓷基体中添加碳在陶瓷基体中添加碳纤维纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、碳化硅碳化硅晶须晶须、氧化铝晶须、
21、碳化硅、氧化铝晶须、碳化硅颗粒颗粒和碳化钛颗粒，和碳化钛颗粒，所形成的复合材料。所形成的复合材料。纤维的加入可以大大提高陶瓷材料的强度和韧性。纤维的加入可以大大提高陶瓷材料的强度和韧性。长纤维增强陶瓷基复合材料长纤维增强陶瓷基复合材料1.1.碳碳/ /陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料具有很高的高温强度、弹性模量和较高的韧性。陶瓷基复合材料具有很高的高温强度、弹性模量和较高的韧性。碳纤维增强的氮化硅陶瓷可在碳纤维增强的氮化硅陶瓷可在14001400度以上的高温下长期工作度以上的高温下长期工作碳纤维增强的石英陶瓷复合材料，冲击韧性比烧结石英陶瓷高碳纤维增强的石英陶瓷复合材料，冲击韧性比烧
22、结石英陶瓷高4040倍、抗弯强度大倍、抗弯强度大5-125-12倍。可承受倍。可承受1200-15001200-1500度高温气流的冲击。度高温气流的冲击。2.2.碳化硅碳化硅/ /陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料碳化硅纤维可与多种陶瓷，如碳化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆碳化硅纤维可与多种陶瓷，如碳化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷等复合。碳化硅纤维通常采用陶瓷等复合。碳化硅纤维通常采用CVDCVD制备。制备。利用碳化硅纤维强化的碳化硅陶瓷，其断裂韧性提高利用碳化硅纤维强化的碳化硅陶瓷，其断裂韧性提高5-65-6倍，抗倍，抗弯强度提高弯强度提高5050以上，且基体与纤维之间的结合性能良好。以上，且基体
23、与纤维之间的结合性能良好。3.碳碳/碳复合材料碳复合材料(Cf/C)由碳纤维及其制品由碳纤维及其制品( (碳毡、碳布等碳毡、碳布等) )增强的碳基复合材料。增强的碳基复合材料。由碳纤维及其制品作为预制体，通过化学气相沉积法由碳纤维及其制品作为预制体，通过化学气相沉积法(CVD)(CVD)或液或液态树脂、沥青浸渍碳化法获得态树脂、沥青浸渍碳化法获得C/CC/C的基体碳来制备。的基体碳来制备。耐烧蚀性耐烧蚀性 导弹弹头和固体火箭发动机喷管导弹弹头和固体火箭发动机喷管 航天飞机的鼻锥、机翼前缘航天飞机的鼻锥、机翼前缘摩擦磨损性能摩擦磨损性能 飞机的刹车盘；赛车、高速列车的刹车制动材料飞机的刹车盘；赛
24、车、高速列车的刹车制动材料与人体的生物相容性与人体的生物相容性 生物医学领域：人工心脏瓣膜、骨骼、生物医学领域：人工心脏瓣膜、骨骼、 牙根、髋关节等牙根、髋关节等耐高温和低密度耐高温和低密度 航空发动机理想轻质材料航空发动机理想轻质材料陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料短纤维、晶须、颗粒增强陶瓷基复合材料短纤维、晶须、颗粒增强陶瓷基复合材料功能复合材料功能复合材料复合材料的制备工艺复合材料的制备工艺复合材料的制备工艺及特点复合材料的制备工艺及特点复合材料的制备工艺：复合材料的制备工艺：将两种或两种以上不同性质的材料组将两种或两种以上不同性质的材料组合在一起而采用的合在一起而采用的“适当方法适当方法”
25、。复合材料的制备工艺特点：复合材料的制备工艺特点：（1 1）材料的形成与制品的成型同时完成。复合材料的生产过程）材料的形成与制品的成型同时完成。复合材料的生产过程也就是复合材料制品的生产过程。复合材料的工艺水平直接影响也就是复合材料制品的生产过程。复合材料的工艺水平直接影响材料或制品的性能。材料或制品的性能。（2 2）复合材料的成型比较方便。一种复合材料制品可以用多种）复合材料的成型比较方便。一种复合材料制品可以用多种方法成型，有选择余地。方法成型，有选择余地。复合材料的制备工艺复合材料的制备工艺复合材料产品的生产流程图复合材料产品的生产流程图复合材料的制备工艺复合材料的制备工艺聚合物基复合材
26、料的制备工艺聚合物基复合材料的制备工艺 手糊成型工艺手糊成型工艺 喷射成型工艺喷射成型工艺 铺层工艺铺层工艺 模压成型工艺模压成型工艺 缠绕成型工艺缠绕成型工艺 挤拉成型工艺挤拉成型工艺手糊成型工艺手糊成型工艺用手工工具将布或纤维毡浸上树脂胶液，铺糊在敞开模用手工工具将布或纤维毡浸上树脂胶液，铺糊在敞开模具上，经室温固化和脱模获得制品的工艺方法。具上，经室温固化和脱模获得制品的工艺方法。优点：优点：形状任意、复杂形状任意、复杂设备简单、投资小、折旧低设备简单、投资小、折旧低工艺简单工艺简单可任意添补可任意添补树脂量高，耐腐蚀树脂量高，耐腐蚀手糊成型工艺手糊成型工艺缺点：缺点： 效率低下效率低下
27、 工作环境差工作环境差 产品质量不稳产品质量不稳 产品力学性能不好产品力学性能不好 批量小批量小喷射成型工艺喷射成型工艺(1)(1)利用高压空气将树脂系统（固化剂、引发剂、促进剂等）和利用高压空气将树脂系统（固化剂、引发剂、促进剂等）和短纤维从喷枪上不同喷嘴同时喷出并均匀沉积到模具上。短纤维从喷枪上不同喷嘴同时喷出并均匀沉积到模具上。(2)(2)待沉积到一定厚度，用手辊滚压，使纤维浸透树脂，压实并待沉积到一定厚度，用手辊滚压，使纤维浸透树脂，压实并除去气泡，室温固化成型得到产品。除去气泡，室温固化成型得到产品。复合材料的制备工艺特点复合材料的制备工艺特点喷射成型工艺喷射成型工艺优点：优点： 效
28、率高效率高 成本低成本低 整体性（无缝）整体性（无缝） 产品壁厚可调节产品壁厚可调节缺点：缺点： 污染大污染大 树脂用量大树脂用量大 制品强度低（短切）制品强度低（短切）铺层工艺铺层工艺指用手工铺叠方式，将预浸材料（无纬布、无纬带、编指用手工铺叠方式，将预浸材料（无纬布、无纬带、编织物等）按预定方向和顺序在模具内逐层铺贴直至所需织物等）按预定方向和顺序在模具内逐层铺贴直至所需的厚度，经加温加压固化、脱模、修整而获得制品的过的厚度，经加温加压固化、脱模、修整而获得制品的过程。程。制品强度较高，可根据不同方向的受力情况制成强度各制品强度较高，可根据不同方向的受力情况制成强度各向异性的产品。向异性的
29、产品。模压成型工艺模压成型工艺将一定量的模压料放入金将一定量的模压料放入金属对模中，在一定的温度属对模中，在一定的温度和压力作用下，使模塑料和压力作用下，使模塑料在模腔内受热塑化、受压在模腔内受热塑化、受压流动并充满模腔成型固化流动并充满模腔成型固化而获得制品的一种方法。而获得制品的一种方法。缠绕成型工艺缠绕成型工艺将浸过树脂胶液的连续玻璃纤维或布带，按照一定规律缠绕到芯将浸过树脂胶液的连续玻璃纤维或布带，按照一定规律缠绕到芯模上，然后固化脱模成为增强材料制品的工艺过程。模上，然后固化脱模成为增强材料制品的工艺过程。三大过程：预浸、缠绕、固化脱模。三大过程：预浸、缠绕、固化脱模。注射成型工艺注
30、射成型工艺注射成型是将粒状或粉状的纤维注射成型是将粒状或粉状的纤维树脂混合料从注射机的料斗送树脂混合料从注射机的料斗送入机筒内，加热熔化后，由柱塞或螺杆加压，通过喷嘴注入温度入机筒内，加热熔化后，由柱塞或螺杆加压，通过喷嘴注入温度降低的闭合模内，经冷却定型后，脱模得到制品。这是一种间歇降低的闭合模内，经冷却定型后，脱模得到制品。这是一种间歇式操作过程，适用于热塑性和热固性复合材料。式操作过程，适用于热塑性和热固性复合材料。注射成型工艺注射成型工艺优点：优点： 成型周期短成型周期短 热耗量少热耗量少 闭模成型闭模成型 复杂产品一次成型，防变形或位移复杂产品一次成型，防变形或位移 生产效率好，成本
31、低生产效率好，成本低缺点：缺点： 不适用于长纤维的产品不适用于长纤维的产品 模具质量要求高模具质量要求高挤拉成型工艺挤拉成型工艺挤出成型工艺特点：挤出成型工艺特点：借助旋转螺杆的推挤，使处在一定温度和压借助旋转螺杆的推挤，使处在一定温度和压力下呈熔融流动状态的热塑性物料连续地通过一个口模，然后降力下呈熔融流动状态的热塑性物料连续地通过一个口模，然后降低温度，硬化定型，得到口模所限定的形状的复合材料性材料低温度，硬化定型，得到口模所限定的形状的复合材料性材料（杆、管、角材等）（杆、管、角材等）连续成型工艺连续成型工艺指从添加原材料到制成玻璃钢制品的整个过程都指从添加原材料到制成玻璃钢制品的整个过
32、程都是在连续不断的进行。是在连续不断的进行。种类：种类： 连续制管连续制管 连续制板连续制板 拉挤成型拉挤成型 复合管生产复合管生产工艺特点工艺特点连续化连续化定制长度定制长度 一芯即可一芯即可 工艺稳定工艺稳定 结构多样结构多样 四种连续工艺四种连续工艺连续制管连续制管连续管连续管效率高，投资大，品种效率高，投资大，品种少少连续复合管连续复合管品质高，高强，品质高，高强， 高高性能，多用途性能，多用途连续制板连续制板 浸胶毡定形固化浸胶毡定形固化而成。而成。连续拉挤连续拉挤生产型材生产型材离心法制管离心法制管低成本玻钢管低成本玻钢管 复合材料的发展趋势复合材料的发展趋势(1)仿生设计是利用某
33、种生物体的功能机制设计出新的功能材料。仿生设计是利用某种生物体的功能机制设计出新的功能材料。复合材料的发展趋势复合材料的发展趋势(2)微米复合微米复合 纳米复合纳米复合从增强体角度从增强体角度: :材料的屈服强度与晶粒尺寸平方根成反比，材料的屈服强度与晶粒尺寸平方根成反比，随晶粒的细化材料强度将显著增加。随晶粒的细化材料强度将显著增加。从界面角度从界面角度: :在纳米尺寸范围内复合而成。在纳米尺寸范围内复合而成。界面面积非常大，很强的界面相互作用界面面积非常大，很强的界面相互作用 界面界面 模糊。模糊。界面面积大，提供足够的晶界滑移机会，导致形变增加，在保持刚界面面积大，提供足够的晶界滑移机会
34、，导致形变增加，在保持刚性，同时提高韧性。性，同时提高韧性。从功能体角度从功能体角度: :纳米分散相有大表面积和强界面相互作用，复合材料表现出不同于一纳米分散相有大表面积和强界面相互作用，复合材料表现出不同于一般宏观复合材料的力学、热学、电学、磁学和光学性能，还可能具有般宏观复合材料的力学、热学、电学、磁学和光学性能，还可能具有原组分不具备的特殊性能和功能，为设计制备高性能、多功能新材料原组分不具备的特殊性能和功能，为设计制备高性能、多功能新材料提供了新的机遇。提供了新的机遇。参考书目参考书目复合材料概论，王荣国主编，哈尔滨：哈尔滨工业复合材料概论，王荣国主编，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，大学出版社，1999 材料概论，周达飞主编，北京：化学工业出版社，材料概论，周达飞主编，北京：化学工业出版社，2001，第一版，第一版
