新型高性能防弹复合材料技术研究
新型复合材料论文
陶瓷基复合材料的生产应用及发展前景 概论：科学技术的发展对材料提出了越来越高的要求,陶瓷基复合材料由于在破坏过程中表现出非脆性断裂特性,具有高可靠性,在新能源、国防军工、航空航天、交通运输等领域具有广阔的应用前景。 陶瓷基复合材料是在陶瓷基体中引入第二相材料，使之增强、增韧的多相材料，又称为多相复合陶瓷或复相陶瓷。 陶瓷基复合材料是2O世纪8O年代逐渐发展起来的新型陶瓷材料，包括纤维(或晶须)增韧(或增强)陶瓷基复合材料、异相颗粒弥散强化复相陶瓷、原位生长陶瓷复合材料、梯度功能复合陶瓷复合材料。其因具有耐高温、耐磨、抗高温蠕变、热导率低、热膨胀系数低、耐化学腐蚀、强度高、硬度大及介电、透波等特点，在有机材料基和金属材料基不能满足性能要求的工况下可以得到广泛应用，成为理想的高温结构材料。 连续纤维增强复合材料是以连续长纤维为增强材料，金属、陶瓷等为基体材料制备而成。金属基复合材料是以陶瓷等为增强材料，金属、轻合金等为基体材料而制备的。从20世纪60年代起各国都相继对金属基复合材料开展了大量的研究，因其具有高比强度、高比模量和低热膨胀系数等特点而被应用于航天航空及汽车工业。陶瓷材料具有熔点高、密度低、耐腐蚀、抗氧化和抗烧蚀等优异性能，被广泛用于航天航空、军事工业等特殊领域。但是陶瓷材料的脆性大、塑韧性差导致了其在使用过程中可靠性差，制约了它的应用范围。而纤维增强陶瓷基复合材料方面克服了陶瓷材料脆性断裂的缺点，另一方面保持了陶瓷本身的优点及纳米陶瓷。 (1) 基体 陶瓷基复合材料的基体为陶瓷，这是一种包括范围很广的材料，属于无机化合物而不是单质，所以它的结构远比金属合金复杂得多。现代陶瓷材料的研究，最早是从对硅酸盐材料的研究开始的，随后又逐步扩大到了其他的无机非金属材料。 目前被人们研究最多的是碳化硅、氮化硅、氧化铝等，它们普遍具有耐高温、耐腐蚀、高强度、重量轻和价格低等优点。 (2) 增强体 陶瓷基复合材料中的增强体，通常也称为增韧体。从几何尺寸上增强体可分为纤维(长、短纤维)、晶须和颗粒三类。 a. 纤维: 在陶瓷基复合材料中使用得较为普遍的是碳纤维、玻璃纤维、硼纤维等； b. 晶须： 晶须为具有一定长径比(直径0.3~1μm,长0~100 μm) 的小单晶体。晶须的特点是没有微裂纹、位错、孔洞和表面损伤等一类缺陷，因此其强度接近理论强度由于晶须具有最佳的热性能、低密度和高杨氏模量，从而引起了人们对其特别的关注。 在陶瓷基复合材料中使用得较为普遍的是SiC、A12O3及Si3N4晶须。 c.颗粒
装甲防弹材料
装备必须——复合防弹材料 摘要：以玻璃纤维复合材料、芳纶为代表的新一代轻质防弹材料，与传统的航空防弹钢板、 双硬度防弹钢板及陶瓷-轻合金防弹装甲材料相比，具有抗弹性能好、工艺方便和有明显减重的效果，也成为现代武装直升机和攻击机中使用的主要装甲材料。 一、前言： 金属材料是现代装甲最重要的材料。从普通钢装甲发展到高硬度钢装甲、双硬度钢复合装甲、乃至钛合金装甲，防护能力不断提高。金属材料装甲对于坦克、装甲车、军舰等的防护起了重要作用。但是对于人体近身防护和军机的防护，金属材料装甲却不适宜，因为太重，会影响战术性能的发挥。于是在本世纪五十年代出现了轻质复合材料防弹装甲，如纤维复合材料装甲和陶瓷复合材料装甲相继问世，并得到不断发展。 二、防弹装甲结构： 典型的陶瓷复合材料防弹装甲一般是以陶瓷材料作面板，纤维复合材料（典型的为碳纤维与芳纶、超高分子量聚乙烯等有机纤维的复合）为背板，中间用胶粘剂粘接复合，在陶瓷面板上铺有一层高强布作为止裂层。陶瓷复合材料装甲是迄今为止最有效的轻质防弹装甲体系，与传统金属装甲相比，具有重量轻、防护水平高、工艺简单、可设计性好等优点。在国外，陶瓷复合材料装甲已成为轻质航空装甲的主流，受到各国研究者的普遍重视。 三、防弹原理： (1) 破碎弹头。这是重要的防弹机制之一。不仅弹头破碎时耗散很多的能量，而且弹头碎块可将高度集中的能量予以分散，等效于加大着靶面积，可大大提高抗弹性能。为了破碎弹头，装甲表面往往贴有坚硬的陶瓷面板。 （2) 靶板破坏与变形吸能。弹丸作用于靶板，首先面板陶瓷破坏并形成倒锥作用于背板，背板将通过变形、分层和纤维断裂等吸收剩余的能量。这里面板与背板的能量分配要合理。面板不仅要能够破碎弹头，而且应能形成倒锥，利于背板作用的有效发挥;背板要能支撑面板，尽可能延长面板的破坏时间，充分发挥面板作用，同时应具有协同的大变形能力，这需要合理设计。 （3) 磨蚀作用。破碎弹头进入破碎的陶瓷块中产生摩擦，弹头碎块与陶瓷碎块产生摩擦，陶瓷碎块之间由于弹头碎块的挤入，也会产生摩擦，最终结果是动能转变为热能。 （4) 改变弹头入射角。采用精心设计的特殊表面面板，将可以做到，无论子弹从何方射来，都能避免垂直人射，即可改变弹头入射方向，从而使动量(动能)分解，以降低对靶板的作用，等效于靶板抗弹能力的提高。 四、复合防禅材料技术的发展 此点分为防弹陶瓷材料的发展和复合材料背板用纤维的发展两个方面 （一）防弹陶瓷材料的发展 对陶瓷面板材料来说，要求具有高的硬度和相应的高耐磨性、高的压缩强度及重量轻。上世纪五十年代末六十年代初，美国军方制成世界上首块陶瓷复合装甲，它是由约8.5mm 厚的氧化铝(Al2O3)陶瓷粘结在玻璃纤维增强树脂的背板上而制成的复合装甲。在六十年代初，美国诺顿公司参与陶瓷复合材料装甲的研究，研制的热压碳化硼(B4C)陶瓷密度低，可以使装甲体系比氧化铝轻30\\\\%。1965年起B4C开始逐步取代Al2O3。1967年又研制防
《复合材料工艺与设备》课程介绍
《复合材料工艺与设备》课程介绍 一、课程简介 《复合材料工艺与设备》是复合材料与工程专业复合材料方向的一门主要的专业课，其主要任务是使学生掌握复合材料研究与生产中的各种成型工艺方法、成型工艺原理、复合材料工艺配方设计等方面的系统知识。通过本科程学习，要求学生掌握复合材料的基本性质、原材料的选用、各种典型成型工艺的主要工艺过程与复合原理，并了解这些工艺的主要成型设备。掌握各成型工艺制品的主要性质及其在实际生活中的应用。该课程的学习对本专业其他专业课的学习具有重要的关联作用。 课程的主要教学内容包括： 1、热固性树脂基复合材料的生产工艺与设备要求学生掌握手糊成型、夹层结构成型、模压成型等各种热固性树脂基复合材料成型工艺的原材料选择、工艺特点、成型工艺原理和过程。了解这些成型工艺的发展概况和成型设备。 2、热塑性树脂基复合材料的生产工艺与设备要求学生掌握树脂基体的成型性能、聚合物熔体的流变行为、聚合物的结晶和定向。掌握挤出成型、注射成型及片状模塑料冲压成型等热塑性树脂基复合材料的成型工艺的工艺原理、工艺过程。了解热塑性树脂基复合材料的发展，成型工艺的发展概况和成型设备。 3、无机非金属基复合材料成型工艺及设备掌握短纤维增强水泥的制造工艺、水泥对玻璃纤维的微观侵蚀机理等。了解纤维增强水泥基复合材料的发展概况和纤维水泥的增强机理。了解石膏基和陶瓷基复合材料的发展概况、成型工艺与成型设备。 4、金属基复合材料成型工艺及设备了解金属基复合材料的发展概况和复合工艺。 本课程的实验教学内容共有共有两个实验项目，包括不饱和聚酯树脂粘度的测定和手糊玻璃钢板。 通过本课的教学，掌握树脂基复合材料典型成型工艺如手糊成型工艺、夹层结构成型、模压成型、层压、缠绕、拉挤成型、注射成型等工艺的原材料选用、主要工艺过程与复合原理，了解这些成型工艺的发展概况和成型设备。掌握纤维增强水泥基复合材料的分类、特点、缺陷及应用，短纤维增强水泥的制造工艺、
航空航天复合材料技术发展现状
航空航天复合材料技术发展现状 2008-11-25 中国复合材料在线［收藏该文章］ 材料的水平决定着一个领域乃至一个国家的科技发展的整体水平；航空、航天、空天三大领域都 对材料提出了极高的要求；材料科技制约着宇航事业的发展。 固体火箭发动机以其结构简单，机动、可靠、易于维护等一系列优点，广泛应用于武器系统及航 天领域。而先进复合材料的应用情况是衡量固体火箭发动机总体水平的重要指标之 一。在固体发动机研制及生产中尽量使用高性能复合材料已成为世界各国的重要发展目标， 目前已拓展到液体动力领域。科技发达国家在新材料研制中坚持需求牵引和技术创新相结合，做到了需求牵引带动材料技术发展，同时材料技术创新又推动了发动机水平提高的良性发展。 目前，航天动力领域先进复合材料技术总的发展方向是高性能、多功能、高可靠及低成本。 作为我国固体动力技术领域专业材料研究所，四十三所在固体火箭发动机各类结构、功能复合材料研究及成型技术方面具有雄厚的技术实力和研究水平，突破了我国固体火箭发动 机用复合材料壳体和喷管等部件研制生产中大量的应用基础技术和工艺技术难关，为我国的 固体火箭发动机事业作出了重要的贡献，同时牵引我国相关复合材料与工程专业总体水平的 提高。建所以来，先后承担并完成了通讯卫星东方红二号远地点发动机，气象卫星风云二号 远地点发动机，多种战略、战术导弹复合材料部件的研制及生产任务。目前，四十三所正在 研制多种航天动力先进复合材料部件，研制和生产了载人航天工程的逃逸系统发动机部件。 二、国内外技术发展现状分析 1、国外技术发展现状分析 1.1结构复合材料 国外发动机壳体材料采用先进的复合材料，主要方向是采用炭纤维缠绕壳体，使发动机质量比有较大提高。如美国“侏儒”小型地地洲际弹道导弹三级发动机（SICBM-1 、-2、- 3 ）燃烧室壳体由IM-7炭纤维/HBRF-55A 环氧树脂缠绕制作，IM-7炭纤维拉伸强度为 5 300MPa , HBRF-55A 环氧树脂拉伸强度为84.6MPa，壳体容器特性系数（PV/Wc ）＞3 9KM ;美国的潜射导弹“三叉戟II （D5 ）”第一级采用炭纤维壳体，质量比达0.944，壳 体特性系数43KM，其性能较凯芙拉/环氧提高30% 国外炭纤维的开发自八十年代以来，品种、性能有了较大幅度改观，主要体现在以下两个方 面：①性能不断提高，七、八十年代主要以3000MPa的炭纤维为主，九十年代初普遍使用 的IM7、IM8纤维强度达到5300MPa,九十年代末T1000纤维强度达到7000MPa,并已开始工程应用；②品种不断增多，以东丽公司为例，1983年产的炭纤维品种只有4种，至U 1995 年炭纤维品种达21种之多。不同种类、不同性能的炭纤维满足了不同的需要，为炭纤维复合材料的广泛应用提供了坚实的基础。 芳纶纤维是芳族有机纤维的总称，典型的有美国的Kevlar、俄罗斯的APMOC,均已在多 个型号上得到应用，如前苏联的SS24、SS25洲际导弹。俄罗斯的APMOC纤维生产及其应 用技术相当成熟，APMOC纤维强度比Kevlar高38%、模量高20%，纤维强度转化率已达到75%以上。PBO纤维是美国空军1970年开始作为飞机结构材料而着手研究的产品，具有刚
复合材料工艺及设备-教学大纲
《复合材料工艺及设备》课程简介及教学大纲1．课程简介 《复合材料工艺及设备》课程简介 课程代码：613010421学分：1 总学时：16 课程性质：专业限选课先修课程：高分子物理、高分子化学 授课对象：材料科学与工程专业本科生 内容提要： 复合材料是由两种或两种以上的物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多组分固体材料。复合材料的组分材料虽然保持其相对独立性，但复合材料的性能却不是组分材料的简单加和，有着重要的改进。在复合材料中，通常有一相为连续的相，成为基体；另外一相为分散的相，称为增强材料。 通过该课程的学习，使学生掌握复合材料的制备原理和生产过程、工艺流程的共性和特点，使学生对复合材料材料的性能、生产过程和应用有较全面地了解。 2．教学大纲 《复合材料工艺及设备》教学大纲 一、课程性质与教学目的 本课程是针对材料类专业本科生而开设专业限选课。过对本课程的学习，使学生了解复合材料的基本知识、基体和增强体种类和特点，聚合物基复合材料、金属基复合材料和陶瓷基复合材料的特点、制备和应用。 二、基本要求 通过本课程的学习，学生应对复合材料的发展概况有一个基本的了解，掌握复合材料的基本知识，包括增强原理，基体、增强体材料，复合材料的界面，熟悉各类复合材料的制备方法、性能特点和应用。 三、教学内容及教学要求 第1章绪论（3学时掌握） 1.1复合材料发展概况 1.2复合材料的基本性能
1.3复合材料的成型工艺 1.4 选择成型方法的原则 第2章手糊成型工艺及设备（3学时掌握） 2.1原材料的选择 2.2手糊成型模具与脱模剂 2.3手糊成型工艺过程 2.4 喷射成型工艺及设备 第3章夹层成型工艺及设备（2学时掌握） 3.1概述 3.2蜂窝夹层结构制造工艺及设备 3.3泡沫塑料夹层结构制造工艺及设备 第4章模压成型工艺及设备（2学时掌握） 4.1概述 4.2模压料 4.3模压工艺及设备 第5章层压工艺及设备（2学时理解） 5.1概述 5.2胶布制备工艺及设备 5.3层压工艺及设备 第6章缠绕成型工艺及设备（2学时理解） 6.1概述 6.2芯模 6.3缠绕规律 6.4 缠绕工艺及设备 第7章注射成型工艺及设备（2学时理解） 7.1 概述 7.2 热塑性树脂基复合材料注射成型工艺 7.3 热固性树脂基复合材料注射成型工艺 四、学时分配 五、习题及自学要求
新型复合材料的种类有哪些
新型复合材料的种类有哪些 最佳答案 复合材料,是以一种材料为基体,另一种材料为增强体组合而成的材料. 复合材料的分类有很多种，常见的有以下几种： 1）按基体材料类型分类： 1.1）聚合物基复合材料以有机聚合物(主要为热固性树脂、热塑性树脂及橡胶)为基体制成的复合材料。 1.2）金属的复合材料以金属为基体制成的复合材料，如铝墓复合材料、铁基复合材料等。 1.3）无机非金属基复合材料以陶瓷材料(也包括玻璃和水泥)为基体制成的复合材料。 2）按增强材料种类分类： 2.1）玻璃纤维复合材料。 2.2）碳纤维复合材料。 2.3）有机纤维(芳香族聚酰胺纤维、芳香族聚酯纤维、高强度聚烯烃纤维等)复合材料。 2.4）金属纤维(如钨丝、不锈钢丝等)复合材料。 2.5）陶瓷纤维(如氧化铝纤维、碳化硅纤维、翩纤维等)复合材料。 3）按增强材料形态分类： 3.1）连续纤维复合材料作为分散相的纤维，每根纤维的两个端点都位于复合材料的边界处。 3.2）短纤维复合材料短纤维无规则地分散在基体材料中制成的复合材料。
3.3）粒状填料复合材料微小颗粒状增强材料分散在基体中制成的复合材料。 3.4）编织复合材料以平面二维或立体三维纤维编织物为增强材料与基体复合而成的复合材料。 4）按用途分类： 4.1）结构复合材料 结构复合材料主要用做承力和次承力结构，要求它质量轻、强度和刚度高.且能耐受一定溢度，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等其他性能。 4.2）功能复合材料 功能复合材料指具有除力学性能以外其他物理性能的复合材料，即具有各种电学性能、磁学性能、光学性能、声学性能、摩擦性能、阻尼性能以及化学分离性能等的复合材料。
航空航天先进复合材料
航空航天先进复合材料现状 2014-08-10 Lb23742 摘要:回顾了树脂基复合材料的发展史;综述了先进复合材料工业上通常使用环氧树脂的品种、性能和特性;复合材料使用的增强纤维;国防、军工及航空航天用树脂基复合材料;用于固体发动机壳体的树脂基体;用于固体发动机喷管的耐热树脂基体;火箭发动机壳体用韧性环氧树脂基体;树脂基结构复合材料;防弹结构复合材料;先进战斗机用复合材料;树脂基体;航天器用外热防护涂层材料;飞机结构受力构件用的高性能环氧树脂复合材料;碳纤维增强树脂基复合材料在航空航天中的其它应用;民用大飞机复合材料;国产大飞机的软肋还是技术问题;复合材料之惑。 关键词:树脂基体;复合材料;国防;军工;航空航天;结构复合材料 0 前言 复合材料与金属、高聚物、陶瓷并称为四大材料。今天，一个国家或地区的复合材料工业水平，已成为衡量其科技与经济实力的标志之一。先进复合材料是国家安全和国民经济具有竞争优势的源泉。到2020年，只有复合材料才有潜力获得20-25%的性能提升。 环氧树脂是优良的反应固化型性树脂。在纤维增强复合材料领域中，环氧树脂大显身手。它与高性能纤维:PAN基碳纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、玄武岩纤维、S或E玻璃纤维复合，便成为不可替代的重要的基体材料和结构材料，广泛运用在电子电力、航天航空、运动器材、建筑补强、压力管雄、化工防腐等六个领域。本文重点论述航空航天先进树脂基体复合材料的国内外现状及中国的技术软肋问题 1 树脂基复合材料的发展史 树脂基复合材料(Resin Matrix Composite)也称纤维增强塑料(Fiber Reinforced Plastics)，是技术比较成熟且应用最为广泛的一类复合材料。这种材料是用短切的或连续纤维及其织物增强热固性或热塑性树脂基体，经复合而成。以玻璃纤维作为增强相的树脂基复合材料在世界范围内已形成了产业，在我国不科学地俗称为玻璃钢。 树脂基复合材料于1932年在美国出现，1940年以手糊成型制成了玻璃纤维增强聚酯的军用飞机的雷达罩，其后不久，美国莱特空军发展中心设计制造了一架以玻璃纤维增强树脂为机身和机翼的飞机，并于1944年3月在莱特-帕特空军基地试飞成功。1946年纤维缠绕成型技术在美国出现，为纤维缠绕压力容器的制造提供了技术贮备。1949年研究成功玻璃纤维预混料并制出了表面光洁，尺寸、形状准确的复合材料模压件。1950年真空袋和压力袋成型工艺研究成功，并制成直升飞机的螺旋桨。60年代在美国利用纤维缠绕技术，制造出北极星、土星等大型固体火箭发动机的壳体，为航天技术开辟了轻质高强结构的最佳途径。在此期间，玻璃纤维-聚酯树脂喷射成型技术得到了应用，使手糊工艺的质量和生产效率大为提高。1961年片状模塑料(Sheet Molding Compound, 简称SMC)在法国问世，利用这种技术可制出大幅面表面光洁，尺寸、形状稳定的制品，如汽车、
复合材料的最新研究进展
复合材料的最新研究进展 季益萍1, 杨云辉2 1天津工业大学先进纺织复合材料天津市重点实验室 2天津工业大学计算机技术与自动化学院, （300160） thymeping@https://www.360docs.net/doc/6d79514.html, 摘要：本文主要介绍了当前复合材料的最新发展情况，主要集中在复合材料的增强纤维、加工技术、智能材料和非破坏性检测技术等方面。希望能抛砖引玉，激发研究人员更有价值的创意。 关键词：复合材料，最新进展 1. 引言 人类社会正面临着诸多的问题和需求，如矿物能源、资源的枯竭、环境问题、信息技术以及生活质量等，这推动了复合材料的发展，也促进了各种高新技术的发展。但目前人们已不仅仅局限于新材料的创造、发现和应用上，科学研究已进入一个各种材料综合使用的新阶段，即向着按预定的性能或功能设计新材料的方向发展。并且，在复合材料性能取得飞速发展的同时，其应用领域不断拓宽，性能持续优化，加工工艺不断改善，成本不断降低。 复合材料的独特之处在于其可提供单一材料难以拥有的性能，其最大的优势是赋予材料可剪切性，从而优化设计每个特定技术要求的产品，最大限度地保证产品的可靠性、减轻重量和降低成本。近年以来，复合材料在加工领域中取得了一系列重要的进展，由于计算机辅助设计工具的介入和先进加工技术的开发，使复合材料的市场竞争力有了很大的提高，应用领域不断扩大，除用于结构复合材料外，还大量的进入了功能材料市场。我们观察到，复合材料的发展趋势是[1]： （1）进一步提高结构型先进复合材料的性能； （2）深入了解和控制复合材料的界面问题； （3）建立健全复合材料的复合材料力学； （4）复合材料结构设计的智能化； （5）加强功能复合材料的研究。 近年来，复合材料在增强纤维、加工技术、智能材料和非破坏性检测技术等方面研究较多，并且不断有新的市场应用，能够代表复合材料的最新发展方向。 2. 增强纤维环保化[2] 目前，增强纤维的发展趋势主要是强度、模量和断裂伸长的提高。但随着全球环保意识的风行，复合材料产品也逐渐受到环保方面要求的压力，尤其欧洲地区已有相关规定，热固性复材产品由于无法回收再利用而不易销往欧洲。在树脂之外，复材产品中的增强纤维迄今绝大部分都是无法回收再利用的，包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶等，全都是如此。 最近有一种新型增强纤维－玄武岩纤维(Basalt Filament)，是由火山岩石所提炼而成的，堪称100% 天然且环保，预期在不久的未来，将会取代相当比例的各种纤维，而加入复合 - 1 -
专业论文---防弹材料
摘要 超高分子量聚乙烯纤维由于其优越性被用于防弹材料中，各国也在发展技术克服它的不足。高性能纤维得到了不断发展创新，目前已进入了一个高速发展阶段。我国企业也应抓住机会发展技术，在此领域上有更长远的发展。 关键词 超高分子量聚乙烯纤维、防弹材料、应用前景 引言 传统钢制防弹材料的防护水平能满足使用要求，不过重量和刚性严重降低了此类材料在使用中的舒适性，而且还存在跳弹伤人的危险.随着世界高新技术、纤维合成与纺丝工艺的发展，高性能纤维得到了不断发展创新，目前已进入了一个高速发展阶段，用高性能纤维材料制成的防弹材料质轻、柔韧性好、防护效果佳，近年来，各国用高性能纤维材料开发出了各种软式、软硬复合式防弹衣和防弹头盔。采用芳纶织物制成的软质防弹背心在穿着舒适性上取得了革命性的突破.而UHMWPE纤维的出现又进一步提高了软质防弹复合材料的防护性能。与芳纶相比，UHMWPE纤维具有更高的强度、模量、比强度、比模量及声波传递速度，这几个因素均与纤维的防弹性能密切相关. 一般认为，上述几个指标越高，纤维的防弹性能越好 超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)也称UHMWPE纤维，是继碳纤维、Kevlar纤维之后的第三代高性能纤维。1979年由荷兰DSM公司生的Dyneema(迪尼玛)纤维，是世界上第一种超高分子量聚乙烯纤维，此
后各国相开发了多种超高分子量聚乙烯，如：美国联合信号公司(Allied Signal)Spectra三井石油化的Tekmilon等。国内对UHMWPE 纤维的研究开发工作，始于20世纪的80年代初期，经过几十年的研究开发，国内已经形成了多家UHMWPE纤维生产厂家。由于UHMWPE纤维具有低密度、高比模量、高比强度、良好的能量吸收性能等优点，UHMWPE 纤维出现后打破了芳纶纤维在防弹材料领域的垄断地位，并有逐渐取代芳纶防弹纤维的趋势。 UHMWPE纤维增强复合材料的准静态力学分析 蔡忠龙和冼杏娟对UHMWPE纤维增强复合材料的力学行为进行了一系列研究。UHMWPE纤维增强复合材料的轴向压缩性能较低，即使处理后的sK66／环氧复合材料的轴向压缩强度也只有54．4MPa(sK66是UHMWPE纤维的商品名)。试样受压缩达70％极限荷载时开始产生塑性形变，并逐渐增大，出现剪切破坏，直至试样失效，但并不断开。这类材料压缩破坏的主要机理是UHMWPE纤维受压失稳弯折界面脱粘。此外，UHMWPE纤维增强复合材料的弯曲性能也很低，如处理后的SK66／环氧复合材料的弯曲强度最高只有150MPa，约为拉伸强度的1／7。在弯矩作用下，受压部分的承载超过SK66纤维的压缩强度时，纤维失稳，从而导致分层；受拉部分由于纤维与树脂的脱粘产生分层。逐层失效，最后韧性弯曲破坏。受弯分层是这类材料主要弯曲破坏机理。冼杏娟等人进一步研冗了UHMWPE纤维增强复合材料的断裂韧性和裂缝扩展，。她们采用三点弯曲加载方式，试样单边缺口，缺口长度(a)和试样宽度(w)之比为0 3，用长焦显微镜观测拍摄变形和断裂裂缝的
航空航天复合材料设计要求比较
航空航天复合材料结构设计要求的比较 复合材料是指由有机高分子、无机非金属或金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料,它既能保留原有组分材料的主要特色,又通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联与协同,从而获得原组分材料无法比拟的优越性能, 复合化是当代材料技术发展的重要趋势之一，而大量采用高性能复合材料是航空航天飞行器发展的重要方向。航空航天追求性能第一的特点,使其成为先进复合材料技术的率先实验和转化的战场,航空航天工业的发展和需求推动了先进复合材料的发展,而先进复合材料的发展和应用又促进了航空航天的进步。先进复合材料继铝、钢、钛之后,迅速发展成四大结构材料之一,其用量成为航空航天结构的先进性标志之一。将先进复合材料用于航空航天结构上可相应减重20%~30%,这是其他先进技术很难达到的效果。美国NASA的Langley 研究中心在航空航天用先进复合材料发展报告中指出,各种先进技术的应用可以使亚音速运输机获得51%的减重(相对于起飞重量)效益,其中,气动设计与优化技术减重4·6%,复合材料机翼机身和气动剪裁技术减重24·3%,发动机系统和热结构设计减重13.1%,先进导航与飞行控制系统减重9%,说明了先进复合材料的应用减重最明显。这不仅带来相当大的经济效益,而且可以增加装备的机动性,还可以提高其抗疲劳、耐腐蚀性能。 由于航天与航空的使用环境和应用范围存在区别，因而造成复合
材料在航空飞行器与航天飞行器上使用的设计要求也有很多不同之处。而且由于任务目标和使用环境差异，飞机结构的要求不能直接作为空间飞行器的结构设计要求。空间飞行器的飞行环境和承受的载荷很特殊，并且几乎没有可能再去检查和维修航天器的结构或在其任务条件下验证其结构的性能。因此，空间飞行器复合结构设计必须比飞机复合材料结构设计更加稳定可靠。虽然如此，飞机行业的复合材料结构设计方面的经验仍然可以为航天器的复合材料结构设计提供一定的参考和借鉴。 航空和航天复合材料结构设计要求具体在哪些方面存在差异呢？ 第一点是两者的生成规模差别很大。航空产品通常进行大规模生产，不仅整机生产数量多，而且因为需要维修等等，这样更换损坏的零件同样数量巨大；而航天产品则大多生产较少。因此在结构设计时，航空产品对结构设计时需要对加工工艺等配套设施进行细致的考虑，以达到成本、周期。效益的均衡，而航天结构设计则大多不需要考虑。同时生产数量的差异也使后续的设计工作产生了很大不同。 第二点是初始设计要求。飞机工业需要通过测试数量庞大的样本总结设计出一套模块建立的方法。但航天器的生产数量很有限，因此用于航空专业的样本采集到模块建立的方法，要想应用于航天器，从成本和进度的角度来看，是不切实际的。 第三点是强度要求。在航空和航天器中，对于强度的要求二者是一致的，但因工作环境不同存在一定的区别。航空和航天器复合材料
复合材料工艺与设备复习
0常用的增强材料 0常用的树脂基体（包括热塑性、热固性） 0常用的成型工艺 典型的液体成型：树脂传递模塑(RTM)、树脂膜渗透（RFI）、VARTM、VARI、SCRIMP、RLI 典型的热固性树脂成型：模压、喷射、RTM、RIM、拉挤、缠绕… 典型的热塑性成型：挤出、GMT、LFT、注射… 0工艺流程及其特点 0成型工艺参数及其控制 CM 复合材料 FRP 纤维增强塑料 FRTP 纤维增强热塑性塑料 SMC 片状模塑料 DMC 团状模塑料 BMC 块状模塑料 RTM 树脂传递模塑 RIM 反应注射模塑 RRIM 增强反应注射模塑 GMT 热塑性片状模塑料 AS AS树脂，丙烯腈—苯乙烯共聚物 CM是指由两种或两种以上的不同材料，通过一定的工艺复合而成的，性能优于原单一材料的多相固体材料。 高性能：高强度、高模量、耐高温、低密度、轻质高强、力学性能好、耐热性好、介电性能好。有些热防护功能、透波功能、吸波功能、阻尼功能等。 高性能树脂基复合材料的制备： 1）选材好，选用耐热性能、力学性能好的树脂基体； 2）选材好，选用力学性能比较好的碳纤维或者高性能的玻璃纤维； 3）成型方法要选择合适； 4）关键的成型设备要选择好； 5）成型工艺控制好，通过优化成型工艺条件，可以大幅提升材料性能。
第三章夹层结构 由高强度的蒙皮(表层)与轻质芯材组成的一种结构材料。 弥补玻璃钢弹性模量低、刚度差的不足。在同样承载能力下，大大减轻结构的自重。 加芯材的目的：维持两面板之间的距离，使夹层面板截面的惯矩和弯曲刚度增大。 优缺点 泡沫：质量轻、刚度大、保温隔热性能好、强度不高 蜂窝：质量轻、强度大、刚度大//应用：构件尺寸较大、强度要求较高的部件 波板：制作简单，节省材料，但不适用于曲面形状的制品，质量轻、刚度大。 第四章模压成型 ?什么是模压？将一定量的模压料放入金属对模中，在一定温度、压力作用下，固化成型制品的方法。 加热加压的作用：使模压料塑化、流动，充满空腔，并使树脂发生固化反应 模压料的工艺性：流动性、收缩性、压缩性。 流动性。在一定温度和压力下模压料充满模腔的能力。如流动性好，可用较低成型温度、压力，较容易成型复杂制品。过大，会导致树脂流失或纤维局部聚集，制品性能下降。过小，物料不能充满模腔或局部缺料，无法成型。 成型压力↑，剪切速率↑，流动性↑。在较低温度范围内T↑，η↓，流动性↑，T继续升高，流动性↓。在开始一段时间内t↑，流动性↑，继续延长t，流动性↓。分子结构压缩性原材料、模具结构和制品形状、成型工艺条件 ?模压料的组成：短纤维增强材料、树脂基体材料、辅助材料 控制：树脂溶液浓度，纤维长度，浸渍时间，烘干条件 制备：预混、预浸，浸毡法 与质量控制 ?短纤维模压料质量控制指标：树脂含量；挥发物含量；不溶性树脂含量SMC基本组成：不饱和聚酯树脂、增稠剂、引发剂、交联剂、低收缩添加剂、填料、内脱模剂、着色剂等混合物浸渍短切玻纤粗纱或玻纤毡，两表面加上保护膜(聚乙烯或聚丙烯薄膜)形成的片状模压成型材料。 SMC的增稠、低收缩作用、 SMC生产工艺：树脂糊制备，上糊操作，纤维切割沉降、浸渍、稠化 及其控制、模压工艺参数 第六章层压成型
复合材料在航天航空领域的应用现状与展望
复合材料在航天航空领域的应用现状与展望 摘要现代飞机和卫星的制造材料应具有质量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀等特性，先进复合材料的独有性能使它成为制造卫星和飞机的理想材料。本文重点介绍了我国航天用符合材料的研究情况，并展望了今后的发展趋势。 关键词复合材料；航空航天；应用现状；发展趋势 Prospect and Application of Composites in Aviation and Aerospace Abstract Nowadays, the material of producing planes and satellites should be light, strong and should resist high temperature, corrosion and so on. Because of the unique peculiarities, advanced composites become the ideal material of producing planes and satellites. In this paper, the present status and prospect of applied research on composite materials for aero-space application in China are given. Key words composites; aviation and aerospace ; application and development; development trends
Ti基复合材料及其制备技术研究进展评述
先进材料制备科学与技术课题报告 ——Ti基复合材料及其制备技术研究进展报告 学院：材料科学与工程学院 学号：SY1401210 姓名：刘正武 2014年12月24日
摘要 钛基复合材料(TMCS)以其高的比强度、比刚度和良好的抗高温、耐腐蚀性能,在航空航天、汽车等领域有着广阔的应用前景,引起了材料研究者的广泛兴趣。国外对钛基复合材料的研究已有近40年的历史,发展相当迅速,开发出来的原位合成工艺、纤维涂层等制备技术已经成功用于制备高性能钦基复合材料。国内TMCS研究起步较晚,虽取得了一定成绩,但与国外相 比还有一定差距。 本文主要从钛基复合材料的研究背景，强化原理，以及存在的主要问题方面做了总结，并对国内外的研究现状作了简要评述。钛合金本身具有较高的室温和高温比强度、低密度、高弹性模量。加入增强相，又进一步提高比弹性模量、比强度和抗蠕变能力。颗粒增强钛基复合材料(PTMCS)与纤维增强钛基复合材料(FTMCS)相比，具有制备工艺较简单，成本较低，无各向异性，可得到近净型零件等优点，是很有前途的复合材料。自生钛基复合材料基体将由纯钛基体向Ti6Al转化，并加入其它的合金元素，会得到实际应用。 关键词：钛基复合材料；性能；制备；研究进展
目录 第1章前言 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 1.1研究背景及原理-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 1.2 主要问题 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 第2章国内外研究进展及评述 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 6 2.1 Ti基复合材料增强体的种类---------------------------------------------------------------------------------------------- 6 2.2陶瓷颗粒增强钛基复合材料 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 7 2.2 自生钛基复合材料--------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11 第3章结论 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 13 参考文献 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 14
复合材料工艺与设备复习材料
复合材料工艺与设备 增强纤维（CF,GF）的生产工艺与设备（表面处理工艺与设备） 玻璃纤维在生产过程中辅助材料的作用：浸润剂的种类，作用 种类：增强型浸润剂和纺织型浸润剂； 作用：1、润滑-保护作用；2、粘结-集束作用； 3、防止玻璃纤维表面静电荷的积累；4、为玻璃纤维提供进一步加工和应用所需要的特性；5、使玻璃纤维获得与基材有良好的相容性及界面化学结合或化学吸附等性能 C纤维生产工艺中，惰性气体和张力的作用 惰性气体作用：①保护新生产的纤维不受氧化②作为传热介质③排除裂解产物（非C元素）。张力的作用：①使分子取向②使分子结构规整③产生轴向拉伸应力 增强纤维在表面处理工艺中的影响因素 玻璃纤维表面处理的影响因素：①处理剂的种类；②偶联剂的用量1~%；③处理方法（前处理法、后处理法、迁移法）；④烘焙温度与时间（偶联剂与GF的硅层结构的最佳结合程度）； ⑤偶联剂溶液的配制（PH值的调节，一般用5%的氨水）。 手糊成型工艺与设备 手糊工艺的特点：优点：1、守护成型不受产品尺寸和形状的限制，适宜尺寸大、批量小、形状复杂产品的生产；2、设备简单、投资少、设备折旧费低；3、工艺简单；4、易于满足产品设计要求，可以在产品不同部位任意增补增强材料；5、制品树脂含量高，耐腐蚀性好；缺点：1、生产效率低，劳动强度大，劳动卫生条件差；2、产品质量不易控制，性能稳定性不高；3、产品力学性能较低。 原材料选择原则：1、产品设计的性能要求；2、手糊成型工艺要求；3、价格便宜，材料容易取得。聚合物基体的选择原则：1、能在室温下凝胶、固化。并在固化过程中无低分子物得产生。2、能配制成粘度适当的胶液，适宜手糊成型的胶液粘度为。3、无毒或低毒；4、价格便宜。增强纤维的选择原则：以玻璃纤维为例，工艺特点：1、很好的疏松性；2、铺覆的变形性；3、纤维的均匀性。 先进手糊法的种类：喷射成型、热压釜、树脂传递模塑与反应注射模塑。 RTM（树脂传递模塑）基本工艺过程：将液态热固性树脂及固化剂，由计量设备分别从储桶
复合材料工艺与设备复习资料
《复合材料工艺与设备》简答与论述（▲为重点内容） 原材料、1生产工艺中，浸润剂分为哪几种类型？它们的作用是什么？）（1（概念题里有详解） ▲根据原丝的选择原则，生产常用的原丝种类有哪些？（聚）2（丙烯睛纤维，沥青纤维，粘胶纤维） 手糊成型工艺、2▲根据手糊成型的工艺特点，说明对增强纤维和基体树脂的）1（选择原则及常用制品和树脂的种类？ P12-14高级模具的基本要求？如何制备高级模具？P17-19）（2▲手糊成型工艺对外脱模剂的基本要求？并举例说明外脱）（3模剂的主要类型及应用特点? P20-21 ▲分析手糊成型工艺制品常见缺陷的原因如：表面发粘、气）（4泡、流胶、胶衣层起皱、分层、固化不完全等。 P29-31 、喷射、热压釜工艺、3喷射成型有哪几种形式？ P32）（1喷射成型中垂流与浸渍不良原因是什么？如何防治？ P35（2）热压釜主要结构及装置有哪些？ P41）3（▲与其他工艺相比，有哪些特点？ P49（4）分别是反应注射模塑、增强型反应注射模、工艺？（何为、）5（． 塑、结构反应注射模塑） P51-54
夹层结构工艺 4、夹层结构的特点及应用。 P56-57 1（）聚氨酯泡沫塑料夹芯材料的生产原理。 P66-68（2）金属蜂窝夹芯材料的生产流程。 P61（3）蜂窝夹层结构生产中常见问题和解决方法。 P64 4）（泡沫夹层结构通常有哪几种制造方法。 P66 5）（模压成型工艺、5▲树脂糊包括哪些基本组分？ P83）（1中内脱模剂种类有哪些？作用机理如何？ P91）（2▲常用增稠剂的化学增稠机理如何？ P86）（3▲中低收缩添加剂的作用机理如何？P87（4） 6、层压成型工艺 （1）层压板的主要类型？ P135 （2）▲胶布生产的工艺参数？质量指标？以及相互关系？ P136-139 （3）▲在层压板热压曲线中，各个阶段的作用和目的？ P148（4）如何解决层压板生产中出现的板材翘曲的问题？ P151（5）卷管工艺原理及过程如何？ P156 7、缠绕成型工艺 （1）缠绕成型工艺分为哪几类型？ P159 （2）▲切点法分析缠绕规律的主要内容？ P169 （3）▲纤维缠绕规律的实质是什么？何谓测地线缠绕、线性和发线性缠绕？(概念题型里有详解) （4）▲分析说明缠绕张力制度的内容及缠绕张力对制品性能的
新型复合材料在汽车轻量化方面的应用及展望
新型复合材料在汽车轻量化方面的应用及展望 林栋，周晓兵，杨建国，许俊 （上海华普汽车有限公司，上海201501） 【摘要】汽车轻量化在节能减排和环境保护方面起着非常重要的作用，本文首先介绍了国外内汽车轻量化复合材料应用发展动态，然后针对几种轻量化复合材料进行简单分析比较，并在此基础上介绍了新型复合材料在汽车电池框和前机盖方面的应用，最后阐述了复合材料的未来发展趋势。 【关键词】汽车轻量化材料；PE；电池框；前机盖； The Application and Development Trend of New Type Composite Materi- al in Automobile Lightweight Dong Lin, Xiaobing Zhou, Jianguo Yang, Jun Xu (Shanghai Maple Auto Co,ltd , Shanghai 201501 , China) Abstract: Automotive lightweigh plays a very important role in energy conservation, emission reduction and environmental protection.This paper firstly introduces the latest development of automobile light-weight composite material in the world, and then, the thesis makes analysis and comparison on several kinds of automobile lightweight composite material available. It is succeeded to introduced the applica-tion of composite material in the car battery box and the automotive front hood. At last, the development of auto lightweight composite material is elaborated in future. Keywords: Automotive lightweighting material; PE; battery frame; automotive front hood; 1 前言 当今世界，科技日新月异，但随之带来是生存环境的恶化及能源危机持续升级，节能减排逐渐成为新趋势。社会生活水平的提高，汽车已成为大众化行车工具。2014年我国汽车产销量双双突破2300万辆，连续第六年位居全球第一。汽车产销2372.29万辆和2349.19万辆，同比增长7.26%和6.86%。由于消费者节能减排意识的增强，低油耗车辆逐渐成为选择的重要因素，这使车企更加重视车辆的节能性，而车身重量是其重要的影响因素，因此车身轻量化已正成为汽车节能的重要考察因素。 美国福特汽车公司的全顺车在欧洲的试验结果表明： 满足欧Ⅳ标准条件下，每百公里油耗Y与自身质量x(kg)满足以下关系： Y = 0.003X + 3.3434 (1) 汽车整车重量降低10%，燃油利用效率可提高6%～8%，尾气排放减少约5％，原材料成本可降低约10％[1,2]。油耗的下降，同时意味着CO2、氮氧化物(NO x)等有害气体排放量的下降，对环保要求的降低油耗和减少碳排放发挥重要作用。 针对各种类型车的大量试验结果表明，车辆的油耗与汽车的质量呈线性关系[3-5]。因此，通过降低汽车自重，即通过轻量化的手段来降低油耗，成为汽车行业最为热门的研究课题。大量地使用复合材料替代传统的纯金属，是汽车轻量化的一个重要手段，也是最重要的手段之一。 2轻量化复合材料汽车行业发展动态 复合材料作为能有效替代传统的纯金属轻量化材料之一，国内外汽车制造商在生产的车型中的使用量逐年上升，平均每辆汽车上塑料的用量从20世纪70年代初的50~60kg已增加到目前的150kg，预计还将继续增加。在日本、美国和欧洲等发达国家，每辆轿车平均塑料使用量已超过150kg，占到汽车总质量的10%。 以碳纤维复合材料使用为例，宝马i3纯电动汽车的面世是汽车设计的一次革命。它将是第一款车体主要由碳纤维材料制成的量产汽车。新型CFRP技术的应用使i3的整备质量仅为1195（1250）kg，比传统电动车减轻了250~350kg，同时实现了最高级别的碰撞安全保护。日本东丽TEEWAVE AR1电动概念车也大量使用碳纤维复合材料，使该车重量仅为846kg，比起钢制汽車重量減少53％（其中CFRP约使用160kg），扭力转向刚性却与钢制车旗鼓相当，甚至更好。平均单位重量的能量吸收达到钢的2.5倍。 近年来国内载货车技术得到很大的提高、优化与改进，同时随着国民经济的高速发展带来的市场驱动载货车产量的不断攀升，复合材料在载货车中取得了突破性的应用。国内新老汽车制造商相继推出新的车型，这些都成为汽车复合材料应用的新亮