气相渗硅工艺制备KD_1SiC_f_SiC复合材料及其性能研究

气相渗硅工艺制备KD_1SiC_f_SiC复合材料及其性能研究
气相渗硅工艺制备KD_1SiC_f_SiC复合材料及其性能研究

气相渗硅工艺制备KD 1SiC f/SiC

复合材料及其性能研究

Study on the Properties of SiC f/SiC Composit es

Fabricated by V apor Silicon Infiltration

王洪磊,周新贵,于海蛟,赵 爽,罗 征(国防科技大学新型陶瓷纤维及其复合材料国防科技重点实验室,长沙410073)

WANG H o ng lei,ZH OU Xin g ui,YU H ai jiao,ZH AO Shuang,LU O Zheng

(Key Laboratory o f N ovel Ceramic Fiber and Com po sites M aterials,National

U niversity of Defense Technolog y,Chang sha410073,China)

摘要:以国产K D 1型SiC纤维为增强体,采用化学气相沉积和酚醛树脂浸渍裂解获得两种碳源的多孔SiC f/C,通过气相渗硅工艺制备了K D 1SiC f/SiC复合材料,对复合材料的微观结构和力学性能进行了研究。结果表明:不同碳源的多孔SiC f/C,经过气相渗硅得到SiC f/SiC复合材料的断裂韧性相差较大,分别为12.9,2.0M P a m1/2。而对于酚醛树脂浸渍裂解制备的高孔隙率SiC f/C中间体,经过气相渗硅得到SiC f/SiC复合材料的密度及力学性能明显高于由低孔隙率SiC f/C得到的SiC f/SiC复合材料。

关键词:SiC f/SiC;气相渗硅;化学气相沉积

中图分类号:T B332 文献标识码:A 文章编号:1001 4381(2010)11 0005 03

Abstract:T w o differ ent car bon base SiC f/C w ere prepared by chemical vapor deposit and resin poly m er impregnation and py rolysis,then the KD 1SiC f/SiC co mpo sites w ere fabricated by v apor silicon infiltr ation using ho mebred KD 1SiC f as reinforcement,and the micr ostructure and mechanical prop erties of SiC f/SiC composites w ere investigated.T he results show that the fractur e toughness of SiC f/ SiC com posites fabricated tho ug h different car bon base SiC f/C are v ery different,the values are 12 9MPa m1/2and2.0M Pa m1/2respectiv ely.T he density and mechanical properties of SiC f/SiC com posites fabricated though SiC f/C of higher porosity w ere better than the SiC f/C of low er po rosity, w hich w ere prepared by Phenolic resin polym er impregnation and py rolysis.

Key words:SiC f/SiC;v apor silicon infiltration;chemical vapor deposit

碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(SiC f/SiC)具有耐高温、高强度、低活化、抗辐照、耐腐蚀、抗氧化和抗热冲击等优异性能,是航空、航天领域较理想的高温结构材料,同时也是极具潜力的聚变堆结构及功能材料[1-3]。

SiC f/SiC复合材料制备工艺的完善和发展是提高复合材料性能的关键。当前,SiC f/SiC复合材料的制备方法主要有先驱体浸渍裂解工艺(PIP)[4]、化学气相渗透工艺(CVI)[5-7]、反应烧结工艺(RS)等[8-10]。PIP和CVI工艺是较成熟的SiC f/SiC复合材料制备工艺,但两者均存在材料孔隙率较高(15%~20%)、制备周期长、成本高等缺点,影响了其广泛应用。而RS 工艺具有材料致密度高、制备周期短和成本低等优点,易于制备高密封性构件。现有的RS工艺可分为液相渗硅(LSI)和气相渗硅(VSI)两种,气相渗硅可克服液相渗硅过程中孔道堵塞造成的缺陷,从而提高材料性能[11]。

SiC纤维是决定SiC f/SiC复合材料性能的关键因素之一。目前SiC纤维的制备工艺主要有:聚合物先驱体转化法、活性炭纤维转化法、CVD法和超微粉体挤压法,这几种工艺制备的纤维性能差别较大,其中聚合物先驱体转化法制备的SiC纤维,由于氧含量的不同导致耐高温性能不同[12]。本工作首次采用国产KD 1型SiC纤维3D编制件,利用化学气相沉积和酚醛树脂浸渍裂解工艺制备多孔SiC f/C,通过气相渗硅工艺制备SiC f/SiC复合材料,研究多孔SiC f/C的碳源和孔隙率对SiC f/SiC复合材料性能的影响。

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气相渗硅工艺制备KD 1SiC f/SiC复合材料及其性能研究

1 实验

首先以KD 1型SiC 纤维为增强材料制备3D 编织件,其纤维体积分数约为35%;其次分别采用两种渗碳工艺制备多孔SiC f /C,一种以丙烯为原料,950 下通过化学气相沉积工艺获得多孔SiC f /C,另一种以酚醛树脂为原料,通过真空浸渍,1200 下裂解得到多孔SiC f /C;最后将该SiC f /C 通过1550 气相渗硅1h 制备SiC f /SiC 复合材料。为比较不同渗碳工艺对SiC f /SiC 复合材料性能的影响,本工作采用两种渗碳工艺制备出孔隙率接近的多孔SiC f /C;同时研究了酚醛树脂浸渍裂解得到的不同孔隙率SiC f /C 对SiC f /SiC 复合材料的影响。

采用阿基米德排水法测定材料的密度及孔隙率。采用WDW 100系列电子万能试验机,利用三点弯曲方法测定试样的抗弯强度和断裂韧性,其尺寸分别为60m m 5mm 3.5m m 和40mm 7m m 3.5mm,跨距分别是50mm 和30m m,加载速率分别为0.5,0 05mm min -1。采用JSM 5600LV 扫描电镜(SEM)观察试样断口。2 结果分析和讨论

通过化学气相沉积工艺和酚醛树脂浸渍裂解工艺,控制沉积时间和浸渍裂解周期制备了孔隙率约为20%的SiC f /C,同时减少浸渍裂解周期得到了孔隙率约为35%的SiC f /C 。利用三种SiC f /C 制备的SiC f /SiC 复合材料样品编号分别为C 1,C 2,C 3。其性能如表1所示。

表1 气相渗硅工艺制备SiC f /SiC 复合材料的性能

T able 1 Pro per ties of SiC f /SiC co mpo sites

fabr icated by V SI pro cess

Sam ple Density/(g cm -3)Porosity /%Flex ural stren gth /M Pa

Fracture tou ghness/(M Pa m 1/2)

C 1 2.0111.069.512.9

C 2 2.0410.678.7 2.0C 3

2.59

0.8

156.5

2.6

从表1可以看出,C 1和C 2的密度、孔隙率及弯曲强度相差较小,但C 1的断裂韧性远远大于C 2。同时C 3的孔隙率几乎接近零,且密度和弯曲强度均高于C 2,但两者断裂韧性却相差不大。由SiC f /C 孔隙率均为20%的C 1和C 2的性能可以看出,在气相

渗硅过程中,不同碳源对反应生成SiC f /SiC 复合材料

的影响较大。同时从相同碳源而SiC f /C 孔隙率不同的C 2和C 3的性能可以看出,在气相渗硅过程中,高孔隙率的SiC f /C 易生成完全致密的SiC f /SiC 复合材料。且由于C 3的致密度高于C 1,C 2,导致C 3的抗弯强度均高于C 1,C 2。

图1是SiC f /SiC 复合材料的载荷 位移曲线,从图中可以看出,C 1的断裂模式为典型的韧性断裂,而C 2和C 3为典型的脆性断裂。

图1 气相渗硅工艺制备SiC f /SiC 复合材料的载荷 位移曲线

Fig.1 Load displacement cu rve of SiC f /SiC

composites fab ricated by VS I process

图2是气相渗硅制备SiC f /SiC 复合材料的断口形貌,从图中可以看出C 1材料的断口较为粗糙,纤维拔出现象明显。表明纤维与基体间形成了较为合适的界面结合,从而在材料承载时产生纤维脱粘、拔出等现象,因此,材料在达到最大载荷后仍然能够保持一定的承载能力,不会产生灾难性破坏。这与C 1材料载荷 位移曲线的结果相一致。而C 2和C 3材料的断口较为平整,纤维与基体在同一高度。说明纤维与基体界面结合较强,不易产生纤维脱粘、裂纹偏转增韧效果,导致C 2和C 3材料发生脆性断裂,这与C 2和C 3材料的载荷 位移曲线相吻合。由上可知,在气相渗硅过程中,化学气相沉积碳较树脂裂解碳更易生成界面结合适中的SiC f /SiC 复合材料,使其断裂韧性显著提高。

同时从图2(b),(c)中可以看出,材料C 2含有较多孔隙,而材料C 3则完全致密。说明高孔隙率的SiC f /C 经过气相渗硅反应后更易致密化,而对于低孔隙率的SiC f /C,由于中间体本身存在较多闭孔,导致在气相渗硅反应中,硅蒸气较难渗入,使渗硅后的SiC f /SiC 复合材料存在残余闭孔,导致材料致密度较低,同时使其力学性能降低。

图3是气相渗硅工艺制备SiC f /SiC 复合材料的显微形貌,从图中可以看出C 1材料中SiC 纤维表面

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材料工程/2010年11期

图2 气相渗硅工艺制备SiC f /S iC 复合材料的断口形貌 (a)样品C 1;(b)样品C 2;(c)样品C 3

Fig.2 Fractur e surface of SiC f /SiC composites fabricated by VSI proces s (a)s am ple C 1;(b )sample C 2;(c)sample C 3

光滑,纤维形状保持良好,而C 2材料中纤维表面十分粗糙,尤其是C 3材料中几乎看不到纤维的形状,说明通过酚醛树脂裂解制备的SiC f /C 经过气相渗硅后,由于酚醛树脂裂解的碳源较疏松,SiC 纤维易受到硅蒸

气侵蚀,导致纤维受损,从而使纤维强度降低,同时被侵蚀后的纤维与基体结合较强,导致裂纹扩展过程中

界面脱粘、裂纹偏转等作用显著减弱,使其断裂韧性降低。而通过化学气相沉积工艺制备的SiC f /C 中经过气相渗硅后,由于沉积碳较致密,硅蒸气不易侵蚀纤维,对纤维起到涂层保护作用,导致纤维与基体结合强度适中,断裂过程中纤维脱粘、拔出等作用明显,SiC f /SiC 复合材料断裂韧性较高。

图3 气相渗硅工艺制备S iC f /SiC 复合材料的SE M 照片 (a)样品C 1;(b)样品C 2;(c)样品C 3

Fig.3 SEM photograp hs of SiC f /SiC composites fabricated by VSI p roces s (a)s ample C 1;(b )sam ple C 2;(c)sample C 3

3 结论

(1)首次利用KD 1SiC 纤维,采用气相渗硅工艺成功制备出几乎完全致密、断裂韧性为12.9M Pa

m 1/2的KD 1SiC f /SiC 复合材料。

(2)不同碳源的多孔SiC f /C 对SiC f /SiC 复合材料性能影响较大。通过化学气相沉积得到的SiC f /C 经过气相渗硅后,SiC 纤维形状保持完好,纤维与基体界面结合强度适中,SiC f /SiC 复合材料的断裂韧性明显高于通过酚醛树脂浸渍裂解得到的SiC f /C 中间体。

(3)通过酚醛树脂浸渍裂解得到的不同孔隙率SiC f /C,高孔隙率的中间体更易通过气相渗硅工艺获得高致密度的SiC f /SiC 复合材料。

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(下转第93页)

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收稿日期:2009 05 08;修订日期:2010 04 08

作者简介:冷建成(1977 ),男,博士研究生,从事电磁无损检测方面研究工作,联系地址:哈尔滨工业大学飞行器动力学与控制研究所137#信箱(150001),E mail:lbyljc@https://www.360docs.net/doc/dc8760857.html,

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基金项目:新世纪优秀人才支持计划(NCET 07 0228)

收稿日期:2010 03 16;修订日期:2010 07 25

作者简介:王洪磊(1983 ),男,博士研究生,从事陶瓷基复合材料方面研究工作,联系地址:湖南长沙国防科技大学航天与材料工程学院国防科技重点实验室(410073),E mail:honglei.w ang@https://www.360docs.net/doc/dc8760857.html,

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铁磁构件磁记忆检测技术的研究进展

《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、

(整理)CC复合材料的制备及方法.

C/C复合材料的制备及方法 地点:山西大同大学炭研究所 时间:5.31——6.3 学习内容: 一、C/C复合材料简述 C/C复合材料是以碳纤维及其织物为增强材料,以碳为基体,通过加工处理和碳化处理制成的全碳质复合材料。 优点:抗热冲击和抗热诱导能力极强,具有一定的化学惰性,高温形状稳定,升华温度高,烧蚀凹陷低,在高温条件下的强度和刚度可保持不变,抗辐射,易加工和制造,重量轻。 缺点:非轴向力学性能差,破坏应变低,空洞含量高,纤维与基体结合差,抗氧化性能差,制造加工周期长,设计方法复杂。 二、C/C复合材料的成型技术 化学气相沉积法 气相沉积法(CVD法):将碳氢化合物,如甲烷、丙烷、液化天然气等通入预制体,并使其分解,析出的碳沉积在预制体中。 技术关键:热分解的碳均匀沉积到预制体中。 影响因素:预制体的性质、气源和载气、温度和压力都将影响过程的效率、沉积碳基体的性能及均匀性。 工艺方法:温度梯度法 温度梯度法 工艺方法:将感应线圈和感应器的几何形状做得与预制体相同。接近

感应器的预制体外表面是温度最高的区域,碳的沉积由此开始,向径向发展。 温度梯度法的设备如下图:

三、预制体的制备 碳纤维预制体是根据结构工况和形状要求,编织而成的具有大量空隙的织物。 二维编织物:面内各向性能好,但层间和垂直面方向性能差;如制备的氧化石墨烯和石墨烯 三维编织物:改善层间和垂直面方向性能;如热解炭 四、C/C的基体的获得 C/C的基体材料主要有热解碳和浸渍碳两种。 热解碳的前驱体:主要有甲烷、乙烷、丙烷、丙烯和乙烯以及低分子芳烃等;大同大学炭研究所使用的是液化天燃气。 浸渍碳的前驱体:主要有沥青和树脂 五、预制体和碳基体的复合 碳纤维编织预制体是空虚的,需向内渗碳使其致密化,以实现预制体和碳基体的复合。 渗碳方法:化学气相沉积法。 基本要求:基体的先驱体与预制体的特性相一致,以确保得到高致密和高强度的C/C复合材料。 化学气相沉积法制备工艺流程: 碳纤维预制体→通入C、H化合物气体→加热分解、沉积→C/C复合材料。 六、碳碳复合材料的机械加工和检测 可以用一般石墨材料的机械加工方法,对C/C制品进行加工。对C/C

硅材料的制备

门户--黄页--价格监测--光伏杂志--专题 导语:现阶段光伏行业,单晶硅电池和多晶硅电池是比较常见的两种太阳能电池,他们各有优缺点,近来集合两种电池 优点于一身的准单晶电池逐渐进入人们的视野。生产制造这几种太阳能电池的原材料是硅锭,根据分类的不同,硅锭可 以由多种不同的制备方法制得。硅锭再经过表面整形、定向、切割、研磨、腐蚀、抛光和清洗等一系列工艺处理之后, 加工成制造太阳能电池的基本材料——硅片。 一、单晶硅

1.概念 单晶硅,英文,Monocrystalline silicon,是硅的单晶体。具有基本完整的点阵结构的晶体。不同的方向具有不同的性质,是一种良好的半导材料。纯度要求达到99.9999%,甚至达到99.9999999%以上。用于制造半导体器件、太阳能电池等。用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。 熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。 单晶硅 2.制备方法 单晶硅按晶体生长方法的不同,主要分为直拉法(CZ)和区熔法(FZ)。 直拉法:直拉法又称切克劳斯基法,它是在1917年有切克劳斯基(Czochralski)建立起来的一种晶体生长方法,简称CZ法。直拉单晶制造是把原料多硅晶块放入石英坩埚中,在单晶炉中加热融化,再将一根直径只有10mm的棒状晶种(称籽晶)浸入融液中。在合适的温度下,融液中的硅原子会顺着晶种的硅原子排列结构在固液交界面上形成规则的结晶,成为单晶体。把晶种微微的旋转向上提升,融液中的硅原子会在前面形成的单晶体上继续

结晶,并延续其规则的原子排列结构。若整个结晶环境稳定,就可以周而复始的形成结晶,最后形成一根圆柱形的原子排列整齐的硅单晶晶体,即硅单晶锭。当结晶加快时,晶体直径会变粗,提高升速可以使直径变细,增加温度能抑制结晶速度。反之,若结晶变慢,直径变细,则通过降低拉速和降温去控制。拉晶开始,先引出一定长度,直径为3~5mm的细颈,以消除结晶位错,这个过程叫做引晶。然后放大单晶体直径至工艺要求,进入等径阶段,直至大部分硅融液都结晶成单晶锭,只剩下少量剩料。 控制直径,保证晶体等径生长是单晶制造的重要环节。硅的熔点约为1450℃,拉晶过程始终保持在高温负压的环境中进行。直径检测必须隔着观察窗在拉晶炉体外部非接触式实现。拉晶过程中,固态晶体与液态融液的交界处会形成一个明亮的光环,亮度很高,称为光圈。它其实是固液交界面处的弯月面对坩埚壁亮光的反射。当晶体变粗时,光圈直径变大,反之则变小。通过对光圈直径变化的检测,可以反映出单晶直径的变化情况。自动直径检测就是基于这个原理发展起来的。 直拉法

金属基复合材料的制备方法

金属基复合材料的制备技术 摘要:现代科学技术的发展和工业生产对材料的要求日益提高,使普通的单一材料越来越难以满足实际需要。复合材料是多种材料的统计优化,集优点于一身,具有高强度、高模量和轻比重等一系列特点。尤其是金属基复合材料(MMCs)具有较高工作温度和层间剪切强度,且有导电、导热、耐磨损、不吸湿、不放气、尺寸稳定、不老化等一系列的金属特性,是一种优良的结构材料。 Abstract: The development of modern science and technology and industrial production of materials requirements increasing, the ordinary single material is more and more difficult to meet the actual needs. Composite material is a variety of statistical optimization, set merit in a body, has the advantages of high strength, high modulus and light specific gravity and a series of characteristics. Especially the metal matrix composite ( MMCs ) has the high working temperature and interlaminar shear strength, and a conductive, thermal conductivity, wear resistance, moisture, do not bleed, dimensional stability, aging and a series of metal properties, is a kind of structural material. 关键词:复合材料(Composite material)、发展概况(Development situation)、金属基复合材料(Metal base composite materia l)、发展前景(Development prospect) 正文: 一:复合材料简介 复合材料是由两种或两种以上不同物理、化学性质的物质以微观或宏观的形式复合而成的多相材料。各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。按其结构特点又分为:①纤维复合材料。②夹层复合材料。③细粒复合材料。④混杂复合材料。[1] 二:金属基复合材料简介 (1)定义:金属基复合材料是以金属或合金为基体,以高性能的第二相为增强体的复合材料。它是一类以金属或合金为基体, 以金属或非金属线、丝、纤维、晶须或颗粒状组分为增强相的非均质混合物, 其共同点是具有连续的金属基体。 (2)分类:按增强体类型分为:1.颗粒增强复合材料;2.层状复合材料;3.纤维增强复合材料 按基体类型分为:1.铝基复合材料;2.镍基复合材料;3.钛基复合材料;4.镁基复合材料 按用途分为:1.结构复合材料;2.功能复合材料 (3)性能特征:金属基复合材料的性能取决于所选用金属或合金基体和增强物的特性、含量、分布等。综合归纳金属基复合材料有以下性能特点。 A.高比强度、比模量 B. 良好的导热、导电性能 C.热膨胀系数小、尺寸稳定性好 D.良好的高温性能和耐磨性

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

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

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

金属基复合材料的制备方法

金属基复合材料的制备方 法 Newly compiled on November 23, 2020

金属基复合材料的制备技术 摘要:现代科学技术的发展和工业生产对材料的要求日益提高,使普通的单一材料越来越难以满足实际需要。复合材料是多种材料的统计优化,集优点于一身,具有高强度、高模量和轻比重等一系列特点。尤其是金属基复合材料(MMCs)具有较高工作温度和层间剪切强度,且有导电、导热、耐磨损、不吸湿、不放气、尺寸稳定、不老化等一系列的金属特性,是一种优良的结构材料。 Abstract: The development of modern science and technology and industrial production of materials requirements increasing, the ordinary single material is more and more difficult to meet the actual needs. Composite material is a variety of statistical optimization, set merit in a body, has the advantages of high strength, high modulus and light specific gravity and a series of characteristics. Especially the metal matrix composite ( MMCs ) has the high working temperature and interlaminar shear strength, and a conductive, thermal conductivity, wear resistance, moisture, do not bleed, dimensional stability, aging and a series of metal properties, is a kind of structural material. 关键词:复合材料(Composite material)、发展概况(Development situation)、金属基复合材料(Metal base composite materia l)、发展前景(Development prospect) 正文: 一:复合材料简介 复合材料是由两种或两种以上不同物理、化学性质的物质以微观或宏观的形式复合而成的多相材料。各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。按其结构特点又分为:①纤维复合材料。②夹层复合材料。③细粒复合材料。④混杂复合材料。[1] 二:金属基复合材料简介

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

硅材料的制备

1 硅材料的制备 导语:现阶段光伏行业,单晶硅电池和多晶硅电池是比较常见的两种太阳能电池,他们各有优缺点,近来集合两种电池优点于一身的准单晶电池逐渐进入人们的视野。生产制造这几种太阳能电池的原材料是硅锭,根据分类的不同,硅锭可以由多种不同的制备方法制得。硅锭再经过表面整形、定向、切割、研磨、腐蚀、抛光和清洗等一系列工艺处理之后,加工成制造太阳能电池的基本材料——硅片。 一、单晶硅 1.概念 单晶硅,英文,Monocrystalline silicon ,是硅的单晶体。具有基本完整的点阵结构的晶体。不同的方向具有不同的性质,是一种良好的半导材料。纯度要求达到99.9999%,甚至达到99.9999999% 以上。用于制造半导体器件、太阳能电池等。用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。 熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。

2 单晶硅 2.制备方法 单晶硅按晶体生长方法的不同,主要分为直拉法(CZ )和区熔法(FZ )。 直拉法:直拉法又称切克劳斯基法,它是在1917年有切克劳斯基(Czochralski )建立起来的一种晶体生长方法,简称CZ 法。直拉单晶制造是把原料多硅晶块放入石英坩埚中,在单晶炉中加热融化 ,再将一根直径只有10mm 的棒状晶种(称籽晶)浸入融液中。在合适的温度下,融液中的硅原子会顺着晶种的硅原子排列结构在固液交界面上形成规则的结晶,成为单晶体。把晶种微微的旋转向上提升,融液中的硅原子会在前面形成的单晶体上继续结晶,并延续其规则的原子排列结构。若整个结晶环境稳定,就可以周而复始的形成结晶,最后形成一根圆柱形的原子排列整齐的硅单晶晶体,即硅单晶锭。当结晶加快时,晶体直径会变粗,提高升速可以使直径变细,增加温度能抑制结晶速度。反之,若结晶变慢,直径变细,则通过降低拉速和降温去控制。拉晶开始,先引出一定长度,直径为3~5mm 的细颈,以消除结晶位错,这个过程叫做引晶。然后放大单晶体直径至工艺要求,进入等径阶段,直至大部分硅融液都结晶成单晶锭,只剩下少量剩料。

复合材料成型工艺及设备

无机非金属复合材料的成型工艺—纤维增强水泥基复合材料 【摘要】纤维增强水泥基复合材料作为新型工程材料已在土木工程多领域中得到广泛地应用。目前在水泥复合材料中掺加一定量的纤维,可以改善并且提高水泥复合材料的物理、力学等性能指标。 【关键词】纤维增强复合材料水泥 1、发展及应用 自60年代开始,纤维增强水泥基复合材料的研究和开发有较大进展。1964年,丹麦科学家应用复合材料理论探讨纤维增强无机与有机凝胶材料的机理。1967年英国人试制成功抗碱玻璃纤维增强波特兰水泥砂浆。随后美、日等国也相继投产。我国进入80年代用抗碱玻璃纤维增强低碱铝硅酸盐水泥,现已取得一定成效。目前广泛用于各种建筑物中以及工程装备中。 2、特点 纤维增强水泥基复合材料与普通混土相比,其显著特点是轻质高强,具有良好的断裂韧性。其拉压比一般可达1/4~1/6(普通混凝土为1/10)。 3、复合材料的组成 1、纤维增强水泥原材料 3.1.增强材料 纤维加入脆性的水泥基体中,其作用是提高水泥集体的抗拉强度和韧性,改善其冲击强度和疲劳性能。增强水泥所用纤维按其化学组成可分为金属纤维,无机纤维和有机纤维三大类。 用于增强水泥的纤维可分为短切纤维、连续纤维或纤维织物等。目前国内外使用最多的为短切纤维。 2.水泥基体材料 硅酸盐水泥、氯氧镁水泥、高铝矿渣水泥等 4、成型工艺及设备 GRC的成型方法有喷射法、预拌法、注射法、铺网法、缠绕法等多种方法。其中玻璃纤维增强水泥复合材料使用最多的方法是喷射成型法。 1、成型工艺 A:直接喷射法 用人工手动或通过机械移动装置使切割喷射机在模型上方作往复移动,将纤维水泥砂浆喷在模型表面。

复合材料工艺和设备

第一章 1.复合材料定义:是指两种或两种以上不同材料,用适当的方法复合成一种新材料,其性能比单一材料性能优越。根据基体材料不同,分为金属基复合材料,非金属基复合材料,树脂基复合材料 2.复合材料最大特点,是性能具有可设计性。影响复合材料性能的因素很多,主要取决于增强材料的性能,含量及分布情况,基体材料的性能和含量,以及它们之间的界面结合情况。 3.树脂基复合材料的使用温度一般为60摄氏度到250摄氏度;金属基复合材料为400摄氏度到600摄氏度;陶瓷基复合材料为1000摄氏度到1500摄氏度。复合材料硬度主要取决于基体材料的性能,一般硬度为陶瓷基复合材料大于金属基复合材料大于树脂基复合材料 4.就力学性能而言,复合材料的力学性能取决于增强材料的性能,含量和分布,以及基体材料的性能和含量。 复合材料的耐自然老化性能,取决于基体材料的性能和与增强材料的界面粘结。一般优劣次序为,陶瓷基复合材料大于金属基复合材料大于树脂基复合材料。 导热性能的优劣比较为:金属基复合材料大于陶瓷基复合材料大于树脂基复合材料。 5.选择成型方法时应考虑: ①产品外形构造和尺寸大小 ②材料性能和产品质量要求 ③生产批量大小及供应时间(允许的生产周期)要求 ④企业可能提供的设备条件及资金 ⑤综合经济效益,保证企业盈利 第二章 1.手糊成型:又称接触成型。是用纤维增强材料和树脂胶液在模具上铺敷成型,室温(或加热),无压(或低压)条件下固化,脱模成制品的工艺方法。 手糊成型按成型固化压力可分为两类:接触压和低压(接触压以上)。前者为手糊成型,喷射成型。后者包括对模成型,真空成型,袋压成型,热压釜成型,树脂传递模塑(RTM)和反应注射模塑(RIM)成型。 2.聚合物基体的选择:能配置成粘度适当的胶液,适宜手糊成型的胶液粘度为200-500厘泊聚合物集体包括不饱和聚酯树脂,环氧树脂和辅助材料。其中,辅助材料包括稀释剂(分为活性稀释剂和非活性稀释剂),填料(在糊制垂直或倾斜面层时,为避免“流胶”,可在树脂中加入少量活性SiO2处变剂),色料。 3.增强材料包括玻璃纤维(E-玻璃纤维,也称无碱纤维;C-玻璃纤维;A-玻璃纤维,有碱纤维;S-玻璃纤维,高强纤维;M-高弹玻璃纤维;L-防辐射玻璃纤维),碳纤维(聚丙烯腈纤维,沥青纤维,粘胶纤维),Kevlar纤维。 玻璃纤维制品:玻璃纤维无捻粗纱,短切纤维毡,无捻粗砂布,玻璃纤维细布,单向织物4.手糊成型模具分为单模和对模。单模分为阳模和阴模。 玻璃钢高级模具:用玻璃钢制作,可获得“镜面效果”的,高光泽度,高平整度手糊制品的模具。 高级模具的要求: (1)具有足够的强度、刚度。 (2)具有一定硬度、耐热性能承受树脂固化放热的收缩作用。 (3)工作面外形尺寸精确,表面平顺,无潜藏气泡和针孔。 (4)光泽度达到80-90光泽单位或者目测有清晰的镜面反光。 (5)抛光后模具表面残留划痕度小于0.1μm。

硅材料电池原理及制造考试知识点

2、举例说明晶体缺陷主要类型。 晶体缺陷主要包含有以下四种,分别为:点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷点缺陷:弗伦克尔缺陷、肖特基缺陷 线缺陷:位错(棱位错、刃位错、螺旋位错) 面缺陷:层错(外延层错、热氧化层错) 4、简述光生伏特效应。 1)用能量等于或大于禁带宽度的光子照射p-n结; 2)p、n区都产生电子一空穴对,产生非平衡载流子; 3)非平衡载流子破坏原来的热平衡; 4)非平衡载流子在内建电场作用下,n区空穴向p区扩散,p区电子向n区扩散; 5)若p-n结开路,在结的两边积累电子一空穴对,产生开路电压。 5、简述硅太阳能电池工作原理。 当拥有等于或者大于硅材料禁带宽度的光子照射到硅材料上,在价带上的电子吸收这个光子 的能量,跃迁到导帶上,并且在价带上留下一个空穴。即是在禁带两端产生了电子一空穴对。而硅电池本身即为一个PN结,产生的电子一空穴对即是注入的非平衡载流子,在内建电场的作用下,非平衡载流子分离,产生电流并在在整个硅电池两端形成电压。 6、如何从石英砂制取硅?简要框图说明从石英到单晶硅的工艺。 工业硅制备原理: 多晶硅生产工艺:法、硅烷法、流化床法、改良西门子法(、、) 单晶硅的生长 7、简述半导体硅中的杂质对其性能的影响. 本征半导体Si、Ge等的四个价电子,与另四个原子构成四个共价键,当掺入少量的五价原子(如P、As)时,就形成了n型半导体,由量子力学知识可知,这种掺杂后多余的电子的能级在禁带中紧靠空带处,DEt> 10-2eV,极易形成电子导电。则半导体中的电子变为主要 载流子,在室温下,除了本征激发之外还受到杂质电离的影响,载流子浓度增加,使半导体的电导率上升;而当掺入的杂质为三价原子时(如 B Ga In等),多余的空穴的能级在禁带中紧靠满带处,DED- 10-2eV,极易形成空穴导电,空穴为其主要载流子,与N型材料类似的,在室温下,由于杂志电离效果的存在,掺杂后的半导体硅的载流子浓度增大,电导率 增大。 8、以P掺入Si为例,说明什么是施主杂质、施主杂质电离过程和N型半导体。 P掺入Si ,其中施主杂志是P原子。掺杂过程中,一个磷原子占据了一个硅原子的位置,并与周围的四个硅原子,还剩余一个价电子。同时磷原子所在的位置也多余了一个正电荷,此处即为正电中心,多余的电子在电离前就被束缚在这个正电中心的周围。但是,这种束缚相 对于共价键来说仍是微弱的,少量的能量就能使该电子从被束缚的状态变为自由电子,其过程被称为杂志电离。正因为杂志电离需要的能量远低于从共价键中解放一个电子的能量,常温下,由于电离产生了大量的自由电子,把此类主要依靠电子导电(主要载流子为电子)的

复合材料工艺与设备期末重点掌握内容

2010/2011第二学期重点内容复合材料工艺与设备 题型A 一.基本概念(10分,每题2分)二.填空(20分,每空1分)三.判断并改正(14分,每题2分)四.简答题(36分,每题6分)五.计算题(10分) 六.计算并作图(10分) 题型B 一.基本概念(10分,每题2分)二.填空(24分,每空1分)三.判断并改正(10分,每题2分)四.简答题(36分,每题6分)五.计算题(10分) 六.计算并作图(10分) 知识要点 一.基本概念(21) 复合材料,手糊成型,凝胶时间,RTM成型工艺,液体模塑成型技术,袋压成型,玻璃钢高级模具,喷射成型工艺,热膨胀模塑法,模压成型工艺,増稠剂,结构收缩,内脱模剂,SMC模压料,层压工艺,标准线,缠绕工艺,测地线,转速比,连续成型工艺,“EPF”法。 二.思考题(24) 1.画出手糊工艺的流程图。 2.画出RTM成型工艺的流程图。 3.双压力罐供胶式、泵供胶式喷射成型机工作原理。 4.手糊成型所用的胶液中通常有那些辅助材料?它们的作用及用量范围? 5.最常见的液体模塑成型技术包括那几种成型方法?各自的原理如何? 6.泡沫塑料发泡的方法有几种?各种方法的原理如何? 7.模压料的流动性影响因素有那些?如何影响? 8.短纤维模压料的三种制备方法有何不同,各自有何特点? 9.低收缩添加剂的种类及作用机理如何? 10.SMC的组分材料有那些,各自作用如何?

11.简述影响增稠效果的因素及其影响规律。 12.简述模压成型工艺中温度制度及其作用。 13.画出层压成型工艺流程图。 14.玻璃胶布制备所用的烘干设备有哪两种形式?它们的温度是怎样分布的?这样的温度分布有什么益处? 15.简述层压成型工艺中的压制温度分哪几个阶段各自作用如何? 16.玻璃胶布三大质量指标的控制方法如何? 17.画出缠绕工艺流程图。 18.在缠绕工艺中,常使用分层固化,那么分层固化有哪些优点? 19.在缠绕成型中,纤维缠绕均匀布满芯模表面的条件有那些? 20.试分析GRP制品热固化过程,为什么要控制升温速度及恒温和缓慢冷却? 21.在缠绕成型时,为什么要采用张力递减制度? 22.缠绕工艺中,纤维浸胶装置通常采用哪三种形式?它们是怎样控制玻璃布的胶含量的? 23.缠绕工艺线型的种类有几种,各是如何实现等? 24.画出“EPF”法工艺流程图。 三.计算及作图 1.填料加入量对SMC成本的影响 2.铺层层数及其厚度计算 3.标准线展开图 四.基础知识部分 1. 复合材料的分类、命名、特点 2. 无捻粗纱及其玻璃纤维织物的表示方法 常用树脂的保值期 不饱和聚酯树脂常用的引发剂和促进剂搭配 环氧树脂的两个主要指标 复合材料成型工艺中脱模剂的种类 典型填料的作用 手糊成型工艺所用胶液的工艺性

复合材料工艺及设备考点

绪论1. 复合材料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。按基体材料不同可分为:金属基复合材料,无机非金属复合材料,树脂基复合材料。 2. 复合材料的主要性能特点:轻质高强,可设计性好,工艺性能好,热性能好,耐腐蚀性能好,电性能好,其它特点:耐候性、耐疲劳性、耐冲击性、耐蠕变性,透光性等。第一章1. 手糊成型:用纤维增强材料和树脂胶液在模具上铺敷成型,室温或加热、无压或低压条件下固化,脱模成制品的工艺方法。 2. 手糊成型工艺的优点:1、不受尺寸、形状的限制;2、设备简单、投资少;3、工艺简单;4、可在任意部位增补增强材料,易满足产品设计要求;5、产品树脂含量高,耐腐蚀性能好。 3. 手糊成型工艺的缺点1、生产效率低,劳动强度大,卫生条件差;2、产品性能稳定性差;3、产品力学性能较低。 4. 选用的原材料必须满足3 点要求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 5. 聚合物基体的选择选用原则:1.能在室温下凝胶、固化。并在固化过程中无低分子物产生。2.能配制成粘度适当的胶液、适宜手糊成型的胶液粘度为0.2Pa·S~0.5Pa·S。 3.无毒或低毒。4.价格便宜。 6. 不饱和聚酯树脂的固化原理:固化是通过引发剂引发聚酯分子中的双键,与可聚合的乙烯类单体(如苯乙烯)进行游离基共聚反应,使线型的聚酯分子交联成三维网状的体形大分子结构。 7.不饱和聚酯树脂的固化过程即它与乙烯类单体共聚的过程,共聚反应过程的三个主要阶段:链引发、链增长、链终止。 8.不饱和聚酯树脂的辅助剂包括交联剂、引发剂、促进剂、阻聚剂、光敏剂等。 9. 交联剂要求:高沸点,低粘度,能溶解树脂、引发剂、促进剂、染料等,反应活性大,能使共聚反应在室温或较低温度下进行,能与树脂共聚形成均相共聚物。常用交联剂:苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯基甲苯、邻苯二甲酸二丙烯酯、邻苯二甲酸二丁酯。最常用的是苯乙烯。 10. 苯乙烯的优缺点:优点:粘度低;与树脂有良好的共混性,能很好的溶解引发剂、促进剂;苯乙烯双键活泼,易于进行共聚反应;价格便宜,材料来源广。缺点:沸点较低(145℃),易挥发,有一定毒性,对人体有害。 11. 引发剂:引发剂可以产生自由基,引发树脂体系进行固化反应。引发剂一般为过氧化物, 其通式为ROOR`。引发剂的主要类型有:氢过氧化物、酸过氧化物、酮过氧化物、酯过氧化物、二酰基过氧化物。最常用的有:过氧化二苯甲酰、过氧化环己酮(混合物)、过氧化甲乙酮(混合物) 12. 过氧化物的特性指标:以活性氧含量;临界温度;半衰期来评价 13. 促进剂:这种能使引发剂降低分解活化能,降低引发温度的物质称为促进剂。 14. 阻聚剂:为了增加不饱和聚酯树脂的贮存稳定性,调节适用期,常在聚酯树脂中加入阻聚剂。最常用的阻聚剂有:对苯二酚、叔丁基对苯二酚、硝基苯、亚硫酸盐等 15.手糊制品为什么要在表面覆盖聚酯薄膜?自由基与苯乙烯的反应速度比自由基与O2 的反应速度慢104 倍,一般聚酯树脂制品固化时,表面应覆盖聚酯薄膜。若不用薄膜覆盖,也应使成型表面形成与空气隔离的物质如蜡类,否则自由基与周围空气中的O2 、H2O 反应,耗去大部分自由基,造成表面固化不完全而发粘。 16. 环氧树脂的性能及特点:在树脂基复合材料中,用量仅次于不饱和树脂.其综合性能明显优于不饱和树脂。在受力构件、耐碱、电性能要求较高的场合一般使用环氧树脂。主要类型

复合材料的制备方法

聚合物/粘土纳米复合材料的插层制备方法 刘京京 河北联合大学轻工学院11材1,唐山063000 【摘要】:介绍了插层制备聚合物/粘土纳米复合材料的主要方法:剥离—吸附法、原位聚合插层法、熔融插层法和模板合成法;对插层法制备聚合物今后的研究方向提出一些建议。 【关键词】:纳米复合材料粘土聚合物插层 0引言 “纳米材料”作为一种新材料类别的概念是在20世纪80年代早期提出来的,从其一诞生,就因广阔的商业前景而被美国材料学会誉为“21世纪最有前途的材料”。 目前,聚合物纳米复合材料的制备方法主要有:原子分散法、溶胶-凝胶法、分子复合材料形成法、插层复合法等①。 插层复合法师制备高性能聚合物基纳米复合材料的一种重要方法②,它是将单体或聚合物插入粘土片层间,破坏粘土的片层结构,使其以厚度为1nm左右的片层分散于聚合物中,形成聚合物纳米复合材料。

1插层制备聚合物/粘土纳米复合材料的方法插层制备聚合物/粘土纳米复合材料的方法主要有如下4中: 1.1剥离—吸附法 选用一种溶剂将粘土剥离成单层,其中聚合物是可溶的。由于所有粘土中使层结合在一起的作用力较弱,所有容易被分散在一种液态溶剂中,然后在剥离的片层上吸附聚合物,溶剂挥发或混合物沉淀时,片层重组形成三明治状的聚合物。最佳状态下可形成一种有序多层结构,在此过程中,也可通过乳液聚合得到纳米复合材料,其中粘土分散在水相中。 (1)聚合物溶液的剥离—吸附法 此方法广泛采用水溶性的聚合物,如聚乙烯醇(PVOH),聚环氧乙烷(PEO),聚乙烯基吡咯烷酮或聚丙烯酸,制备纳米复合材料。将聚合物水状溶液加入到完全剥离的钠基粘土分散相中,在水溶液宏观大分子和粘土层间所存在的强相互作用力,往往有暖气层面重新聚集。这种状态正对应一种真正的纳米复合材料杂化物的生成。 (2)预聚物溶液的剥离—吸附法 Toyota研究小组③第一个用此法制备聚酰亚胺纳米复合材料,其中聚酰亚胺的前驱体是由4,4—二胺二苯醚与苯均二酐逐步

球形硅树脂的制备及简单工艺

球形硅树脂的制备及简单工艺

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球形硅树脂的制备及简单工艺生产的研究 摘要:通过简单的有机硅单体甲基三甲氧硅烷为原料,水解、缩合制备了粒径分布均匀、球形度规则的一类球形的固体白色粉末,并且通过不同的温度、水解比、氨水含量等影响因素来控制其粒径大小分布,所使用的方法控制简易,操作简单,且对工艺生产的条件要求较低,具有大量的市场前景。 关键词:甲基三甲氧硅烷;白色粉末; 粒径分布;工艺生产; Studyof Preparationand SimplyProductionTechnology of Sili cone Resin Powder Abstarct: A sphericalsolid whitepowderwhichwas uniform distributionof partical size and thesphericity wasruleswa smade by a simply silicone monomer calledMethyltrimethoxysilanethroughby hydrolysis and condensation. And theparticl esizecould be controlled bythe different temperature, theratio of hydrolysis andthecontentof Ammonia and so on.The methodwascontrolledeasily andoperatedsimplicity,it waslowrequirement forproduction technology and with alager number of market prospects. Keywords: Methyltrimethoxysilane; A Spherical SolidWhitePowder; Particle Size; Production Technology; 0 前言 有机硅材料具有许多独特的性能,用途十分广泛,已成为人们生活与各个经济领域中所必须的材料,并且对相关其它领域的发展也至关重要[1]。享有“工业味精”、“科技发展催化剂”等美誉的有机硅是一种人工合成、结构以硅原子与氧原子为主链的高聚物,由于其本身特有的性能,因此使其具备了很多优异的性能,近几年,有着长期稳定的发展[2]。 球形硅树脂微粉是一类真球形、粒径分布均匀的固体粉末,其化学结构为不溶、不熔的三官能团成分致密交联所得的固化树脂,通常由有机硅氧烷制得[3]。

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