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第一篇 树脂基复合材料制造技术篇 2

第1章 概论 2

1．1 概述 2

1．1．1 基本概念与发展 2

1．1．2 复合材料及其制造技术的发展 2

1．2 树脂基复合材料的特点 18

1．3 复合材料的组成 20

1．3．1 基体材料 21

1．3．2 增强材料 25

1．3．3 助剂 31

第2章 树脂基复合材料的选材与设计 36

2．1 选材 36

2．1．1 选材的基本原则 36

2．1．2 选材的一般程序 37

2．1．3 选材的步骤及注意事项 39

2．1．4 选材的依据 40

2．2 配方设计 49

2．2．1 树脂基复合材料的组成、功能与组分设计 49

2．2．2 注意事项 51

2．3 树脂基复合材料的结构设计 51

2．3．1 结构设计的基本内容 51

2．3．2 结构设计的方法 52

3．3．3 结构设计中的注意事项 54

2．4 树脂基复合材料制品设计 54

2．4．1 设计的一般程序 54

2．4．2 一般设计原则 56

2．4．3 纤维增强树脂基复合材料制品的设计特点 56

2．4．4 树脂基复合材料的制品设计项目 57

3．1．1 对预浸料的基本要求及基本特征和原材料 63

第3章 复合材料预浸料的制造 63

3．1 概述 63

3．1．2 预浸料的制备工艺 67

3．2 连续纤维(或织物)预浸料 77

3．2．1 浸胶布制造工艺 77

3．2．2 胶纱带预浸料制造工艺 83

3．2．3 无纬布预浸料制造工艺 87

3．2．4 带状预浸料制造工艺 89

3．3 短切纤维预浸料 90

3．3．1 高强度短纤维模塑料的制造工艺 90

3．3．2 片状模塑料(SMC) 93

3．3．3 团状模塑料(DMC)与散状模塑料(BMC) 99

3．3．4 其他模塑料 101

3．3．5 胶衣 104

3．3．6 预成型坯模塑料制造 105

3．4 模塑粉料的制造 107

3．4．1 日用(R)类酚醛塑料粉 108

3．4．2 电气(D)类酚醛塑料粉 109

3．4．3 绝缘(U)类酚醛塑料粉 111

3．4．4 无氨(A)类酚醛塑料粉 112

3．4．5 耐高频(P)类酚醛塑料粉 113

3．4．6 耐高电压(Y)类酚醛塑料粉 115

3．4．7 耐酸(S)类酚醛塑料粉 116

3．4．8 耐湿热(H)类酚醛塑料粉 117

3．4．9 耐冲击(J)类酚醛塑料粉 119

3．4．10 耐热(E)类酚醛塑料粉 120

3．4．11 特种(T)类酚醛塑料粉 121

3．4．12 耐电弧酚醛塑料粉 123

3．4．13 注射模塑酚醛塑料粉 125

3．5 粒状模塑料制造 127

3．5．1 长纤维型粒料的制造工艺 127

3．5．2 短纤维型粒料的制造工艺 130

3．6 预浸料的质量控制 130

3．6．1 生产线上的质量控制 131

3．6．2 原材料的质量控制 132

3．6．3 环境控制 132

3．6．4 预浸料成品的质量控制 133

第4章 模压成型技术 135

4．1 概述 135

4．2 成型设备 135

4．2．1 液压机的分类 136

4．2．2 液压机的工作原理 137

4．2．3 液压机的主要技术参数及使用中的注意事项 138

4．3 模压成型模具 139

4．4 模压成型工艺 140

4．4．1 模压成型的基本原理与条件 140

4．4．2 模压成型工艺过程 141

4．4．3 模压成型工艺步骤 144

4．4．4 温度、压力、时间三要素的影响与控制 146

4．5 模压成型中易出现的问题与解决方法 149

4．5．1 粉状模塑料成型加工中易出现的问题及解决方法 149

4．5．2 玻纤增强树脂基复合材料模压成型加工中易出现的问题与解决方法 151

4．5．3 模压制品裂纹产生的原因与解决办法 154

4．6 不同树脂基复合材料制品的模压成型 157

4．6．1 玻纤增强酚醛复合材料工业零部件的成型 157

4．6．2 玻纤增强环氧复合材料工业零部件的成型 160

4．6．3 玻纤增强不饱和聚酯复合材料工业零部件的成型 160

4．6．4 石棉纤维增强酚醛复合材料工业零部件的成型 163

4．6．5 金属纤维增强酚醛复合材料工业零部件的成型 165

4．7 模压成型技术的应用 167

4．7．1 树脂基复合材料整体卫生间的制造 167

4．7．2 人造大理石卫生洁具及人造大理石材的制造 168

4．7．3 线管的模压成型加工 171

第5章 层压成型技术 174

5．1 概述 174

5．1．1 概念与原材料 174

5．1．2 层压成型工艺特点 174

5．1．3 层压成型制品的类型 174

5．2 底材的制备 175

5．2．1 底材表面处理 175

5．2．3 底材浸渍 176

5．2．2 树脂胶液的配制 176

5．2．4 底材干燥 178

5．2．5 底材树脂含量的测定 178

5．3 层压成型工艺过程 179

5．3．1 层压设备 179

5．3．2 层压模具 179

5．3．3 层压成型操作步骤 180

5．3．4 层压管材与棒材的成型加工 181

5．3．5 复铜层压制品的成型 182

5．3．6 制品缺陷与解决办法 183

5．4 其他层压制品的制造 187

5．4．1 超混杂结构层压制品的成型 187

5．4．2 耐热高强度环氧玻璃布层合板的研制 190

第6章 挤塑成型技术 193

6．1 概述 193

6．2．1 挤塑模具的分类 194

6．2 挤塑成型模具(又称铸压模) 194

6．2．2 模具设计中应注意的事项 195

6．2．3 设计实例 196

6．2．4 “抬模”现象分析与解决的方法 199

6．3 挤塑成型工艺 202

6．3．1 基本原理 202

6．3．2 成型工艺简介 202

6．3．3 玻纤增强酚醛复合材料某装置线圈骨架的挤塑成型 203

6．4 低压塑封成型工艺 208

6．4．1 环氧塑封料的配方组成与成型工艺 209

6．4．2 半导体器件环氧塑封料封装技术 215

7．1．1 缠绕成型的基本原理 218

7．1．3 工艺的适用性 218

7．1．2 纤维缠绕成型的特点 218

7．1 概述 218

第7章 纤维缠绕成型技术 218

7．2 缠绕设备 219

7．2．1 机械缠绕机的类型 219

7．2．2 程序控制缠绕机 224

7．2．3 弯管缠绕设备 226

7．3 芯模 229

7．3．1 对芯模的要求与类型 229

7．3．2 芯模的制造 230

7．4 缠绕成型工艺 231

7．4．1 原材料 231

7．4．2 内衬 232

7．4．3 封头 232

7．4．4 纤维缠绕线型设计 233

7．4．5 缠绕方法 241

7．4．6 缠绕张力的控制方法 242

7．4．7 制品的固化 243

7．4．8 缠绕工艺分析 244

7．5 纤维缠绕成型实例 247

7．5．1 热固性树脂基复合材料管材的缠绕成型 247

7．5．2 锥形壳体缠绕成型 249

7．5．3 内压容器的缠绕成型 251

第8章 复合材料低压成型技术 260

8．1 手糊成型技术 260

8．1．1 概况 260

8．1．2 模具 261

8．1．3 脱模剂与工具 263

8．1．4 成型工艺过程 265

8．1．5 手糊成型技术的应用 275

8．2．1 概况 285

8．2 喷涂成型 285

8．2．2 喷射设备 287

8．2．3 几点要求 289

8．2．4 喷射工艺过程 289

8．2．5 喷射制品的缺陷分析 291

8．2．6 喷射成型技术的应用 292

8．3 铺层成型技术 296

8．3．1 工艺过程 297

8．3．2 铺层加压固化方法 298

8．3．3 加压设备 301

8．3．4 铺层成型技术的应用 301

第9章 挤拉成型技术 309

9．1 概述 309

9．1．1 基本原理与特点 309

9．1．3 挤拉制品的应用 310

9．1．2 挤拉成型的特性 310

9．1．4 挤拉成型工艺发展 311

9．2 挤拉成型设备 312

9．2．1 挤拉成型机形式 312

9．2．2 装置说明 313

9．3 挤拉成型模具 319

9．3．1 模具结构与特点 319

9．3．2 模具的工况及要求 322

9．3．3 模具材料的选择 322

9．3．4 模具的设计 323

9．4 成型工艺过程 324

9．4．1 适用的原材料 324

9．4．2 挤拉成型加工 325

9．4．3 挤拉工艺过程 326

9．4．5 挤拉成型制品的性能 328

9．4．4 挤拉过程中的主要工艺参数与控制 328

9．4．6 挤拉成型中应注意事项和常见缺陷及改进方法 330

9．5 挤拉成型工艺中的影响因素与控制 331

9．5．1 树脂基体的室温固化特性的影响 331

9．5．2 成型工艺条件的影响 331

9．5．3 引发剂的影响 331

9．5．4 挤拉模具内三段加热温度的设置及其影响 333

9．6 挤拉成型技术的应用与发展 334

9．6．1 适于加工的制品形式 334

9．6．2 曲面型材的挤拉工艺 335

9．6．3 横截面积可变的挤拉工艺 335

9．6．4 挤拉后成型技术 336

9．6．5 热塑性基体复合材料的挤拉技术 336

10．1．1 RTM工艺基本原理和工艺特点 337

10．1 概述 337

第10章 树脂传递模塑(RTM) 337

10．1．2 RTM工艺优点 339

10．1．3 RTM工艺与其他工艺的比较 339

10．1．4 RTM工艺发展中的关键技术 341

10．2 原材料及工艺装设备 342

10．2．1 原材料 342

10．2．2 设备 350

10．2．3 工艺参数 350

10．3 预成型工艺 351

10．3．1 缝合法 351

10．3．2 喷涂法 352

10．3．3 冲压法 352

10．4．2 模具准备 353

10．4．1 原材料准备 353

10．4 树脂传递模塑(RTM)工艺过程 353

10．4．3 预置增强件 354

10．4．4 模具关闭与锁紧 354

10．4．5 混合、注射和充模 355

10．4．6 反应和固化 355

10．4．7 开模和脱模 355

10．4．8 修整与表面处理 356

10．4．9 RTM工艺的模拟 356

10．5 RTM主要成型参数及其对成型加工的影响 357

10．5．1 树脂的流动及其模型描述 357

10．5．2 非均相孔隙纤维介质中气泡的形成和排出 358

10．5．3 材料性能对RTM工艺的影响 358

10．6．1 汽车用防护罩RTM成型 359

10．6 RTM成型技术的应用 359

10．5．6 注意事项 359

10．5．5 真空辅助手段 359

10．5．4 注射压力 359

10．6．2 赛车车架RTM成型工艺 361

第11章 树脂基复合材料的注射成型技术 363

11．1 概述 363

11．2 热塑性树脂基复合材料的注射成型 364

11．2．1 热塑性树脂基复合材料的特性 364

11．2．2 热塑性树脂基复合材料的工艺特点 365

11．2．3 热塑性树脂基复合材料用注射机与制品模具设计 367

11．2．4 注射成型工艺 370

11．2．5 注射成型型常见问题 376

11．3 热固性树脂基复合材料注射成型 379

11．3．1 热固性注射成型树脂 381

11．3．2 热固性复合材料注射成型设备 385

11．3．3 注射成型过程 388

11．3．4 注射成型工艺参数 389

11．3．5 团状模塑料注射成型 390

11．3．6 制品强度下降的原因及补救措施 392

11．3．7 热固性复合材料注射制品缺陷及产生原因 392

11．4 反应注射成型(RIM)与增强反应注射成型(RRIM) 395

11．4．1 RIM与RRIM成型工艺 396

11．4．2 反应注射成型(RIM)与增强反应注射成型(RRIM)工艺的应用 400

第12章 其他成型技术 407

12．1 热固性树脂基复合材料旋转模塑技术 407

12．1．1 概况 407

12．1．2 旋转模塑成型设备 409

12．1．3 旋转成型模具 415

12．1．4 成型工艺 419

12．1．5 热固性树脂基复合材料的旋转模塑成型 424

12．1．6 旋转模塑成型与其他工艺的比较及局限性 425

12．2 挤拉-缠绕复合工艺 426

12．2．1 拉挤-缠绕系统 427

12．2．2 模具 428

12．3 树脂基超混杂复合材料成型技术 428

12．3．1 原材料准备 428

12．3．2 超混杂复合板材层压成型工艺 429

第13章 热固性树脂基复合材料制品的后处理 432

13．1 制品的后烘(热处理) 432

13．2 飞(废)边的清除 432

13．2．1 飞边产生的部位 433

13．2．2 飞边的清除 433

13．3．1 抛光用设备 436

13．3 抛光 436

13．3．2 抛光的主要类型 437

12．4 机械加工 437

13．4．1 孔的加工 437

13．4．2 切螺纹 438

13．5 热固性树脂基复合材料制品的连接 439

13．5．1 机械连接法 439

13．5．2 树脂基复合材料的胶粘剂粘接(胶接) 442

13．6 发展中的成型技术 449

13．6．1 树脂膜注入成型技术 449

13．6．2 西脉复合材料树脂注入模塑技术(Scrimp)简介 452

13．6．3 软模成型法简介 453

13．6．4 离心成型技术 453

14．1．2 性能特点 458

14．1．1 简介 458

14．1 基本概念 458

第14章 C/C复合材料概论 458

第二篇 C/C复合材料制造技术篇 458

14．2 C/C复合材料制造技术的进展 459

14．2．1 碳纤维制备技术 460

14．2．2 编织技术 460

14．2．3 致密技术 461

14．2．4 工艺技术的进展 461

14．3 C/C复合材料的应用 462

14．3．1 C/C复合材料在先进飞行器上的应用 462

14．3．2 刹车材料方面的应用 463

14．3．3 其他方面的应用 463

14．3．4 C/C复合材料的发展趋势与应用前景 463

15．1．1 碳纤维的分类与制造方法 465

15．1 碳纤维 465

第15章 C/C复合材料的原材料 465

15．1．2 碳纤维品种(牌号)与性能 468

15．1．3 C/C复合材料用碳纤维的选择 470

15．2 C/C复合材料的基体前驱体 471

15．2．1 沥青 472

15．2．2 树脂 475

第16章 C/C复合材料的制造工艺 479

16．1 预成型坯体 479

16．1．1 坯体的特点 479

16．1．2 碳纤维坯体的制造 480

16．1．3 模压工艺 481

16．1．4 注意事项 482

16．2 C/C复合材料致密化、热解和热氧化处理 483

16．2．1 致密化处理 483

16．2．2 浸渍热解工艺 486

16．2．3 热氧化处理 488

16．3 C/C复合材料的切削加工 491

16．3．1 刀具磨损原理 491

16．3．2 切削速度 492

16．3．3 刀具材料 492

第17章 C/C复合材料制造技术的应用 494

17．1 几种C/C复合材料的制造 494

17．1．1 碳纤维毡增强C/C复合材料的制造 494

17．1．2 预氧化PAN基碳纤维增强酚醛树脂C/C复合材料制造 496

17．1．3 高致密化C/C复合材料的制造 497

17．1．4 硼酚醛前驱体二维C/C复合材料的制造 498

17．1．5 应用树脂传递模塑(RTM)制造C/C复合材料 500

17．2 C/C复合材料固体火箭发动机(SRM)喷管的制造 501

17．2．1 C/C复合材料喷管的性能与作用 501

17．2．2 整体碳毡C/C复合材料喉管衬的制造 502

17．2．3 C/C复合材料新型低成本快速制造工艺 504

17．3 航空用C/C复合材料刹车盘 505

17．3．1 概况 505

17．3．2 用热梯度式CVD致密技术制造C/C复合材料刹车盘 507

17．3．3 用改进型CVD工艺制造C/C复合材料刹车盘 508

17．4 C/C复合材料的生物应用 509

17．4．1 其相容特性适于生物应用 509

17．4．2 C/C复合材料牙根种植体的制造 512

17．4．3 制造过程中的控制因素 514

第18章 C/C复合材料性能的影响因素与金相样品的制造 515

18．1 制造过程中对材料性能的影响 515

18．1．1 氧化处理对C/C复合材料性能的影响 515

18．1．2 增强材料织物结构对性能的影响(以针刺结构为例) 517

18．1．3 浸渍次数对C/C复合材料的影响(以整体毡为例) 519

18．1．4 界面对C/C复合材料性能的影响(以滴织销钉C/C材料为例) 520

18．2 C/C复合材料金相样品的制备方法与步骤 522

18．2．1 取样 522

18．2．2 清洗样品 522

18．2．3 真空浸渍和镶样 522

18．2．4 磨光 523

18．2．5 抛光 523

第三篇 陶瓷基复合材料制造技术篇 526

第19章 陶瓷基复合材料概述 526

19．1 原材料 527

19．1．1 陶瓷基体 527

19．1．2 增强材料与增韧改性 530

19．2 纤维增强陶瓷基复合材料界面 533

19．2．1 对CMC界面的要求 533

19．2．3 纤维表面涂层处理 535

19．2．2 CMC界面设计的原则 535

第20章 连续纤维增强陶瓷基复合材料的制造 538

20．1 概述 538

20．1．1 原材料 538

20．1．2 选材注意事项 538

20．1．3 制造方法 539

20．2 制造方法与过程 539

20．2．1 料浆浸渍与热压烧结工艺 539

20．2．2 原位化学反应法 540

20．2．3 直接氧化沉积法(DOD) 542

20．2．4 先驱体热解法 542

20．3 制造技术的应用 544

20．3．1 高性能碳纤维增强SiC复合材料的制造 544

20．3．2 C/C/Al2O3陶瓷基复合材料的制造 547

21．1．2 晶须(短切纤维)增强增韧机理 550

21．1．1 基本概念 550

第21章 晶须(短切纤维)增强陶瓷基复合材料的制造 550

21．1 概述 550

21．1．3 晶须增韧陶瓷基复合材料 551

21．2 制造方法与工艺 552

21．2．1 分散技术 553

21．2．2 成型技术 554

21．2．3 烧结工艺(高温致密化工艺) 556

21．2．4 制造过程中的注意事项 557

21．3 晶须或短纤维增强陶瓷基复合材料制造技术的应用 558

21．3．1 制造工艺 558

21．3．2 性能 558

21．3．3 小结 560

22．2 颗粒分散型陶瓷基复合材料的成型技术 561

22．2．1 原材料的处理技术 561

22．1 概述 561

第22章 陶瓷颗粒分散型复合材料的制造 561

22．2．2 坯体成型方法 562

22．2．3 烧结技术 564

22．3 颗粒分散型陶瓷基复合材料制造技术的应用——B4C/Al复合材料低温加工工艺 565

22．3．1 原材料选择 566

22．3．2 成型方法 566

22．3．3 性能 566

22．3．4 烧结(热处理) 567

第23章 陶瓷基复合材料制造新技术——自蔓延高温合成技术 568

23．1 概述 568

23．1．1 自蔓延高温合成技术原理及其特点 568

23．1．2 SHS的燃烧方式与燃烧机理 568

23．1．3 SHS燃烧热力学 572

23．2 自蔓延高温合成技术 573

23．2．1 SHS技术 573

23．1．4 SHS应用效果 573

23．2．2 自蔓延离心工艺 575

23．3 自蔓延高温合成工艺技术的应用 578

23．3．1 合成氮化铝(ALN)陶瓷 578

23．3．2 六方BN基陶瓷复合材料自蔓延高温合成工艺 578

23．3．3 用离心自蔓燃高温合成技术制造大规格耐磨陶瓷内衬钢管 580

23．3．4 应用SHS熔铸技术制造表面金属-陶瓷复合材料 582

24．1．1 金属基复合材料制造方法的类型 586

24．1．3 金属基复合材料制造的关键性技术 586

24．1．2 制造技术应具备的条件 586

24．1 基本概念 586

第24章 概论 586

第四篇 金属基复合材料制造技术篇 586

24．2 固态制造技术 587

24．2．1 粉末冶金技术 587

24．2．2 热压和热等静压技术 588

24．2．3 热轧、热挤压和热拉技术 590

24．2．4 爆炸焊接技术 590

24．3 液态制造技术 591

24．3．1 真空压力浸渍技术 591

24．3．2 挤压铸造技术 592

24．3．3 液态金属搅拌铸造技术 593

24．3．4 液态金属浸渍技术 595

24．3．5 共喷沉积技术 597

24．3．6 热喷涂技术 598

24．4．1 原位自生成技术 599

24．4 新型制造技术 599

24．4．2 物理气相沉积技术 600

24．4．3 化学气相沉积技术 601

24．4．4 电镀、化学镀和复合镀技术 601

第25章 纤维增强金属基复合材料的制造 603

25．1 概述 603

25．1．1 增强材料——纤维 603

25．1．2 纤维增强金属基复合材料的制造工艺 604

25．1．3 几种典型的金属基复合材料及其应用 605

25．2 碳纤维(CF)金属基复合材料的制造技术 607

25．2．1 CF/Al复合材料的挤压铸造技术 607

25．2．2 三维C/SiC/Al混杂复合材料的制造 608

25．2．3 B/Al的制造 609

25．3 石墨增强金属基复合材料的制造技术——石墨/铜复合材料的半固态铸造 610

26．1 碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制造 613

第26章 颗粒增强金属基复合材料的制造技术 613

26．1．1 SiC颗粒增强铝基复合材料的制造与机加工性能 615

26．1．2 SiC颗粒增强铝基复合材料制动盘的制造 616

26．2 陶瓷颗粒增强镁合金复合材料挤压制造 620

26．2．1 陶瓷颗粒复合材料挤压件的性能 620

26．2．2 镁合金+陶瓷颗粒复合材料挤压件的制造 621

26．2．3 有发展前途的复合材料 622

26．3 AL2O3/6-6-3青铜复合材料的粉末冶金制造技术 626

26．3．1 性能 626

26．3．2 制造方法 626

26．3．3 工艺条件对复合材料性能的影响 626

26．4 SiC颗粒增强铝合金基梯度复合材料的制造 629

26．4．1 制造工艺与过程 630

26．4．2 特性 631

参考文献 633