《纤维增强材料》课件

纤维增强材料课程简介本课程主要讲解纤维增强材料的基础课程内容涵盖了玻璃纤维、碳纤维、知识，包括材料的分类、性能、制造芳纶纤维、陶瓷纤维等常见纤维增强工艺以及应用领域材料，以及树脂基体、金属基体、陶瓷基体等基体材料我们将深入探讨纤维增强材料的制造工艺，如手工湿法成型、真空袋成型、浇注成型等，以及材料在航空航天、汽车工业、体育用品等领域的应用课程目标了解纤维增强材料的概认识不同类型的纤维12念深入了解玻璃纤维、碳纤维、掌握纤维增强材料的定义、分芳纶纤维、陶瓷纤维、金属纤类、组成等基本知识维等纤维的特点和应用掌握纤维增强材料的制了解纤维增强材料的性34造工艺能和应用学习手工湿法成型、真空袋成理解纤维增强材料的力学性能型、浇注成型、预浸料成型、、热学性能、电磁性能，以及缠绕成型、热压成型等工艺在航空航天、汽车工业、船舶工业、体育用品、建筑工程等领域的应用什么是复合材料复合材料是由两种或多种材料组成的材料，其中一种是基体材料，另一种是增强材料增强材料通常是纤维，例如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等基体材料可以是树脂、金属或陶瓷等复合材料的性能优于单一材料，例如强度高、重量轻、耐腐蚀、耐高温等复合材料的优势重量轻强度高耐腐蚀性复合材料的密度通常低于金属，使其复合材料具有很高的强度重量比，这复合材料对许多化学物质和环境因素成为航空航天、汽车和其他需要减轻意味着它们在保持轻量级的同时可以具有很强的抵抗力，使其成为各种应重量的应用的理想选择承受很大的应力用的耐用选择纤维增强材料简介纤维增强材料是将增强纤维与基体材料复合而成的材料增强纤维起到增强材料强度的作用，基体材料起到将纤维粘合在一起并传递应力的作用常见的增强纤维包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、陶瓷纤维和金属纤维等常见的基体材料包括树脂、金属和陶瓷等纤维种类及特点玻璃纤维碳纤维芳纶纤维陶瓷纤维强度高、耐腐蚀、价格低廉、强度和模量高、密度低、耐高强度高、耐高温、耐腐蚀、耐耐高温、耐腐蚀、隔热性能好易于加工温、抗疲劳冲击玻璃纤维玻璃纤维的制造玻璃纤维的应用玻璃纤维增强材料玻璃纤维由熔融的玻璃拉伸而成，具有高玻璃纤维广泛应用于航空航天、汽车工业玻璃纤维增强材料具有高强度、轻质、耐强度、耐高温、耐腐蚀等优异性能、船舶工业等领域腐蚀等优点，是重要的结构材料碳纤维碳纤维是一种由有机纤维经碳化制成的纤维材料它具有强度高、重量轻、耐高温、耐腐蚀等优良特性广泛应用于航空航天、汽车、体育用品等领域芳纶纤维芳纶纤维是一种具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀等优异性能的合成纤维，主要用于制造高性能复合材料、防弹衣、防火服等芳纶纤维的强度是钢的5倍，而重量只有钢的五分之一它具有优异的耐热性能，在250℃下仍能保持其强度，并且具有良好的化学稳定性陶瓷纤维陶瓷纤维是一种由氧化铝、二氧化硅、氧化锆等无机材料制成的耐高温纤维其耐高温性、耐腐蚀性、抗氧化性、绝缘性能优异，广泛应用于航空航天、化工、冶金等领域陶瓷纤维具有以下特点•耐高温陶瓷纤维的熔点高，能够在高温环境下保持稳定性，可耐受1200℃以上的温度•耐腐蚀陶瓷纤维具有良好的耐酸、耐碱、耐盐等腐蚀性能，可用于腐蚀性环境下•抗氧化陶瓷纤维在高温环境下能抵抗氧化，保持其原有的性能•绝缘性能好陶瓷纤维具有良好的绝缘性能，可用于高温电器绝缘材料金属纤维金属纤维是由金属材料制成的细丝，具有高强度、高导电性、高导热性等优异性能常见的金属纤维包括钢纤维、铜纤维、铝纤维等金属纤维在复合材料中主要起到增强和导电的作用例如，钢纤维可以提高复合材料的抗拉强度和抗弯强度；铜纤维可以提高复合材料的导电性和导热性纤维基体材料基体材料的作用常见的基体材料基体材料将增强纤维粘合在一起，形成一个整体结构•树脂基体•金属基体基体材料还保护纤维免受外部环境的损害•陶瓷基体树脂基体增强作用保护作用树脂基体作为纤维的粘合剂，赋树脂基体保护纤维免受环境因素予复合材料整体强度和刚度（如水分、温度）的影响传递作用树脂基体将载荷从纤维传递到整个复合材料结构金属基体高强度和硬度高热导率和耐高温耐腐蚀性和耐疲劳性陶瓷基体耐高温高强度耐腐蚀陶瓷基体具有优异的耐高温性能，在高温陶瓷基体具有较高的强度和硬度，能够承陶瓷基体具有良好的耐腐蚀性能，在恶劣环境下保持结构稳定性受较大的载荷环境下保持稳定性制造工艺手工湿法成型1简单、灵活，适合小批量生产真空袋成型2提高产品质量，降低成本浇注成型3适合复杂形状的制品，成本较高预浸料成型4效率高，可实现自动化生产缠绕成型5适合制造管状或圆形制品，成本较低热压成型6高性能，可用于制造大型制品手工湿法成型浸渍1将纤维布浸入树脂中铺设2按照设计要求铺设纤维布固化3在模具中固化树脂真空袋成型材料准备抽真空加热固化冷却脱模将预浸料或树脂和纤维铺放使用真空泵将真空袋内的空加热模具，使树脂固化，并冷却模具，使产品固化，然在模具上，然后将真空袋覆气抽走，使袋子紧贴在模具将材料粘合在一起后将产品从模具中取出盖在上面上，将材料压缩浇注成型混合1将树脂和硬化剂混合在一起浇注2将混合物浇注到模具中固化3在一定温度和压力下固化浇注成型是一种简单易行的工艺，适合制造形状复杂和尺寸较小的纤维增强材料制品预浸料成型预浸料1纤维与树脂混合叠层2将预浸料按设计要求叠放固化3加热加压，使树脂固化缠绕成型纤维铺设1将连续纤维按照预定的路径和角度缠绕在芯模上，形成所需的形状固化2在一定温度和压力下，将树脂固化，使纤维与基体牢固结合脱模3将固化后的制品从芯模上脱模，得到最终的纤维增强复合材料热压成型材料预处理将纤维预浸料或纤维和基体材料分别铺设在模具上热压成型将模具置于热压机中，在高温和高压下进行成型冷却固化在压力下冷却固化，使材料达到所需的性能脱模将成型好的产品从模具中取出纤维增强材料的性能高强度轻质12纤维增强材料拥有出色的强度与金属相比，纤维增强材料的和刚度，使其适用于需要承受密度更低，使其成为需要减轻高负荷的应用重量的应用的理想选择耐腐蚀耐高温34纤维增强材料能够抵抗多种化某些纤维增强材料能够在高温学物质和环境因素，延长其使下保持其性能，适用于恶劣环用寿命境中的应用力学性能强度刚度纤维增强材料的强度取决于纤维纤维增强材料的刚度是指材料抵的类型和含量抗弯曲和变形的能力韧性纤维增强材料的韧性是指材料在断裂前吸收能量的能力热学性能耐热性隔热性纤维增强材料具有良好的耐热性，这得益于纤维和基体材料的优异某些纤维增强材料具有良好的隔热性，例如玻璃纤维增强材料，可性能例如，碳纤维增强材料在高温下具有很高的强度和刚度，可用于制造隔热材料，如建筑保温材料和高温管道保温材料用于制造高温部件，如飞机发动机外壳和火箭发动机喷嘴电磁性能电导率介电常数12纤维增强材料的电导率取决于介电常数表征材料储存电能的基体和增强体的类型，以及它能力，对于高频应用至关重要们之间的相互作用磁导率3磁导率反映材料对磁场的响应，影响材料在电磁场中的行为应用领域航空航天汽车工业船舶工业体育用品飞机机身、机翼、尾翼等结车身面板、底盘部件、座椅船体结构、甲板、舱室等高尔夫球杆、网球拍、自行构件骨架等车车架等航空航天飞机机身卫星结构轻质、高强度复合材料在飞机机身制复合材料耐腐蚀、耐高温，适合用于造中应用广泛，例如波音787卫星结构和发射器航天器复合材料可用于制造航天器外壳、发动机部件等，满足严苛的性能要求汽车工业轻量化高强度耐腐蚀性纤维增强材料的轻质特性，可以帮助降低纤维增强材料的强度高，可以提高汽车的纤维增强材料具有优异的耐腐蚀性能，可汽车的重量，从而提高燃油效率和性能安全性，并减少部件的尺寸和重量以延长汽车部件的使用寿命船舶工业减轻重量增强强度定制设计纤维增强材料可以显著降低船舶的重复合材料具有高强度和耐腐蚀性，可纤维增强材料的灵活性和可塑性使其量，从而提高燃油效率和航行速度以延长船舶的使用寿命并提高其安全能够适应复杂的船舶结构，实现个性性化设计体育用品网球拍自行车碳纤维网球拍轻巧耐用，提高击球精碳纤维车架重量轻，刚性强，提升骑度行效率高尔夫球杆碳纤维球杆提高击球距离和精准度，改善球手体验建筑工程轻质结构耐久性纤维增强材料可用于建造更轻、增强材料具有优异的耐腐蚀性和更坚固的建筑结构，减少建筑材抗老化性，延长建筑寿命，降低料和运输成本，提高施工效率维护成本抗震性纤维增强材料可增强建筑结构的抗震性能，提高建筑物的安全性化工设备高耐腐蚀性高强度轻量化纤维增强材料的耐化学性使其在腐蚀性环纤维增强材料能够承受高温高压，适用于与传统材料相比，纤维增强材料具有轻量境中成为理想选择各种压力容器化的优势，降低运输和安装成本。