碳纤维复合材料和成型工艺.ppt

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1、碳纤维复合材料和成型工艺班级：车辆1203班学生：曹喻学号：0121203920622背景：碳纤维在航天、军工、电子等等诸多领域都有着很广泛的应用意义：通过对碳纤维复合材料施工工艺的介绍让大家对碳纤维复合材料有更深刻的认识背景及意义主要内容第一部分：碳纤维复合材料第二部分：成型关键技术碳纤维复合材料碳纤维复合材料1碳纤维树脂复合材料2碳纤维金属复合材料3碳纤维陶瓷复合材料碳纤维树脂复合材料碳纤维树脂复合材料环氧树脂、酚醛树脂和聚四氟乙烯是目前被最多应用于基体的树脂材料。优点：这类复合材料的比重比铝轻，强度还很高，其弹性模量要大于铝合金和钢，并且疲劳强度高，冲击韧性好。同时抗水和湿气，化

2、学稳定性高，摩擦系数小，导热性好，还具有受X光线辐射时强度和模量不变化等特点。总之其性能要高于玻璃钢，所以被广泛应用于航天工程。缺点：但这类材料也有很大的不足，做为复合材料，碳纤维与环氧树脂、酚醛树脂和聚四氟乙烯等材质的粘结力不够大，而且各向异性强度高，在高温环境下不稳定。碳纤维金属复合材料碳元素不容易在常温条件下和金属发生反应，只有在高温情况下才会生成金属碳化物，所以碳纤维金属复合材料比较不容易制作。目前使用的碳金属都是熔点低或者合金材料。但是其自身良好的强度和弹性也要高于普通金属，最显著的事例就是碳纤维和铝锡合金形成的复合材料，这种材料的抗磨性十分优越，主要被应用于高级轴承材料。例

3、如这种材料最先在法国的高速铁路中被应用于高速列车的制动装置，由于其较强的抗磨和抗损性，使得法国高速列车的制动装置处于世界先进行列。碳纤维陶瓷复合材料与石英玻璃相比，碳纤维陶瓷复合材料有着超高的抗弯性和冲击性，其抗弯强度是石英玻璃的12倍，抗冲击性是石英玻璃的40倍，而且还拥有很强的热稳性。碳纤维陶瓷复合材料克服了传统玻璃脆性强的特点，使其强度大大增加，形成了一种新型的陶瓷材料。在玻璃中混入60%的碳纤维细粉就可以将强度提高很多倍，而且在抗机械的冲击性和抗热方面都有明显的提高，这在很大程度上克服陶瓷的脆性，同时保持陶瓷原有很多优异性能，以防碎陶瓷目前发展情况来说防碎陶瓷有着十分广阔的发展

4、前景。碳纤维陶瓷复合材料成型关键技术铺层设计表面质量分析热缩工艺预吸胶工艺包括铺层角度、铺层顺序、铺层的层数的设计，而且铺层设计是直接决定材料性能和强度的主要工序。所以在构件的设计中要优先考虑支撑杆轴向的膨胀系数的要求，还要考虑其强度，并且要针对材料的实际实用性和加工方式，所以一般的铺层方向都分为轴向和沿管周铺设两种形式。尤其复合材料的各向异性十分突出，这就决定了物理性和力学性都要集中在碳纤维轴向，碳纤维轴向与径向的线膨胀系数为-0.3×10K和12×10K，所以通过不同的铺层比例设计就可以得到膨胀系数。在计算中因基体树脂为同性材料，所以就会忽略基体树脂的膨胀变形。当轴向纤维和径向纤维

5、的层数比为3：2就可以使复合材料在轴向达到膨胀系数要求，最后在根据复合材料杆的强度和铺层工艺性能要求来最后决定铺层的先后顺序。铺层设计表面质量分析应用袋压工艺成型的管件经常会出现皱折、富胶等现象，所以在进行复合材料铺层的同时必须对预浸料叠层块施加足够的力，以保证避免出现复合材料松散和结构尺寸加厚的问题。在工序中要注意在成型时期对各层复合材料进行加压，保证树脂的排出。碳纤维复合材料的质量问题都出现在加压的工序中，所以在操作时我们必须注意。在复合材料叠层块压紧的过程中壁厚将减小，其周长也会相应的减小，这时就会出现松弛纤维被压弯打折的情况，在加上成型的预浸料叠层块原料本身就带有一定的皱折和条

6、纹，所以固化后自然会出现问题。所以在铺层工艺时一定要最大限度的压实复合材料层，避免出现外观质量问题。在对辅助材料的选择上一定要控制皱折率，其主要控制方法有热缩工艺和预吸胶工艺。热缩工艺采用热缩管并利用其自身特性对复合材料进行压实就是热缩工艺，热缩工艺主要使树脂进行软化，当热缩管达到收缩温度的同时就会出现收缩变形的现象，并且口径发生缩小并被压实。所以在高温固化的状态下热缩材料可以很好的将热压力进行传递，并可以消除皱折对复合辅助材料的影响。热缩工艺需要一定的温度环境，以保证收缩和压实的质量。热缩工艺中最重要的质量参数是加热时间和对温度的控制。在确定热缩工艺时以热缩材料的收缩性能为根据，并充

7、分考虑模具的热容滞后因素，对具体的复合材料制件灵活运用。热缩材料的主要方式为外加热，使用设备如酒精喷灯和热电吹风，如果条件允许可以使用烤箱，所以针对复合材料这一特点就要求在加热的时候对温度严格控制，保证低温和短时问加热，避免对热缩材料的热缩方式对树脂体系凝胶性能的影响。预吸胶工艺预吸胶工艺就是将预压实工艺与热缩工艺相互配合使用。我们在进行固化前都在适当的温度压力下对复合材料的叠层进行吸取树脂的工序，这样做的主要目的是对复合材料中的树脂含量进行控