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