四种复合材料加工工艺

A. 复合材料的常规机械加工方法

(一)
锯切
玻璃纤维增强热固性基体层压板，采用手锯或圆锯切割。
热塑性复合材料采用带锯和圆锯等常用工具时要加冷却剂。石墨／环氧复合材料最好用镶有硬质合金的刀具切割。锯切时控制锯子力度对保证锯面质量至关重要。虽然锯切温度也是一种要控制的因素，但一般影响不大，因锯切时碰到的最高温度一般不会超过环氧树脂的软化温度(182℃)。
金属基复合材料可用镶有金刚石的线锯锯切，不过其切割速度较慢，而且只能作直线锯切。采用金刚石砂轮对陶瓷基复合材料进行常规锯切，可有两种速度：一种是250r/min，另一种是4000r/min。这种锯切会使切割面的陶瓷基复合材料有相当大的损坏。不过在较高锯切速度时，损坏虽大，但断面较为均匀。
(二)
钻孔和仿形铣
在复合材料上钻孔或作仿形铣时，一般采用干法。大多数热固性复合材料层合板经钻孔和仿形铣后会产生收缩，因此精加工时要考虑一定的余量，即钻头或仿形铣刀尺寸要略大于孔径尺寸，并用碳化钨或金刚石钻头或仿形铣刀。钻孔时最好用垫板垫好，以免边缘分层和外层撕裂。另外钻头必须保持锋利，必须采用快速除去钻屑和使工件温升最小的工艺。
热塑性复合材料钻孔时，更要避免过热和钻屑的堆积，为此钻头应有特定螺旋角，有宽而光滑的退屑槽，钻头锥尖要用特殊材料制造。一般钻头刃磨后的螺旋角约为10-15°，后角为9－20°，钻头锥角为60－120°。采用的钻速不仅与被钻材料有关，而且还与钻孔大小和钻孔深度有关。一般手电钻转速为900r/min时效果最佳，而固定式风钻则在转速为2100r/min和进给量为1.3mm/s时效果最佳。
(三)
铣削、切割、车削和磨削
聚合物基复合材料用常规普通车床或台式车床就可方便地进行车削、镗削和切割。目前加工刀具常用高速钢、碳化钨和金刚石刀头。采用砂磨或磨削可加工出高精度的聚合物基复合材料零部件。最常用的是粒度为30-240的砂带或鼓式砂轮机。大多数市售商用磨料均可使用，但最好采用合成树脂粘接的碳化硅磨料。热塑性聚合物基复合材料用常规机械打磨时，要加冷却剂，以防磨料阻塞。磨削有两种机械可用，一种是湿法砂带磨床，另一种是干法或湿法研磨盘。使用碳化硅或氧化铝砂轮研磨时不要用流动冷却剂，以防工件变软。
复合材料层合板采用一般工艺就能在标准机床上铣削。黄铜铣刀、高速钢铣刀、碳化钨铣刀和金刚石铣刀均可使用。铣刀后角必须磨成7-12°，铣削刃要锋利。高速钢铣刀的铣削速度建议采用180-300
m/min，进刀量采用0.05-0.13
mm/r，采用风冷。
热塑性复合材料可以用金属加工车床和铣床加工。高速钢刀具只要保持锋利，就能有效使用。当然采用碳化钨或金刚石刀具效果更好。
金属基复合材料一般用切割、车削、铣削和磨削就可加工。对大多数金属基复合材料而言，获得优良机加工产品的前提是刀具要锋利、切削速度要适当、要供给充足冷却液或润滑剂和进给速度要快。

B. 复合材料的机械加工特点有什么简单介绍

一、玻璃纤维复合材料
玻璃钢是玻璃纤维增强热固性树脂基复合材料的俗称，属难切削材料。玻璃钢有酚醛树脂基、环氧树脂基、不饱和聚酯树脂基等。玻璃纤维填料的主要成分是SiO2，坚硬耐磨，强度高，耐热，比木粉作填料的塑料可切性差。
树脂基体不同，可切削性也不相同。环氧树脂基比酚醛树脂基难切削。试验证明，切削玻璃钢的刀具材料以高速钢磨损最严重，P类及M类硬质合金磨损也大，以K类磨损最小。K类中又以含钴量最少的K10最耐磨损，而用金刚石或立方氮化硼刀具切削加工玻璃钢，可大大提高生产效率。选择刀具几何参数时，对玻璃纤维含量高的玻璃钢板材、模压材料和缠绕材料，使r0=20~25°；对纤维缠绕材料，使r0＝20~30°。
由于玻璃钢回弹性较大，后角要选大值，使a0＝8~14°；副偏角小些，可降低表面粗糙度，精车时为6~8°。加工易脱层、起毛的卷管和纤维缠绕玻璃钢，应采用6~15°刃倾角。切削时v＝40~100m/min，f＝0.1~0.5mm/r，aP＝0.5~3.5mm，精车时aP＝0.05~0.2mm。
二、热塑性树脂基复合材料
热塑性树脂基复合材料机械加工的基本加工特点是：
1)加工时加冷却剂，以避免过热，过热会使工件熔化；
2)采用高速切削；
3)切削刀具要有足够容量的排屑槽；
4)采用小的背吃刀量和小的进给量；
5)车刀应磨成一定的倾角，以尽量减少刀具切削力和推力；
6)热塑性复合材料钻孔应用麻花钻；
7)应采用碳化钨或金刚砂刀具，或用特殊的塑料用高速钢刀具；
8)工件必须适当支承(背部垫实)，以避免切削压力造成的分层；
9)精密机械加工时，要考虑塑性记忆和加工车间的室温；
10)刀头和刀具要锋利，钝刀具会增加工件上的切削力。
三、金属基复合材料
金属基复合材料(MMC)的最大特点是成型性能好，一次成型后已基本能满足使用要求。但是随着复合材料应用领域的扩大，特别是MMC在工业及宇航领域中的应用，对这种材料的加工和精加工日趋重要。例如美国制造的大型SiC/Al板材，需采用喷水切割并用标准钢连接件固定在金属基复合材料梁上，战术导弹上用的体积百分比为25%SiC颗粒增强2124铝基复合材料的挤压毛坯必须采用金刚石刀具加工后才能应用，这样就相应产生了水切割、钻孔、车削等二次加工工艺。
传统的切割、车削、铣削、磨削等工艺一般都可用于MMC，但是刀具磨损较严重，往往随着增强材料体积分数和尺寸的增大而加剧。且大颗粒或纤维抵抗脱落的能力较强，因而刀具所受应力较强。因此，对于一些单纤维增强的MMC，往往必须用有金刚石尖或镶嵌有金刚石的刀具。对于短纤维或粒子复合材料，有时也采用碳化钨或高速钢工具。增强体的强度对刀具的磨损也有影响。一般增强体的强度越高，切削加工就越困难。研究发现，碳化硅晶须增强的铝基复合材料要比其它铝基复合材料难加工。对于多数MMC，使用锐利的刀具，合适的切削速度，大量的冷却/润滑剂和较大的进刀量，可以得到很好的效果。一般来说，金刚石刀具要比硬质合金及陶瓷刀具好，可更适用于高速车削。反过来，如果使用碳化物刀具，若车削速度低，则刀具寿命长。线锯也可用来割MMC，但一般速度较慢，只能切直线。
由于复合材料与传统材料有着不同的特点，所以复合材料的切削加工与金属材料有着本质的区别，因此不能将从加工传统材料中获得的经验和知识直接应用于复合材料的加工，必须通过新途径对其加工性能进行研究。

C. 复合材料成型工艺有哪些我国民营企业有哪些企业复合材料做的好

复合材料成型工艺是复合材料工业的发展基础和条件。随着复合材料应用领域的拓宽，复合材料版工业得到迅速权发展，老的成型工艺日臻完善，新的成型方法不断涌现，目前聚合物基复合材料的成型方法已有20多种，并成功地用于工业生产。如：
（1）手糊成型工艺--湿法铺层成型法；
（2）喷射成型工艺；
（3）树脂传递模塑成型技术（RTM技术）；
（4）袋压法（压力袋法）成型；
（5）真空袋压成型；
（6）热压罐成型技术；
（7）液压釜法成型技术；
（8）热膨胀模塑法成型技术；
（9）夹层结构成型技术；
（10）模压料生产工艺；
（11）ZMC模压料注射技术；
（12）模压成型工艺；
（13）层合板生产技术；
（14）卷制管成型技术；
（15）纤维缠绕制品成型技术；
（16）连续制板生产工艺；
（17）浇铸成型技术；
（18）拉挤成型工艺；
（19）连续缠绕制管工艺；
（20）编织复合材料制造技术；
（21）热塑性片状模塑料制造技术及冷模冲压成型工艺；
（22）注射成型工艺；
（23）挤出成型工艺；
（24）离心浇铸制管成型工艺；
（25）其它成型技术。
至于有哪些企业为避免广告嫌疑，看官可另行检索。

D. 复合材料的制造方法有哪些,请至少举例说明4种。

一，模压
二，缠绕
三，挤拉
四，热压罐
五，RTM模塑传递成型
东莞市瑞蒙实业

E. 复合材料预浸料的制造方法主要有哪几种

预浸料成型工艺主要有真空袋工艺、热压罐工艺、模压工艺、搓管工艺、拉挤成型版工艺、辊压成型权工艺、缠绕成型工艺、压力袋工艺等。其中真空袋工艺主要用在船舶工业铁道系统内装饰，热压罐工艺主要用在高质量复合材料，模压工艺主要用在平板、体育用品、雪撬、工业品，搓管工艺主要用在钓鱼杆、滑雪杆、高尔夫球杆、管件，压力袋工艺主要用在桅杆、天线杆、各种管件。

F. 复合材料的制备方法

羟基磷来灰石(HA)是骨组织自的主要无机成分，其生物相容性好，具有较高的生物活性，能够与骨组织形成化学键合，但其脆性和不易加工性也限制了其应用。聚己内酯(PCL)是一种具有良好的生物相容性和物理机械性能的可降解聚酯材料，但缺乏生物活性。而天然骨主要是由纳米HA和胶原质构成的，可看作在基体中含有纳米晶体的双相复合材料。因此，从仿生角度出发，模拟人体骨的结构，以有机高分子特别是可降解高分子材料为基体，以HA为增强相制备的复合材料可以综合二者的性能，扬长避短，优势互补，可望得到一种理想的骨修复材料。

G. 目前金属基复合材料的制备工艺主要有哪些

（一）粉末冶金复合法
粉末冶金复合法基本原理与常规的粉末冶金法相同，包括烧结成形法、烧结制坯加塑法加工成形法等适合于分散强化型复合材料（颗粒强化或纤维强化型复合材料）的制备与成型。粉末冶金复合法的工艺主要优点是：基体金属或合金的成分可自由选择，基体金属与强化颗粒之间不易发生反应；可自由选择强化颗粒的种类、尺寸，还可多种颗粒强化；强化颗粒添加量的范围大；较容易实现颗粒均匀化。缺点是：工艺复杂，成本高；制品形状、尺寸受限制；微细强化颗粒的均匀分散困难；颗粒与基体的界面不如铸造复合材料等。
（二）铸造凝固成型法
铸造凝固成型法是在基体金属处于熔融状态下进行复合。主要方法有搅拌铸造法、液相渗和法和共喷射沉积法等。铸造凝固成型铸造复合材料具有工艺简单化、制品质量好等特点，工业应用较广泛。
1、原生铸造复合法
原生铸造复合法（也称液相接触反应合成技术Liquid Contact Reaction：LCR）是将生产强化颗粒的原料加到熔融基体金属中，利用高温下的化学反应强化相，然后通过浇铸成形。这种工艺的特点是颗粒与基体材料之间的结合状态良好，颗粒细小（0.25～1.5μm），均匀弥散，含量可高达40%，故能获得高性能复合材料。常用的元素粉末有钛、碳、硼等，化合物粉末有Al2O3、TiO2、B2O3等。该方法可用于制备A1基、Mg基、Cu基、Ti基、Fe基、Ni基复合材料，强化相可以是硼化物、碳化物、氮化物等。
2、搅拌铸造法
搅拌铸造法也称掺和铸造法等，是在熔化金属中加入陶瓷颗粒，经均匀搅拌后浇入铸模中获得制品或二次加工坯料，此法易于实现能大批量生成，成本较低。该方法在铝基复合材料的制备方面应用较广，但其主要缺点是基体金属与强化颗粒的组合受限制。原因有两方面：①强化颗粒与熔体基本金属之间容易产生化学反应；②强化颗粒不易均匀分散在铝合金一类的合金熔体中，这是由于陶瓷颗粒与铝合金的润滑性较差，另一个问题是陶瓷颗粒容易与溶质原子一起在枝晶间产生偏析。
3、半固态复合铸造法
半固态复合铸造法是从半固态铸造法发展而来的。通常金属凝固时，初生晶以枝晶方式长大，固相率达0.2%左右时枝晶就形成连续网络骨架，失去宏观流动性。如果在液态金属从液相到固相冷却过程中进行强烈搅拌则使树枝晶网络骨架被打碎而保留分散的颗粒状组织形态，悬浮于剩余液相中，这种颗粒状非枝晶的微组织在固相率达0.5%～0.6%仍具有一定的流变性。液固相共存的半固态合金因具有流变性，可以进行流变铸造；半固态浆液同时具有触变性，可将流变铸锭重新加热到固、液相变点软化，由于压铸时浇口处及型壁的剪切作用，可恢复流变性而充满铸型。强化颗粒或短纤维强化材料加入到受强烈搅拌的半固态合金中，由于半固态浆液球状碎晶粒对添加颗粒的分散和捕捉作用，既防止颗粒的凝聚和偏析，又使颗粒在浆液中均匀分布，改善了润湿性并促进界面的结合。
4、含浸凝固法（MI技术）
含浸凝固法是一种将预先制备的含有较高孔隙率的强化相成形体含浸于熔融基体金属之中，让基体金属浸透预成型体后，使其凝固以制备复合材料的方法。有加压含浸和非加压含浸两种方法。含浸法适合于强化相与熔融基体金属之间润湿性很差的复合材料的制备。强化相含量可高达30%～80%；强化相与熔融金属之间的反应得到抑止，不易产生偏折。但用颗粒作强化相时，预成形体的制备较困难，通常采用晶须、短纤维制备预成形体。熔体金属不易浸透至预成形体的内部，大尺寸复合材料的制备较困难。
5、离心铸造法
广泛应用于空心件铸造成形的离心铸造法，可以通过两次铸造成型法成形双金属层状复合材料，此方法简单，具有成本低、铸件致密度高等优点，但是界面质量不易控制，难以形成连续长尺寸的复合材料。
6、加压凝固铸造法
该法是将金属液浇注铸型后，加压使金属液在压力下凝固。金属从液态到凝固均处于高压下，故能充分浸渗，补缩并防止产生气孔，得到致密铸件。铸、锻相结合的方法又称挤压铸造、液态模锻、锻铸法等。加压凝固铸造法可制备较复杂的MMCs零件，亦可局部增强。由于复合材料易在熔融状态下压力复合，故结合十分牢固，可获得力学性能很高的零件。这种高温下制成的复合坯，二次成型比较方便，可进行各种热处理，达到对材料的多种要求。
7、热浸镀与反向凝固法
热浸镀与反向凝固法都是用来制备连续长尺寸包覆材料的方法。热浸镀主要用于线材的连续镀层，主要控制通过镀层区的长度和芯线通过该区的速度等。反向凝固法是利用薄带作为母带，以一定的拉速穿过反向凝固器，由于母带的速度远远低于熔融金属的速度，在母带的表面附近形成足够大的过冷度，熔融金属以母带表面开始凝固生长，配置在反向凝固器上方的一对轧辊，同时起到拉坯平整和焊合的作用。
8、真空铸造法
真空铸造法是先将连续纤维缠绕在绕线机上，用聚甲丙烯酸等能分解的有机高分子化合物方法制成半固化带，把预成型体放入铸型中，加热到500℃使有机高分子分解。铸型的一端浸入基体金属液，另一端抽真空，将金属液吸入型腔浸透纤维。
（三）喷射成形法
喷射成形又称喷射沉积（Spray Forming），是用惰性气体将金属雾化成微小的液滴，并使之向一定方向喷射，在喷射途中与另一路由惰性气体送出的增强微细颗粒会合，共同喷射沉积在有水冷衬底的平台上，凝固成复合材料。凝固的过程比较复杂，与金属的雾化情况、沉积凝固条件或增强体的送入角有关，过早凝固不能复合，过迟的凝固则使增强体发生上浮下沉而分布不匀。这种方法的优点是工艺快速，金属大范围偏析和晶粒粗化可以得到抑制，避免复合材料发生界面反应，增强体分布均匀。缺点是出现原材料被气流带走和沉积在效应器壁上等现象而损失较大，还有复合材料气孔率以及容易出现的疏松。利用喷射成形原理制备工艺有添加法（inert spray form-ing）和反应法（reactive spray forming）两种。Osprey Metals研究的Osprey工艺是喷射成形法的代表，其强化颗粒与熔融金属接触时间短，界面反应得以有效抑制。反应喷射沉积法是使强化陶瓷颗粒在金属雾或基体中自动生成的方法。
（四）叠层复合法
叠层复合法是先将不同金属板用扩散结合方法复合，然后采用离子溅射或分子束外延方法交替地将不同金属或金属与陶瓷薄层叠合在一起构成金属基复合材料。这种复合材料性能很好，但工艺复杂难以实用化。目前这种材料的应用尚不广泛，过去主要少量应用或试用于航空、航天及其它军用设备上，现在正努力向民用方向转移，特别是在汽车工业上有很好的发展前景。
（五）原位生成复合法
原位生成复合法也称反应合成技术，金属基复合材料的反应合成法是指借助化学反应，在一定条件下在基体金属内原位生成一种或几种热力学稳定的增强相的一种复合方法。这种增强相一般为具有高硬度、高弹性模量和高温强度的陶瓷颗粒，即氧化物、碳化物、氯化物、硼化物、甚至硅化物，它们往往与传统的金属材料，如Al、Mg、Ti、Fe、Cu等金属及其合金，或（NiTi）（、AlTi）等金属间化合物复合，从而得到具有优良性能的结构材料或功能材料。
金属基复合材料的原位复合工艺基本上能克服其它工艺中常出现的一系列问题，如基体与增强体浸润不良、界面反应产生脆性、增强体分布不均匀、对微小的（亚微米和纳米级）增强体极难进行复合等。它作为一种具有突破性的新工艺方法而受到普遍的重视，其中包括直接氧化法、自蔓延法和原位共晶生长法等。
1、直接氧化（DIMON）法
直接氧化法是由氧化性气体在一定工艺条件下使金属合金液直接氧化形成复合材料。通常直接氧化法的温度比较高，添加适量的合金元素如Mg、Si等，可使反应速度加快。这类复合材料的强度、韧性取决于形成粒子的状态和最终显微组织形态。由于形成的增强体可以通过合金化及其反应热力学进行判断，因此可以通过合金化、炉内气氛的控制来制得不同类型增强体的复合材料。
2、放热弥散（XD）法
放热弥散复合技术（Exothermic Dispersion）的基本原理是将增强相反应物料与金属基粉末按一定的比例均匀混合，冷压或热压成型，制成坯块，以一定的加热速率加热，在一定的温度下（通常是高于基体的熔点而低于增强相的熔点）保温，使增强相各组分之间进行放热化学反应，生成增强相。增强相尺寸细小，呈弥散分布。XD技术具有很多优点：①可合成的增强相种类多，包括硼化物、碳化物、硅化物等；②增强相粒子的体积百分比可以通过控制增强相组分物料的比例和含量加以控制；③增强相粒子的大小可以通过调节加热温度加以控制；④可以制备各种MMC；⑤由于反应是在融熔状态下进行，可以进一步近终形成型。XD技术是合成颗粒增强金属基及金属间化合物基复合材料的最有效的工艺之一。但用XD工艺制成的产品存在着较大孔隙度的问题，目前一般采用在反应过程中直接压实来提高致密度。
3、 SHS-铸渗法
SHS-铸渗法是将金属基复合材料的自蔓延高温合成技术（Self-Propagating High Temperature Synthesis）和液态铸造法结合起来的一种新技术，包括增强颗粒的原位合成和铸造成型两个过程。当前，SHS-铸渗法是有竞争力的反应合成工艺之一，但过程控制非常困难。其典型工艺为：利用合金熔体的高温引燃铸型中的固体SHS系，通过控制反应物和生成物的位置，在铸件表面形成复合涂层，它可使SHS材料合成与致密化、铸件的成形与表面涂层的制备同时完成。
4、反应喷射沉积技术（RSD）
反应喷射沉积工艺（Reactive Spray Deposition）生成陶瓷颗粒的反应有气—液反应、液—液反应、固—液反应和加盐反应等多种类型。它综合了快速凝固及粉末冶金的优点，并克服了喷射共沉积工艺中存在的如颗粒与基体接近机械结合、增强相体积分数不能太高等缺点，成为目前金属基复合材料研究的重要方向之一。反应喷射沉积工艺过程为：金属液被雾化前喷入高活性的固体颗粒发生液固反应，导致喷入的颗粒在雾化过程中溶解并与基体中的一种或多种元素反应形成稳定的弥散相，控制喷雾的冷却速率以及随后坯件的冷却速率可以控制弥散相的尺寸。

H. 复合材料制备过程中的工艺要素有哪些

抽真空 6. 准备原料 2. 做真空包 5. 固化成碳板 7. 准备工艺托盘 3. 在工艺托盘上铺贴碳纤维 41

I. 复合材料成型工艺有哪些

复合来材料的成型方法源已有20多种，欧能为你解答：
1. 手糊成型工艺--湿法铺层成型法；
2. 喷射成型工艺
3. 树脂传递模塑成型技术（RTM技术）
4. 袋压法（压力袋法）成型；
5. 热压罐成型技术
6. 液压釜法成型技术
7. 热膨胀模塑法成型技术
8. 夹层结构成型技术
9. 真空袋压成型
10. ZMC模压料注射技术
11. 模压成型工艺
12. 层合板生产技术
13. 卷制管成型技术
14. 模压料生产工艺
15. 纤维缠绕制品成型技术
16. 连续制板生产工艺
17. 浇铸成型技术
18. 拉挤成型工艺
19. 连续缠绕制管工艺
20. 编织复合材料制造技术；
21. 热塑性片状模塑料制造技术及冷模冲压成型工艺
22. 注射成型工艺
23. 挤出成型工艺
24. 离心浇铸制管成型工艺
25. 其它成型技术。