聚合物基质复合材料

私营军事公司的两大类型,热固性塑料和热塑性塑料。热固性材料是固化由不可逆化学反应的分子聚合物“交联”或形式连接链。最常见的热固性基体材料高性能复合材料中使用航空航天工业是环氧树脂。热塑性塑料另一方面,融化然后固化,这一过程可以重复多次再加工。虽然制造业热塑性塑料的技术通常不像那些发达热固性材料,热塑性塑料提供了一些优势。首先,他们没有保质期的问题与热固性材料,需要冰箱存储停止不可逆的固化过程,始于房间温度。其次,从环保的角度来看,他们更可取,因为他们可以回收。他们也表现出较高的断裂韧性和更好的抵抗溶剂攻击。不幸的是,热塑性塑料是更昂贵的,他们一般不会抗拒热以及热固性材料;然而,进步是发展与较高的熔化温度的热塑性塑料制造的。总的来说,热塑性塑料提供更多选择的处理方法,以便过程可以由所需的生产规模和速度的大小和组件。

各种各样的增援部队可用于热固性和热塑性pmc,包括粒子,胡须(非常好的单晶)不连续(短)纤维,连续纤维,然后呢纺织预先形成(由编织,编织或针织纤维在指定的设计)。连续纤维更有效地抵制加载比是短暂的,但它更难以从材料包含制造复杂形状连续比短纤维或纤维particle-reinforced材料。帮助处理,大多数高性能复合材料增强打包成纱线的纤维。每个纱,或拖,包含成千上万的细丝,每一种都有一个直径约10微米(0.01毫米或0.0004英寸)。

这取决于应用程序的类型和应用于负载复合强化可以随机,单向(在单个方向一致),或多向(二维或三维的)。如果单轴加载,加载方向的纤维都一致获得最大利益的刚度和强度。然而,对于多向加载(例如,在飞机皮),必须面向纤维在不同的方向。这通常是通过成长纤维系统的叠加层(或板)。

最常见的材料用于制造复合结构是preimpregnated胶带,或“半固化片。”有两类半固化片:磁带,一般不超过75毫米(3英寸)宽,用于制造自动化、计算机控制tape-laying机器;和广泛的商品,通常几米在维度,用于手糊和大板应用程序。半固化片,纤维进行表面处理,这样树脂将坚持他们。然后把它们放在树脂浴和滚到磁带或表。

制造复合材料,制造商“展示”的半固化片根据钢筋需要应用程序。这历来是通过手,连续层的叠在阔绸层压板工具所需的部分的形状等方法,以适应预期的负载。然而,努力正在朝向自动化fibre-placement方法以降低成本,保证质量和可重复性。自动化fibre-placement过程分为两类,磁带铺设和纤维缠绕。tape-laying过程包括使用设备,控制狭窄位置的半固化片磁带的工具轮廓规定所需的部分,沿着路径结构的设计要求。胶带的宽度决定了所需的“清晰度”将在规定的方向——将纤维也就是说,宽胶带用于逐步转,而狭窄的磁带需要急转弯与更复杂的形状有关。

纤维缠绕使用最窄的半固化片单位有用——纱,或拖浸渍纤维。在这个过程中,牵引伤口在规定方向在旋转芯棒的形状的部分。连续层添加,直到达到所需的厚度。虽然纤维缠绕最初仅限于测地线路径(也就是说,绕组纤维在两点之间最直接的路线),这个过程是现在能够制造复杂形状通过使用机器人。

热固性聚合物的结构由磁带铺设或纤维缠绕为了必须经过第二个操作巩固聚合物通过固化反应。这通常是通过加热完成高压釜结构,或烤箱。热塑性系统提供在线的优势整合,这样高能源和资本成本与养护相关步骤可以被消除。对于这些系统,半固化片可以局部融化,巩固,冷却在接触点,以便完成结构产生。各种能源的使用集中在接触点热,包括热气体火炬、红外线、激光。

拉挤成型,只有真正从pmc连续过程生产部件,是经济,但限于beamlike形状的生产。拉挤成型线,纤维和树脂是推动激烈的死亡,或塑造工具,一端,然后冷却,取出另一端。这个过程可以应用于热塑性和热固性聚合物。

树脂传递模塑法、RTM是a复合材料处理方法提供了一个高潜力可修整性但目前限于低粘度(容易流动)热固性聚合物。在RTM,纺织预成型-通过编织,编织或针织纤维在指定设计置于一个模具,然后关闭,注入树脂。整合后,打开模具和部分删除。预先形成可以制造各种各样的架构,和一些可以在RTM过程中连接在一起形成一个多元化的预成型提供钢筋在特定领域和加载方向。

的相似性可熔的热塑性聚合物与金属促使技术用于金属加工的扩展。表形成,自19世纪使用冶金家、现在应用于热塑性复合材料的处理。在一个典型的热成型过程、薄钢板或预成型,在烤箱加热。形成温度,表转移到形成系统,它是被迫遵守工具,和一个形状相匹配的部分完成。形成后,表下冷却压力然后删除。拉伸成型,热塑性板材形成变化,是利用专门设计的可扩展性、或被拉伸的能力,热塑性塑料钢筋长,不连续纤维。在这个过程中,直preconsolidated光束加热,然后引入曲率绷在一个形状的工具。特定的拉伸成形法的优点在于它提供了一个自动化的方式来达到一个很高程度的fibre-orientation控制在范围广泛的部分尺寸。