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第1章 概述 1

1.1复合材料的定义和分类 1

1.1.1复合材料的定义 1

1.1.2复合材料的分类 1

1.2复合材料的特点 2

1.2.1树脂基复合材料的性能特点 4

1.2.2金属基复合材料的性能特点 7

1.2.3陶瓷基和碳基复合材料的性能特点 8

1.3复合材料的应用 8

1.3.1树脂基复合材料的应用 8

1.3.2金属基复合材料的应用 17

1.3.3陶瓷基和碳基复合材料的应用 18

1.4复合材料在航空航天领域的发展趋势 19

第2章 原材料 20

2.1增强材料 20

2.1.1增强纤维 20

2.1.1.1玻璃纤维 20

2.1.1.2碳纤维 24

2.1.1.3芳纶纤维 28

2.1.1.4其他纤维 31

2.1.1.5纤维性能比较 38

2.1.2织物 38

2.1.2.1机织织物 38

2.1.2.2针织织物 42

2.1.2.3编织织物 44

2.1.2.4其他织物 46

2.1.2.5织物性能比较 47

2.2基体材料 48

2.2.1环氧树脂 49

2.2.1.1化学成分 49

2.2.1.2主要种类 49

2.2.1.3性能特点 50

2.2.1.4固化剂、稀释剂和增韧剂 51

2.2.1.5高性能环氧树脂 52

2.2.2聚酰亚胺树脂 53

2.2.2.1化学成分与分类 53

2.2.2.2性能特点 53

2.2.2.3高性能PMR型聚酰亚胺树脂 54

2.2.3双马来酰亚胺树脂 54

2.2.3.1化学成分与分类 55

2.2.3.2性能特点 55

2.2.3.3高性能双马来酰亚胺树脂 55

2.2.4聚酯树脂 56

2.2.5酚醛树脂 57

2.2.6氰酸酯树脂 58

2.2.7呋喃树脂 59

2.2.8高性能热塑性树脂 59

2.2.8.1聚醚醚酮（PEEK）树脂 60

2.2.8.2聚醚酮酮（PEKK）树脂 61

2.2.8.3聚苯硫醚（PPS）树脂 61

2.2.8.4聚醚砜（PES）树脂 62

2.2.8.5热塑性聚酰亚胺（PI）树脂 62

2.2.9基体材料性能比较 62

2.3预浸料 63

2.3.1前言 64

2.3.1.1预浸料分类 64

2.3.1.2预浸料性能 65

2.3.2预浸料基本要求 67

2.3.2.1预浸料原材料要求 67

2.3.2.2对预浸料的基本要求 68

2.3.3典型预浸料性能 68

2.4芯材和胶黏剂 72

2.4.1芯材 72

2.4.1.1泡沫 72

2.4.1.2蜂窝 73

2.4.1.3其他芯材 75

2.4.1.4芯材工艺性 75

2.4.2胶黏剂 76

2.4.2.1胶黏剂概述 76

2.4.2.2胶黏剂工艺性 79

2.5常用复合材料基本性能 80

2.5.1环氧树脂基复合材料 80

2.5.1.1环氧树脂基复合材料综合评估 80

2.5.1.2国内环氧树脂基复合材料体系简介 83

2.5.2双马来酰亚胺基复合材料 84

2.5.3聚酰亚胺树脂基复合材料 86

2.5.4纤维增强铝合金层合板 87

2.5.5国外先进树脂基复合材料性能 87

第3章 制造技术 90

3.1手糊成形 90

3.1.1前言 90

3.1.2原材料 91

3.1.2.1玻璃纤维及其织物 91

3.1.2.2树脂体系 91

3.1.2.3固化剂 91

3.1.2.4促进剂 91

3.1.2.5触变剂 91

3.1.2.6脱模剂 92

3.1.2.7填料 92

3.1.3模具 92

3.1.3.1模具的结构形式 93

3.1.3.2模具材料 94

3.1.4工艺过程 95

3.1.4.1材料的准备 95

3.1.4.2模具的准备及脱模剂涂刷 95

3.1.4.3胶衣层制备 96

3.1.4.4制品的糊制及固化 97

3.1.4.5脱模、修整及装配 98

3.1.4.6工艺过程要点 99

3.1.5手糊成形技术应用 99

3.2模压成形 100

3.2.1前言 100

3.2.2模压料 101

3.2.2.1模压料的组成 101

3.2.2.2模压料的制备 103

3.2.2.3影响模压料质量的因素 104

3.2.3压机及模具 105

3.2.3.1成形设备 105

3.2.3.2成形模具 105

3.2.4成形工艺 107

3.2.4.1工艺过程 107

3.2.4.2工艺参数 110

3.2.5易出现的问题与解决方法 112

3.2.6模压成形技术应用 113

3.3热压罐成形 113

3.3.1前言 113

3.3.2原材料 117

3.3.2.1预浸料 117

3.3.2.2结构胶黏剂 118

3.3.2.3夹芯结构 118

3.3.2.4辅助材料 118

3.3.3工艺流程 118

3.3.4自动铺放技术 120

3.3.4.1复合材料自动铺带技术 121

3.3.4.2复合材料自动铺丝技术 123

3.3.5成形的模拟 127

3.3.5.1树脂流动的模拟 127

3.3.5.2纤维形变 129

3.3.5.3压实模型 130

3.3.5.4空隙形成的模拟 131

3.3.5.5热传递的模拟 131

3.3.5.6固化动力学的模拟 132

3.3.6热压罐成形技术应用 133

3.4液态成形 134

3.4.1前言 134

3.4.2原材料 136

3.4.2.1树脂基体 136

3.4.2.2增强体 137

3.4.3成形设备 139

3.4.3.1树脂注射设备 140

3.4.3.2注射和混合设备 140

3.4.3.3模具操作和夹紧装置 141

3.4.4成形工艺模拟 141

3.4.4.1树脂流动与固化模型 141

3.4.4.2控制体积方法 145

3.4.5液态成形技术应用 149

3.5缠绕成形 151

3.5.1前言 151

3.5.2原材料 152

3.5.2.1增强材料 152

3.5.2.2树脂基体 152

3.5.2.3填料 153

3.5.3缠绕设备 153

3.5.3.1缠绕机 153

3.5.3.2芯模 153

3.5.3.3张力控制系统 154

3.5.3.4浸胶和纤维供给系统 155

3.5.3.5固化系统 156

3.5.4缠绕规律 158

3.5.4.1环向缠绕 158

3.5.4.2纵向缠绕 158

3.5.4.3螺旋缠绕 159

3.5.4.4切点法缠绕规律 160

3.5.5工艺及分类 161

3.5.5.1干法缠绕 162

3.5.5.2湿法缠绕 162

3.5.5.3半干法缠绕 163

3.5.6工艺参数选择 163

3.5.6.1纤维处理 163

3.5.6.2浸胶和含胶量 163

3.5.6.3缠绕张力 164

3.5.6.4缠绕速度 164

3.5.6.5固化 164

3.5.7纤维缠绕成形技术应用 165

3.6拉挤成形 165

3.6.1前言 165

3.6.2原材料 167

3.6.2.1基体材料 167

3.6.2.2辅助材料 167

3.6.2.3增强材料 167

3.6.3成形工艺 168

3.6.3.1成形设备 168

3.6.3.2成形工艺原理 169

3.6.3.3成形工艺参数 170

3.6.3.4成形工艺监控 171

3.6.3.5质量控制与缺陷分析 171

3.6.4拉挤成形技术应用 171

3.7复合材料加工和连接 172

3.7.1前言 172

3.7.2机械连接 172

3.7.2.1树脂基复合材料制孔技术 173

3.7.2.2树脂基复合材料紧固件及制造工艺 175

3.7.2.3树脂基复合材料机械连接设计与工艺 175

3.7.3胶接 177

3.7.3.1胶接机理 177

3.7.3.2复合材料胶接技术特点 179

3.7.3.3胶接接头设计 179

3.7.3.4胶接材料 181

3.7.3.5复合材料胶接工艺 182

3.7.3.6胶接质量控制及检测 183

3.7.3.7复合材料胶接技术展望 185

3.7.4复合材料焊接工艺 186

3.7.4.1复合材料的焊接过程 186

3.7.4.2复合材料的焊接方法 187

3.7.4.3复合材料的焊接设计 188

3.7.5装配 188

第4章 复合材料试验与质量控制 190

4.1试验方法与试验标准体系 190

4.1.1多层次试验的内容 190

4.1.2试验方法的选择 192

4.1.3试验方法标准体系 193

4.1.4质量控制常用试验标准 194

4.2材料性能表征与质量控制 195

4.2.1原材料及复合材料性能表征 195

4.2.1.1增强体材料性能表征 195

4.2.1.2基体材料性能表征 199

4.2.1.3预浸料材料性能表征 204

4.2.1.4层压板／单层性能表征 205

4.2.2材料的检验、验收与质量控制 223

4.3工艺制造过程中的质量控制 226

4.3.1原材料的采购与存贮 226

4.3.2制造工艺过程中的质量控制 227

4.3.2.1复合材料工艺的质量控制 227

4.3.2.2工艺中的过程检验 228

4.3.3无损检测技术 230

4.3.4破坏性检验 230

4.4产品最终检验与质量评价 231

4.5产品质量文件及其他技术文件 232

第5章 复合材料结构的生产性设计 234

5.1材料与成形工艺的选择 234

5.1.1设计选材原则 235

5.1.2树脂的选择 236

5.1.3纤维的选择 237

5.1.4复合材料选材分析实例 237

5.1.5模具的选择 238

5.1.6成形工艺的选择 238

5.1.7结构成形方案实施过程分析 239

5.2结构工艺性的设计考虑 241

5.2.1复合材料结构设计的一般原则 241

5.2.2结构工艺性与设计的关系 241

5.2.3提高结构工艺性的设计措施 242

5.3结构可修理性设计 248

5.3.1结构可修理性设计的原则 248

5.3.2结构损伤类型 248

5.3.3结构修理一般要求和修理方法 248

5.3.4结构修理的一般过程 249

5.3.5结构修理实例 250

5.4低成本复合材料技术 251

5.4.1低成本材料技术 251

5.4.2低成本设计技术 253

5.4.3低成本制造技术 254

参考文献 262

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