4.3 复合材料的成形
复合材料(composites)是指两种或多种成分不同、性质不同、有时形状也不同的相容性材料以物理方式进行合理复合而制得的一类新材料。组成复合材料有两类物质:一类为基体材料,形成几何形状并起粘结作用,如树脂、陶瓷、金属等;另一类为增强材料,起提高强度或韧化作用,如纤维(fiber)、颗粒(particle)、晶须等。
按基体的不同,复合材料可分为树脂基复合材料(resin matrix composites)、金属基复合材料(metal matrix composites)和陶瓷复合材料(ceramic matrix composites)等。在同一基体的基础上,还可按增强材料的不同进行分类,如金属基复合材料又可分为纤维增强金属基复合材料(fiber reinforced metal matrix composites)、颗粒增强金属基复合材料(particle reinforced metal matrix composites)等。
复合材料成形工艺与其他材料工艺相比,其特点是材料的形成与制品的成形同时完成。复合材料的生产过程通常是复合材料制品的生产过程。
复合材料成形工艺的实质主要取决于复合材料的基体。一般情况下,基体材料的成形方法常常适合于以该类材料作为基体的复合材料,特别是以晶粒、晶须和短纤维为增强体的复合材料。例如,金属材料的各种成形工艺通常适用于颗粒、晶须以及短纤维增强的金属基复合材料,包括压铸、精铸、离心铸造、挤压、轧制、模锻等。而以连续纤维为增强体的复合材料的成形则往往全然不同,或至少需要特殊处理的工艺措施。
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