摘要：大型復(fù)合材料零件在成型的過程中需要使用到大型框架式模具，這就需要在設(shè)計時先用模型建模。在本文中分析了實際應(yīng)用中模具的應(yīng)力和變形等問題，同時還對設(shè)計中的其他問題進行了分析，這樣可以確保模具設(shè)計的高效性和精準性，讓模具結(jié)構(gòu)能更加符合復(fù)合材料零件成型的需求。

關(guān)鍵詞：模具設(shè)計；框架式成型；復(fù)合材料

復(fù)合材料具有較好的優(yōu)越性，一直被應(yīng)用于航空領(lǐng)域中，由于飛機零件需要較高的精確度，同時它們的尺寸較大，一般會使用復(fù)合材料對其進行固化成型。在復(fù)合材料的成型過程中，復(fù)合材料構(gòu)件會直接與模具的型面相接觸，一旦模具發(fā)生變形，構(gòu)件的尺寸和形狀等就會受到影響。模具的尺寸若是較大，那么在其固化的過程中復(fù)合材料的固化質(zhì)量和表面溫度會受到模具型面不均勻的溫度場的影響。當前在一些大尺寸的模具成型過程中一般會選擇使用框架式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有著均勻的厚度，同時通風效果較好，能快速升降溫，這些模具中的各個點可以均勻受熱，模具中的各個部位就不會因為升降溫而發(fā)生變形。在當前設(shè)計框架式模具的過程中，在設(shè)計多個支撐框架時，不僅需要經(jīng)過重復(fù)且繁瑣的操作，同時操作也較為費時費力，設(shè)計模型需要豐富的經(jīng)驗，但是模具使用起來較為費勁，同時也不利于校核模型的溫度情況和變形情況，在設(shè)計模具的過程中就缺乏精準度同時也缺乏效率。為了及時改善該情況，就需要將模具設(shè)計和更改的效率提高，同時在設(shè)計的過程中需要進行周全的考慮，將復(fù)合材料在制件過程中的固化變形問題解決掉。在設(shè)計該種框架式的模具時，應(yīng)建立起一種能進行快速更改和建模的方式，并通過有限元分析模型，對模型根據(jù)分析的結(jié)果進行優(yōu)化和調(diào)整，這樣可以更好地對模具的尺寸和回彈情況進行設(shè)計補償，以便得出最精確的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果。

1建模的快速化方法

如果是框架式的模具成型，它的結(jié)構(gòu)主要包括底板、型面板和吊環(huán)等部分。在設(shè)計模具的過程中，需要對支撐隔板的數(shù)量、厚度、通風口的定位尺寸等參數(shù)進行調(diào)整。當前，在設(shè)計模型模具的過程中一般會使用CATIA軟件的方式來進行，在建模時需要首先進行產(chǎn)品型面的提取、接合等操作，這樣就形成了模具的型面板；然后再進行隔板和隔板上的通風孔的制作，它需要通過平面化的編制和繪制草圖及凸臺等操作才能形成，隔板和隔板上的通風孔是和型面板相連接的。隔板具有較多的數(shù)量，需要重復(fù)性地進行隔板的繪制工作，所需工作量很大，會花費設(shè)計者很多的時間和精力。但是，通過“產(chǎn)品智能模板”—“創(chuàng)建超級副本”操作就可以將在建模過程中將的繪制草圖、凸臺等命令集中到一個命令中進行集體的封裝。該命令集合在執(zhí)行時只需要通過操作“從選擇實例化”就可以了。這樣可以將很多重復(fù)性的操作避免掉，在隔板的繪制和通風孔等操作中就可以節(jié)省掉很多時間。使用其中的“知識工程”—“公式”命令就可以對參數(shù)進行調(diào)整同時還可以對其進行賦值了。在后期只需要對參數(shù)的賦值進行變更即可實現(xiàn)參數(shù)值的變化，同時變量間的關(guān)系也可以通過公式的定義來實現(xiàn)，使得變量能夠基于另一個變量的變化而變化，這樣可以使得參數(shù)的變量化得以實現(xiàn)。采用這樣的建模方式，可以實現(xiàn)對縱向隔板數(shù)量和型面板厚度等參數(shù)進行變量化的快速設(shè)計。此時，如果合理的更改參數(shù)的數(shù)值，將視圖刷新后，稍微改動一些模型就能達到設(shè)計的更改要求了。采用這種方式可以將對框架式模具的建模時間縮短，同時可以更加快捷地進行模型的更改和設(shè)計，不僅能提高了更改和設(shè)計模具的效率，同時也為有限元模型的分析和設(shè)計優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。

2有限元模型分析

摘要：本文首先介紹了內(nèi)嵌入式、外貼式建筑加固方法，對復(fù)合材料在建筑加固環(huán)節(jié)給予了參考的價值。然后以建筑加固工程中最為常見的兩種復(fù)合材料為例，對玻璃纖維、碳纖維在建筑加固工程中應(yīng)用的技術(shù)和方法進行探究，從而為之后開展建筑加固，合理應(yīng)用復(fù)合材料等奠定了堅實的基礎(chǔ)保障。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料；建筑加固工程；應(yīng)用

目前我國需要的加固建筑工程相對較多，通過將復(fù)合材料用到其中，有助于提升抗腐蝕性、抵抗酸堿等物質(zhì)的腐蝕；縮短工期和節(jié)約成本等。玻璃纖維、碳纖維等作為當前使用最多的一種復(fù)合材料，分析其在建筑加固中的具體應(yīng)用能夠增強建筑工程加固的質(zhì)量。

1復(fù)合材料在建筑加固工程中的方法

1．1內(nèi)嵌入式加固方法

復(fù)合材料在建筑結(jié)構(gòu)中進行應(yīng)用，其所使用的加固方法較多，其中內(nèi)嵌式加固方法是建筑加固工程較為常見的一種，復(fù)合材料在放入到需要嵌入的淺溝中，經(jīng)過一段時間的凝固后，就會增加粘附性，不會出現(xiàn)與建筑結(jié)構(gòu)分離的情況。這就說明這種加固方法增加了復(fù)合材料的力學(xué)性能，實現(xiàn)了與建筑結(jié)構(gòu)的相互結(jié)合，在共同受力下，能夠使得建筑結(jié)構(gòu)不會發(fā)生彎曲或者裂縫的現(xiàn)象等。另外，這種加固方法最大的優(yōu)勢表現(xiàn)在工序簡單、成本較低等方面。施工工序的介紹如下。（1）每一個建筑構(gòu)件都有自身設(shè)計標準和要求，尤其是開槽的尺寸不可隨意設(shè)計，避免發(fā)生安全問題。（2）將槽內(nèi)存在的灰塵或者雜質(zhì)等進行及時清除，這樣做的目的就是能夠防止復(fù)合材料發(fā)生粘結(jié)。（3）添加的膠粘劑厚度不能高于槽的1／2位置。（4）開展試壓的環(huán)節(jié)。即放入到槽中的復(fù)合材料需運用膠粘劑進行固定，膠粘劑填入到槽中的厚度需要與槽持平。（5）當膠粘劑得到完全固化后，施工人員再對建筑表面進行清除、平整。

全球復(fù)合材料發(fā)展概況

復(fù)合材料是指由兩種或兩種以上不同物質(zhì)以不同方式組合而成的材料，它可以發(fā)揮各種材料的優(yōu)點，克服單一材料的缺陷，擴大材料的應(yīng)用范圍。由于復(fù)合材料具有重量輕、強度高、加工成型方便、彈性優(yōu)良、耐化學(xué)腐蝕和耐候性好等特點，已逐步取代木材及金屬合金，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑、健身器材等領(lǐng)域，在近幾年更是得到了飛速發(fā)展。

隨著科技的發(fā)展，樹脂與玻璃纖維在技術(shù)上不斷進步，生產(chǎn)廠家的制造能力普遍提高，使得玻纖增強復(fù)合材料的價格成本已被許多行業(yè)接受，但玻纖增強復(fù)合材料的強度尚不足以和金屬匹敵。因此，碳纖維、硼纖維等增強復(fù)合材料相繼問世，使高分子復(fù)合材料家族更加完備，已經(jīng)成為眾多產(chǎn)業(yè)的必備材料。目前全世界復(fù)合材料的年產(chǎn)量已達550多萬噸，年產(chǎn)值達1300億美元以上，若將歐、美的軍事航空航天的高價值產(chǎn)品計入，其產(chǎn)值將更為驚人。從全球范圍看，世界復(fù)合材料的生產(chǎn)主要集中在歐美和東亞地區(qū)。近幾年歐美復(fù)合材料產(chǎn)需均持續(xù)增長，而亞洲的日本則因經(jīng)濟不景氣，發(fā)展較為緩慢，但中國尤其是中國內(nèi)地的市場發(fā)展迅速。據(jù)世界主要復(fù)合材料生產(chǎn)商PPG公司統(tǒng)計，2000年歐洲的復(fù)合材料全球占有率約為32%，年產(chǎn)量約200萬噸。與此同時，美國復(fù)合材料在20世紀90年代年均增長率約為美國GDP增長率的2倍，達到4%~6%。2000年，美國復(fù)合材料的年產(chǎn)量達170萬噸左右。特別是汽車用復(fù)合材料的迅速增加使得美國汽車在全球市場上重新崛起。亞洲近幾年復(fù)合材料的發(fā)展情況與政治經(jīng)濟的整體變化密切相關(guān)，各國的占有率變化很大。總體而言，亞洲的復(fù)合材料仍將繼續(xù)增長，2000年的總產(chǎn)量約為145萬噸，預(yù)計2005年總產(chǎn)量將達180萬噸。

從應(yīng)用上看，復(fù)合材料在美國和歐洲主要用于航空航天、汽車等行業(yè)。2000年美國汽車零件的復(fù)合材料用量達14.8萬噸，歐洲汽車復(fù)合材料用量到2003年估計可達10.5萬噸。而在日本，復(fù)合材料主要用于住宅建設(shè)，如衛(wèi)浴設(shè)備等，此類產(chǎn)品在2000年的用量達7.5萬噸，汽車等領(lǐng)域的用量僅為2.4萬噸。不過從全球范圍看，汽車工業(yè)是復(fù)合材料最大的用戶，今后發(fā)展?jié)摿θ允志薮螅壳斑€有許多新技術(shù)正在開發(fā)中。例如，為降低發(fā)動機噪聲，增加轎車的舒適性，正著力開發(fā)兩層冷軋板間粘附熱塑性樹脂的減振鋼板；為滿足發(fā)動機向高速、增壓、高負荷方向發(fā)展的要求，發(fā)動機活塞、連桿、軸瓦已開始應(yīng)用金屬基復(fù)合材料。為滿足汽車輕量化要求，必將會有越來越多的新型復(fù)合材料將被應(yīng)用到汽車制造業(yè)中。與此同時，隨著近年來人們對環(huán)保問題的日益重視，高分子復(fù)合材料取代木材方面的應(yīng)用也得到了進一步推廣。例如，用植物纖維與廢塑料加工而成的復(fù)合材料，在北美已被大量用作托盤和包裝箱，用以替代木制產(chǎn)品；而可降解復(fù)合材料也成為國內(nèi)外開發(fā)研究的重點。

另外，納米技術(shù)逐漸引起人們的關(guān)注，納米復(fù)合材料的研究開發(fā)也成為新的熱點。以納米改性塑料，可使塑料的聚集態(tài)及結(jié)晶形態(tài)發(fā)生改變，從而使之具有新的性能，在克服傳統(tǒng)材料剛性與韌性難以相容的矛盾的同時，大大提高了材料的綜合性能。

樹脂基復(fù)合材料的增強材料

[摘要]碳纖維具有高強度、高模量、耐磨及耐腐蝕等優(yōu)異性能，被廣泛應(yīng)用于軍工和民用領(lǐng)域，對碳纖維復(fù)合材料廢棄物中高價值碳纖維的回收再利用成為碳材料領(lǐng)域的研究重點和難點。本文綜述了碳纖維復(fù)合材料的主要回收方法，介紹了回收碳纖維的再利用技術(shù)，并分析了我國碳纖維復(fù)合材料回收再利用技術(shù)的研究現(xiàn)狀，指出碳纖維回收對實現(xiàn)高價值材料再利用、節(jié)約能源和減少環(huán)境污染具有重要意義。

[關(guān)鍵詞]碳纖維；復(fù)合材料；回收；再利用；研究現(xiàn)狀

碳纖維復(fù)合材料具有高比模、高比強、耐腐蝕、耐高溫、熱膨脹系數(shù)小等特性，被廣泛應(yīng)用于國防軍工、航空航天、體育休閑、建筑橋梁等領(lǐng)域中。2019年全球碳纖維產(chǎn)量接近1800萬噸，但碳纖維復(fù)合材料在各個領(lǐng)域的應(yīng)用壽命是有限的，最長不超過30年，達到其理論使用壽命后，需要對其進行回收再利用[1]。隨著碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域的擴大及需求量的不斷提高，其廢棄物也逐年增加，填埋廢棄物不但污染環(huán)境，還造成了極大的浪費，因此回收碳纖維復(fù)合材料中有價值的碳纖維成為該領(lǐng)域的研究熱點[2]。碳纖維環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料使用廣泛，其廢棄物的回收尤為重要。由于環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)為不可逆反應(yīng)，其降解過程成為碳纖維回收再利用的難點[3-4]。本文主要介紹了碳纖維復(fù)合材料的回收和再利用技術(shù)，分析了我國碳纖維復(fù)合材料回收再利用研究現(xiàn)狀，并對其回收利用前景進行了展望。

1碳纖維復(fù)合材料的回收

碳纖維復(fù)合材料的回收方法可歸納為四類：機械分離回收法、能量轉(zhuǎn)化回收法、化學(xué)回收法和熱降解回收法[5]，近些年又衍生出其他一些回收方法。

1.1機械分離回收法

［摘要］纖維復(fù)合材料在建筑工程中的重要性不言而喻。在此首先對纖維復(fù)合材料的特征進行了概述，明確其具有良好的可塑性、抗震性、抗拉強度，將其應(yīng)用在建筑工程中，可在整體上提高工程質(zhì)量。其次重點對纖維復(fù)合材料在建筑工程中的應(yīng)用進行了分析，如在增強混凝土質(zhì)量方面的應(yīng)用、在涂層織物中的應(yīng)用、在承載結(jié)構(gòu)方面與結(jié)構(gòu)補強材料上的應(yīng)用等。最后探究了建筑工程中纖維復(fù)合材料具體的應(yīng)用策略，提出了幾點合理化建議，如調(diào)整并優(yōu)化設(shè)計方案、嚴格遵守相關(guān)操作規(guī)范、提高對采購流程細化的重視度，以期將纖維復(fù)合材料的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，借助其提升建筑工程施工水平，實現(xiàn)預(yù)期工程效果，推動建筑行業(yè)良好發(fā)展，為關(guān)注此類話題的人們提供參考。

［關(guān)鍵詞］建筑工程；纖維復(fù)合材料；結(jié)構(gòu)補強材料；混凝土質(zhì)量；涂層織物

隨著時代的進步和社會經(jīng)濟水平的提升，建筑行業(yè)的發(fā)展如火如荼，不僅促使建筑規(guī)模擴大、數(shù)量增多，而且也對其建筑質(zhì)量提出了高要求。在傳統(tǒng)建筑工程建設(shè)與施工中，由于部分傳統(tǒng)材料缺乏完善的性能，其質(zhì)量未達到現(xiàn)階段標準與要求，因此阻礙了建筑工程建設(shè)水平的提升。面對此情況，應(yīng)加強對新材料的挖掘和運用，其中纖維復(fù)合材料就是最重要的一種。此種材料集多種優(yōu)勢，將其應(yīng)用在建筑工程中是未來發(fā)展的主要趨勢。因此，積極對纖維復(fù)合材料在建筑工程中的應(yīng)用進行探索具有重要的現(xiàn)實意義。

1纖維復(fù)合材料的主要特征

1.1抗震性能優(yōu)越

在當前建筑工程建設(shè)中，建筑物抗震性能的優(yōu)良性已經(jīng)成為判定建筑質(zhì)量好壞的重要指標。部分傳統(tǒng)施工材料呈現(xiàn)了密度大且較重的特點，發(fā)生地震時，較易出現(xiàn)脫落或者斷裂的問題，對人們生命財產(chǎn)安全造成了嚴重的威脅[1]。而纖維復(fù)合材料與傳統(tǒng)建筑材料相比，其具有良好的抗震性能，可承受較大的外界沖擊力，能夠增強建筑的穩(wěn)定性、可靠性，提升建筑安全性，有助于減少危險事故發(fā)生，屬于未來該領(lǐng)域發(fā)展的主要趨勢之一。

通過介紹FRP復(fù)合材料，因其輕質(zhì)高強、高彈模、耐腐蝕性能好及抗沖擊性能好等一系列優(yōu)點，在橋梁、地鐵及一些工業(yè)廠房等混凝土結(jié)構(gòu)的加固與修復(fù)領(lǐng)域中，應(yīng)用潛力巨大。

土木工程學(xué)科的發(fā)展，在很大程度上依賴于性能優(yōu)異的新材料新技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。在已有結(jié)構(gòu)的加固改造領(lǐng)域，不僅要求材料經(jīng)濟美觀、便于施工，且要求施工后的結(jié)構(gòu)承載力能夠明顯提高。而FPR復(fù)合材料以其優(yōu)異的力學(xué)性能和廣泛的適用性發(fā)揮著越來越重要的作用。

FRP（fiberreinforcedplastics）復(fù)合材料主要有碳纖維（CFRP）、芳綸纖維（AFRP）及玻璃纖維（GFRP）等，其材料形式主要有片材、棒材和型材。FRP的共同優(yōu)點是：輕質(zhì)高強、高彈模、抗疲勞、耐腐蝕耐久性能好、熱膨脹系數(shù)低等。另外，F(xiàn)RP復(fù)合材料可以節(jié)省材料、自由裁剪、施工方便且速度快，雖然其前期投資較大，但維護成本低，經(jīng)濟效益明顯。因此，F(xiàn)RP（片材）復(fù)合材料在土木結(jié)構(gòu)加固工程中應(yīng)用潛力巨大。

1、FRP復(fù)合材料的基本特性

隨著增強纖維材料的發(fā)展，碳纖維、芳綸纖維及玻璃纖維已經(jīng)成為當前結(jié)構(gòu)工程中加固補強的重要材料。一些典型的FRP（片材）復(fù)合材料的基本力學(xué)性能見下表。

FRP復(fù)合材料的性能各異，在拉伸強度及拉伸模量方面，玻璃纖維和芳綸纖維一般比碳纖維低1/3左右；在斷裂延伸率方面，芳綸纖維一般是碳纖維的2倍左右，玻璃纖維一般比碳纖維高70%左右；在韌性、抗沖擊性能方面，芳綸纖維和玻璃纖維要比碳纖維好得多；在抗堿腐蝕方面，芳綸纖維和玻璃纖維則不如碳纖維好。關(guān)于其它方面的性能差異，這里不再贅述。

摘要：如今復(fù)合材料的質(zhì)量與模具設(shè)計質(zhì)量具有直接關(guān)系，因此必須不斷提高模具設(shè)計的水平，并對先進的熱壓罐成型技術(shù)進行有效應(yīng)用。基于此，就計算機輔助復(fù)合材料熱壓罐成型模具設(shè)計進行研究，首先建模方法和知識構(gòu)建兩方面出發(fā)，對計算機輔助復(fù)合材料熱壓罐成型模具設(shè)計進行簡要概述，然后從設(shè)計流程和板件設(shè)計分析其設(shè)計策略，最后就模板的熱分布測試進行探討。

關(guān)鍵詞：計算機輔助；復(fù)合材料；模具設(shè)計

隨著社會科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，復(fù)合材料在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。雖然復(fù)合材料在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、設(shè)計性、抗疲勞性等方面具有顯著優(yōu)勢，但是在制作時往往需要投入較大的成本，而且質(zhì)量控制難度較高。為了改變這一情況，必須對先進的計算機輔助軟件進行有效應(yīng)用，通過熱壓罐成型模具設(shè)計，使復(fù)合材料實現(xiàn)數(shù)字化制作，從而提高復(fù)合材料的制備水平，促進行業(yè)的健康長遠發(fā)展。

1計算機輔助復(fù)合材料熱壓罐成型模具設(shè)計概述

1.1建模方法。為了對熱壓罐成型模具設(shè)計中的模具變形問題給予有效解決，需要對建模的方法進行改進。以碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料為例，這種材料在生產(chǎn)過程中存在熱膨脹差異，因此在設(shè)計并制作磨具時會因為受壓發(fā)生變形。《復(fù)合材料制件工裝建模要求》中對計算機輔助熱壓罐成型模具設(shè)計的流程給予明確說明，但是并沒有對模具熱膨脹變形情況給予修正，因此必須在此基礎(chǔ)上改進建模方法，從而提高模具的設(shè)計水平。具體來看，設(shè)計人員必須對知識庫技術(shù)、工程數(shù)據(jù)庫等進行有效利用，從中選擇合理的參數(shù)，從而在計算機上進行工藝或者生產(chǎn)試驗，并且對實驗的結(jié)果進行對比分析，最終使模具的參數(shù)得到積累，并且實現(xiàn)精確修正。首先，設(shè)計人員需要啟動UG，并且對工作環(huán)境進行設(shè)置，期間需要插入制件模型；其次，設(shè)計人員應(yīng)該對造型工藝補加曲面和模板曲面，并且建立支撐架，完成模具裝配；第三，判斷三維設(shè)計是否已經(jīng)完成，如果沒有完成就返回上方步驟，如果已經(jīng)完成就生成二維圖，并且對模型進行檢查，判斷模型是否合格。這這一流程中要重點關(guān)注造型工藝補加曲面和模板曲面，首先判斷是否做過相近制作，如果做過則對初始條件和邊界條件進行設(shè)置，如果沒做過就制作結(jié)構(gòu)，并且進行材料有限元建模，然后再通過分析計算、變形結(jié)果預(yù)測等步驟修正參數(shù)，最后儲存結(jié)果。1.2知識構(gòu)建。1.2.1熱壓罐成型工藝。在利用熱壓罐成型工藝設(shè)計復(fù)合材料的模具時，由于受到熱膨脹和模具型面壓力載荷的影響，模具會出現(xiàn)變形、翹曲等情況，而造成這些現(xiàn)象發(fā)生的工藝參數(shù)因素主要包括以下幾個方面：其一，熱壓罐會對模具施加真空壓力和氣體壓力，從而造成壓力負載現(xiàn)象；其二，加熱器的溫度會發(fā)生變化，從而造成溫度負載現(xiàn)象。實踐發(fā)現(xiàn)，如果對模具自身的長度、寬度、厚度、剛度等因素進行調(diào)整，就能夠使壓力負載得到一定程度的緩解，但是并不能解決溫度負載問題，因此需要對模具模板的型面進行調(diào)整。1.2.2框架式模具設(shè)計。為了使模具型面得到精確的調(diào)整，可以對有限元模擬方法進行有效利用，從而使模具的變形情況得到有效預(yù)測。在獲得模具的變形量后，就可以應(yīng)用反變形法修正模具的型面參數(shù)。另外，也可以對知識庫技術(shù)、工程數(shù)據(jù)庫等進行有效利用，從而構(gòu)建模具變形的計算元模型，最終對型面參數(shù)進行修正[1]。

2計算機輔助復(fù)合材料熱壓罐成型模具設(shè)計的策略

1現(xiàn)行生產(chǎn)工藝

現(xiàn)行生產(chǎn)工藝有幾大類：

1）將制備好的氧化物陶瓷顆粒與自熔性金屬合金粉末混合后（按一定比例）用油壓機或等靜壓壓制成工藝所需的形狀，用高于自熔性金屬合金熔點的溫度下，進行燒結(jié)；

2）將制備好的氧化物陶瓷顆粒與自熔性金屬合金粉末混合燒結(jié)，是利用自熔性金屬合金與氧元素結(jié)合能力的差異，將金屬從其氧化物中置換出來，形成氧化物陶瓷／鐵基耐磨復(fù)合材料；

3）將自熔性金屬合金熔液熔滲到陶瓷預(yù)制體多孔之中。上述方法只能生產(chǎn)小型復(fù)合材料塊，無法將復(fù)合材料復(fù)合到需要耐磨的部位，運用到礦山機械、粉碎設(shè)備上難度很大。此工藝經(jīng)濟性稍差。

2研究方向

全球復(fù)合材料發(fā)展概況

復(fù)合材料是指由兩種或兩種以上不同物質(zhì)以不同方式組合而成的材料，它可以發(fā)揮各種材料的優(yōu)點，克服單一材料的缺陷，擴大材料的應(yīng)用范圍。由于復(fù)合材料具有重量輕、強度高、加工成型方便、彈性優(yōu)良、耐化學(xué)腐蝕和耐候性好等特點，已逐步取代木材及金屬合金，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑、健身器材等領(lǐng)域，在近幾年更是得到了飛速發(fā)展。

隨著科技的發(fā)展，樹脂與玻璃纖維在技術(shù)上不斷進步，生產(chǎn)廠家的制造能力普遍提高，使得玻纖增強復(fù)合材料的價格成本已被許多行業(yè)接受，但玻纖增強復(fù)合材料的強度尚不足以和金屬匹敵。因此，碳纖維、硼纖維等增強復(fù)合材料相繼問世，使高分子復(fù)合材料家族更加完備，已經(jīng)成為眾多產(chǎn)業(yè)的必備材料。目前全世界復(fù)合材料的年產(chǎn)量已達550多萬噸，年產(chǎn)值達1300億美元以上，若將歐、美的軍事航空航天的高價值產(chǎn)品計入，其產(chǎn)值將更為驚人。從全球范圍看，世界復(fù)合材料的生產(chǎn)主要集中在歐美和東亞地區(qū)。近幾年歐美復(fù)合材料產(chǎn)需均持續(xù)增長，而亞洲的日本則因經(jīng)濟不景氣，發(fā)展較為緩慢，但中國尤其是中國內(nèi)地的市場發(fā)展迅速。據(jù)世界主要復(fù)合材料生產(chǎn)商PPG公司統(tǒng)計，2000年歐洲的復(fù)合材料全球占有率約為32%，年產(chǎn)量約200萬噸。與此同時，美國復(fù)合材料在20世紀90年代年均增長率約為美國GDP增長率的2倍，達到4%~6%。2000年，美國復(fù)合材料的年產(chǎn)量達170萬噸左右。特別是汽車用復(fù)合材料的迅速增加使得美國汽車在全球市場上重新崛起。亞洲近幾年復(fù)合材料的發(fā)展情況與政治經(jīng)濟的整體變化密切相關(guān)，各國的占有率變化很大。總體而言，亞洲的復(fù)合材料仍將繼續(xù)增長，2000年的總產(chǎn)量約為145萬噸，預(yù)計2005年總產(chǎn)量將達180萬噸。

從應(yīng)用上看，復(fù)合材料在美國和歐洲主要用于航空航天、汽車等行業(yè)。2000年美國汽車零件的復(fù)合材料用量達14.8萬噸，歐洲汽車復(fù)合材料用量到2003年估計可達10.5萬噸。而在日本，復(fù)合材料主要用于住宅建設(shè)，如衛(wèi)浴設(shè)備等，此類產(chǎn)品在2000年的用量達7.5萬噸，汽車等領(lǐng)域的用量僅為2.4萬噸。不過從全球范圍看，汽車工業(yè)是復(fù)合材料最大的用戶，今后發(fā)展?jié)摿θ允志薮螅壳斑€有許多新技術(shù)正在開發(fā)中。例如，為降低發(fā)動機噪聲，增加轎車的舒適性，正著力開發(fā)兩層冷軋板間粘附熱塑性樹脂的減振鋼板；為滿足發(fā)動機向高速、增壓、高負荷方向發(fā)展的要求，發(fā)動機活塞、連桿、軸瓦已開始應(yīng)用金屬基復(fù)合材料。為滿足汽車輕量化要求，必將會有越來越多的新型復(fù)合材料將被應(yīng)用到汽車制造業(yè)中。與此同時，隨著近年來人們對環(huán)保問題的日益重視，高分子復(fù)合材料取代木材方面的應(yīng)用也得到了進一步推廣。例如，用植物纖維與廢塑料加工而成的復(fù)合材料，在北美已被大量用作托盤和包裝箱，用以替代木制產(chǎn)品；而可降解復(fù)合材料也成為國內(nèi)外開發(fā)研究的重點。

另外，納米技術(shù)逐漸引起人們的關(guān)注，納米復(fù)合材料的研究開發(fā)也成為新的熱點。以納米改性塑料，可使塑料的聚集態(tài)及結(jié)晶形態(tài)發(fā)生改變，從而使之具有新的性能，在克服傳統(tǒng)材料剛性與韌性難以相容的矛盾的同時，大大提高了材料的綜合性能。

樹脂基復(fù)合材料的增強材料

目前在市場中流通的鋁合金復(fù)合材料多數(shù)是由兩種或兩種以上的材料采用相應(yīng)的技術(shù)及工藝加工而成，這些材料在加工完成后其原有的物理、化學(xué)性質(zhì)都受到了改變，成為一種形態(tài)、性質(zhì)更為優(yōu)質(zhì)的金屬材料，是目前應(yīng)用較多的一種新型復(fù)合材料。在鋁合金復(fù)合材料發(fā)展的過程中，其關(guān)鍵技術(shù)指標及生產(chǎn)工藝也在不斷的完善，但是在實際生產(chǎn)中，還需對其各個環(huán)節(jié)進行嚴格的控制及把握，這樣才能保證在鋁合金復(fù)合材料生產(chǎn)中其各項技術(shù)及應(yīng)用的合理性及科學(xué)性，進而提升鋁合金復(fù)合材料的質(zhì)量及性能。

1鋁合金復(fù)合材料技術(shù)及工藝發(fā)展的歷程及現(xiàn)狀

早在19世紀30年代在美國等國家就開始開發(fā)及研究鋁合金復(fù)合材料，其方式就主要對熱傳輸設(shè)備進行研究，此時與鋁合金復(fù)合材料相關(guān)的技術(shù)及工藝尚不完善，但是在焊板、箔等生產(chǎn)中應(yīng)用有較好的使用效果。而在19世紀40年代，此項工藝技術(shù)開始在西歐一些發(fā)達國家的熱傳輸設(shè)備生產(chǎn)中應(yīng)用，這也為鋁合金復(fù)合材料及的關(guān)鍵技術(shù)及工藝提供了進一步的發(fā)展空間。在19世紀80年代鋁合金復(fù)合材料關(guān)鍵技術(shù)及生產(chǎn)工藝仍然由一些發(fā)達國家所掌控，而我國在鋁合金復(fù)合材料的生產(chǎn)及研究中起步相對較晚，但是在不斷的研究及發(fā)展中仍然取得了一定的進步。對于鋁合金復(fù)合材料的生產(chǎn)技術(shù)及工藝來說，其主要是采用特定的手段來改變金屬材料的性質(zhì)及特點，例如其化學(xué)、力學(xué)、物理等性質(zhì)，這樣可以使材料在實際的使用中滿足不同的生產(chǎn)要求，進而提升其應(yīng)用效果。

2鋁合金復(fù)合材料的特點

鋁合金復(fù)合材料因受加工生產(chǎn)的作用使其具備了多種實用性能，例如在使用中具有金屬、合金、非金屬材料等性質(zhì)特點，可以說其融合了這些單一金屬所具備的特性及優(yōu)勢。目前鋁合金復(fù)合材料在使用中具備了防磨損、耐高溫、阻斷性、導(dǎo)熱性、抗腐蝕、強度高、電磁性、光敏性等特點，再加上其成本相對較低且重量較輕使其在實際中得到了良好的推廣及應(yīng)用。鋁合金復(fù)合材料通常情況下為兩層或三層復(fù)合軋制而成，皮材采用熔點低且流動性好的4XXX鋁合金作為焊料、芯層采用具有中等強度的3XXX防銹鋁合金復(fù)合軋制而成。

3鋁合金復(fù)合材料關(guān)鍵技術(shù)指標