要充判辨析复合质料正在构造中的用意和使用，就须要解析构成质料自身及其加工式样。本指南着眼于根基的复合材摒挡论，所运用的质料的本质，然后是各类加工技巧，普通用于将质料转化为造品构造。

　　复合质料最根基的格式是由起码两种元素联合用意而发生的质料本质分别于这些元素自身的本质。正在践诺中，大大批复合质料由块状质料(“基体”)和某种巩固质料构成，这种巩固质料的增加要紧是为了填充基体的强度和刚度。这种深化物普通以纤维格式存正在。即日，最常见的人造复合质料可能分为三大类:

　　集合物基复合质料(PMC’s)—这些是最常见的，将正在这里磋商。也被称为FRP -纤维巩固集合物(或塑料)-这些质料运用集合物基树脂动作基体，以及各类纤维，如玻璃纤维，碳纤维和芳纶动作巩固。

　　金属基复合质料(MMC’s)—正在汽车工业中越来越多地发觉，这些质料运用铝等金属动作基体，并用碳化硅等纤维实行加固。

　　陶瓷基复合质料(CMC’s)—用于特别高温的境况，这些质料运用陶瓷动作基体，并用短纤维或搅拌器(如由碳化硅和氮化硼造成的搅拌器)强化它。

　　树脂系统，如环氧树脂和聚酯，其自身用于构造创设的用处有限，由于与大大批金属比拟，它们的死板功能不是很高。然而，他们有理思的本质，最明显的是他们的本事，很容易造成庞大的式样。

　　玻璃、芳纶和硼等质料拥有极高的抗拉和抗压强度，但正在“固体形状”时，这些功能并不分明。这是由于，当受到压力时，随机的表貌缺陷会导致每种质料开裂并正在其表面“断点”以下失效。为了取胜这个题目，质料以纤维的格式出产，以是，只管会显示不异数方针随机缺陷，但它们将被限度正在少数纤维中，其余的都阐扬出质料的表面强度。以是，一束纤维将更切确地响应该质料的最佳功能。然而，只身的纤维只可正在纤维的长度上阐扬出拉伸功能，就像绳子中的纤维一律。

　　当树脂体系与巩固纤维(如玻璃、碳素和芳纶)勾结正在沿途时，技能得回优异的功能。树脂基体将施加正在复合质料上的载荷分别到每个只身的纤维之间，还可能珍爱纤维免受磨损和挫折形成的损坏。高强度和刚度，易于塑造庞大式样，高耐境况性，全数这些都与低密度相勾结，使合成的复合质料正在很多使用中优于金属。

　　因为PMC勾结了树脂系统和巩固纤维，所取得的复合质料的功能将勾结树脂本身的某些功能和纤维本身的某些功能。

　　后面将更周密地磋商前两个题目。纤维与树脂的比例要紧来自于将树脂与纤维勾结的创设工艺，这将正在创设工艺一节中描摹。然而，它也受到所运用的树脂体系的类型和纤维被归并的格式的影响。通常来说，因为纤维的死板功能比树脂高得多，纤维体积分数越高，合成复合质料的死板功能就越高。正在践诺中，这是有限度的，由于纤维须要齐全涂上树脂技能有用，况且通常圆形截面的纤维将有一个最佳的包装。其它，用于将纤维与树脂勾结的创设历程会导致分别数方针缺陷和氛围同化物。

　　普通情景下，与日常手糊工艺一律广博使用于造船行业中，纤维体积分数的限限造为30-40%。跟着航空航天工业中使用的高质地、高缜密工艺，纤维体积分数可到达70%驾驭。

　　复合质料中纤维的几何式样也很厉重，由于纤维正在其长度上拥有最高的死板功能，而不是正在其宽度上。这导致了复合质料的高度各向异性性格，与金属分别，当正在分别倾向测试时，复合质料的力学功能能够会有很大的分别。这意味着正在研商运用复合质料时，正在计划阶段解析使用载荷的巨细和倾向黑白常厉重的。当无曲证明时，这些各向异性性格黑白常有利的，由于只须要将质料放正在将施加载荷的地方，从而避免了冗余质料。

　　同样厉重的是要戒备，金属质料的功能正在很大水准上是由质料供应约定夺的，而将质料创设成造品构造的人险些无法转变这些“内置”功能。然而，复合质料是正在构造自身被创设的同时造成的。这意味着创设构造的人正正在创作合成复合质料的功能，以是他们运用的创设工艺正在定夺合成构造的功能方面起着极度症结的用意。

　　图2显示了施加到复合质料上的拉伸载荷。复合质料对拉伸载荷的反响特别依赖于巩固纤维的拉伸刚度和强度功能，由于这些远高于树脂系统自身。

　　图3显示了压缩载荷下的复合质料。正在这里，树脂体系的粘合剂和刚度性格是至闭厉重的，由于树脂的用意是仍旧纤维为直柱并避免它们屈曲。

　　图4显示了经验剪切载荷的复合质料。这种负荷试图使相邻的纤维层互相滑动。正在剪切载荷下，树脂起要紧用意，将应力传达到全数复合质料。为了使复合质料正在剪切载荷下阐扬优秀，树脂元件不光必需阐扬出优秀的死板功能，况且必需与巩固纤维拥有高附出力。复合质料的层间剪切强度(ILSS)普通用于示意多层复合质料(“层状质料”)的这一性格。

　　弯曲荷载实践上是拉伸、压缩和剪切荷载的组合。如图所示加载时，上面受压，下面受拉，层合板中部受剪切。

　　因为上述身分，复合质料的死板功能有特别大的震动畛域。假使只身研商一种纤维类型，复合质料的功能也会跟着纤维含量和取向而转变10倍。以是，下面的比力显示了复合质料的一系列力学功能。每种质料的最低功能都与方便的创设工艺和质料格式相闭(比方喷涂玻璃纤维)，而较高的功能则与更高技巧创设相闭(比地契向玻璃纤维预浸料的蒸压成型)，比耿介在航空航天工业中。

　　对付所示的其他质料，还给出了强度和刚度(模量)的畛域，以证实与分别合金相干的功能的扩展，比方。

　　上图明白地显示了分别复合质料所能显示的功能畛域。这些性格可能最好地归纳为高强度和高刚度与低密度相勾结。恰是这些性格发生了高强度和刚度重量比的性格，使复合质料构造成为很多使用的理思质料。这特别合用于涉及运动的使用，如汽车、火车和飞机，由于这些使用中较轻的构造正在升高这些使用的功效方面阐述着厉重用意。

　　复合质料的强度和刚度与重量的比值可能用下面的图表来讲明。这些仅仅是用质料的力学功能除以密度的结果。通常来说，正在前面图表中所示的畛域的较高端的性格是由质料的最高密度变体发生的。下面的图中所示的特定安妥度的散布研商到了这一点。

　　由分别纤维类型造成的层压板之间的进一步比力将正在本指南后面的“巩固质料”一节中给出。

　　下图显示了“理思”树脂体系的应力/应变弧线。这种树脂的弧线显示出高极限强度，高刚度(由初始梯度示意)和高应变失效。这意味着树脂最初是坚硬的，但同时不会遭遇脆性摧残。

　　还应戒备的是，当复合质料处于拉伸状况时，为了告竣纤维组分的一概力学功能，树脂必需可以变形到起码与纤维不异的水准。图12给出了E-玻璃、s -玻璃、芳纶和高强度碳纤维各自(即非复及格式)的失效应变。从这里可能看出，比方，断裂伸长率为5.3%的s型玻璃纤维，将须要断裂伸长率起码为该值的树脂来告竣最大的拉伸功能。

　　树脂与巩固纤维之间的高附出力对付任何树脂系统都是须要的。这将确保载荷有用地转化，并将避免开裂或纤维/树脂正在受到压力时脱胶。

　　韧性是量度质料抗裂纹扩展本事的目标泡沫，但正在复合质料中，这很难切确丈量。然而，树脂系统的应力/应变弧线自身供应了质料韧性的少许指示。通常来说，树脂正在失效前采纳的变形越大，质料就越稳固，越抗裂。相反，拥有低应变失效的树脂体系将目标于创修脆性复合质料，这很容易开裂。厉重的是使这种功能与纤维巩固的伸长率相般配。

　　优秀的抗境况，水和其他侵略性物质，以及承担继续应力轮回的本事，是任何树脂体系所一定的性格。这些性格对付正在海洋境况中运用尤为厉重。

　　纤维巩固复合质料中运用的树脂有时被称为“集合物”。全数的集合物都有一个厉重的联合性格，即它们是由很多方便的反复单位构成的长链状分子构成的。人造集合物普通被称为“合成树脂”或简称为“树脂”。集合物可能遵循热对其功能的影响，可分为两品种型，“热塑性”和“热固性”。

　　热塑性塑料，像金属一律，加热软化，最终熔化，冷却再次硬化。正在温标上越过软化点或熔点的历程可能遵循须要几次实行，而对证料正在职何一种状况下的功能都没有任何分明的影响。表率的热塑性塑料席卷尼龙、聚丙烯和ABS，这些都可能巩固，只管普通只可运用短的、切碎的纤维，如玻璃泡沫。

　　热固性质料，或“热固性”，是由原位化学反映造成的，树脂和硬化剂或树脂和催化剂羼杂，然后经验弗成逆的化学反映，造成坚硬的，不粘合的产物。正在少许热固性树脂中，如酚醛树脂，挥发性物质动作副产品发生(缩合反映)。其他热固性树脂，如聚酯和环氧树脂，通过不发生任何挥发性副产物的机造固化，以是更容易加工(“加成”反映)。一朝固化，热固性树脂正在加热时不会再次酿成液体，只管逾越必然温度它们的死板功能会产生明显转变。这个温度被称为玻璃化更改温度(Tg)，遵循所运用的特定树脂系统、固化水准以及是否无误羼杂而有很大转变。正在Tg以上，热固集合物的分子构造从刚性结晶集合物更改为更活络的无定形集合物。当冷却到Tg以下时，这个转变是可逆的。正在Tg以上，树脂模量(刚度)快速低浸，导致复合质料的抗压和抗剪强度也随之低浸。其他功能，如耐水性和色彩安靖性也明显消浸以上树脂的Tg。

　　固然正在复合质料工业中运用的树脂有很多分别类型，但大大批构造件都是用三种要紧类型造成的，即聚酯、乙烯酯和环氧树脂。

　　聚酯树脂是使用最广博的树脂系统，特地是正在海洋工业中。到目前为止，大大批用复合质料修造的幼艇、游艇和办事船都运用这种树脂体系。

　　诸如许类的聚酯树脂属于“不饱和”型。不饱和聚酯树脂是一种热固性树脂，正在符合的条目下可以从液体或固体状况固化。不饱和聚酯与饱和聚酯(如Terylene)分别，后者不行以这种式样固化。然而，普通将不饱和聚酯树脂称为“聚酯树脂”泡沫，或方便地称为“聚酯”。

　　正在化学中，碱与酸反映天生盐。同样，正在有机化学中，醇与有机酸反映天生酯和水。通过运用独特的醇，如乙二醇，与双碱性酸反映，将发生聚酯和水。该反映与饱和双碱性酸和交联单体等化合物的到场造成了聚酯出产的根基历程。以是，由分此表酸、乙二醇和单体系成的聚酯有一系列分此表本质。

　　正在复合质料工业中，有两种要紧类型的聚酯树脂用作准则层合体系。骨科聚酯树脂是很多人运用的准则经济树脂。异苯二甲酸聚酯树脂现正在正成为船舶等行业的首选质料，其良好的耐水性是可取的。

　　图13显示了表率聚酯的理思化学构造。戒备分子链中酯基(CO - O - C)和反映位点(C* = C*)的位子。

　　大大批聚酯树脂是浓厚的浅色液体，由聚酯溶液正在单体(普通是苯乙烯)中构成。到场高达50%的苯乙烯有帮于消浸树脂的粘度，使其更容易经管。苯乙烯还阐述了厉重的性能，通过“交联”聚酯分子链，使树脂从液体固化为固体，而不发生任何副产品。以是，这些树脂可能正在不运用压力的情景下成型，被称为“接触”或“低压”树脂。聚酯树脂的积蓄寿命有限，由于它们会正在很长一段工夫内自行凝结或“凝胶”。普通正在树脂创设历程中到场少量的克造剂来减缓这种胶凝用意。

　　创设商可能供应树脂的根基格式或已包蕴上述增加剂中的任何一种。树脂可配造成模塑工的央浼，只需正在模塑前到场催化剂即可。如上所述，赐与足够的工夫，不饱和聚酯树脂将自行凝结。这种集合速率对付实践用处来说太慢，以是运用催化剂和加快器来告竣树脂正在实践工夫内的集合。正在运用前不久将催化剂增加到树脂体系中以启动集合反映。

　　催化剂不参预化学反映，而只是激活这个历程。催化剂被增加到催化树脂中，以使反映正在车间温度和/或以更大的速率实行。因为正在没有催化剂的情景下，帮推剂对树脂的影响很幼，以是聚酯创设商有时会将帮推剂增加到树脂中，以造成“预加快”树脂。

　　跟着苯乙烯 S 的到场，正在催化剂的存不才，苯乙烯正在每个反映位点上与集合物链交联，造成一个高度庞大的三维汇集，如下所示:

　　然后聚酯树脂被称为“固化”。它现正在是一种耐化学侵蚀(普通)坚硬的固体。交联或固化历程称为“集合”。这是一个弗成逆的化学反映。这种分子链交联的“并排”本质目标于意味着聚酯层压板正在施加挫折载荷时遭遇脆性。

　　正在成型之前，须要特别幼心地计算树脂羼杂物。正在增加催化剂之前，必需详尽搅拌树脂和任何增加剂，使全数因素平均地分别。这种搅拌必需彻底和幼心，由于任何氛围引入树脂羼杂物影响最终成型的质地。这特别当层压加固质料层，由于气泡可能造成正在合成层压，这可能弱幼构造。同样厉重的是，要严慎地增加加快器和催化剂，以把持集合反映，以得回最佳的质料功能。过多的催化剂会导致胶凝工夫过疾，而过少的催化剂会导致欠固化。

　　树脂羼杂物的着色可能用颜料实行。选拔适宜的颜料质料，假使只增加约3%的树脂重量，也必需严慎研商到运用不适宜的颜料容易影响固化反映和降解最终层板。

　　填充剂的增加量普通到达树脂重量的50%，只管如许的增加量会影响层压板的弯曲和拉伸强度。填料的运用有利于厚构件的层压或锻造，不然会产生相当大的放热。增加某些填料也有帮于填充层压板的耐火功能。

　　乙烯基树脂的分子构造与聚酯类似，但其反映位点的位子要紧分别，这些反映位点仅位于分子链的终端。因为分子链的全数长度都可能汲取挫折载荷，这使得乙烯基树脂比聚酯更稳固和更有弹性。乙烯酯分子的酯基也更少。这些酯基易因水解而被水降解，这意味着乙烯酯比其聚酯对应物阐扬出更好的耐水和很多其他化学物质的功能，而且通常正在管道和化学储罐等使用中被发觉。

　　下图显示了表率乙烯基酯树脂的理思化学构造。戒备酯基和反映位点(C* = C*)正在分子链中的位子。

　　乙烯酯的分子链，如下所示，可能与之前所示的聚酯的sche- matic示意实行比力，个中反映位点位子的差别可能明白地看到:

　　与聚醚比拟，乙烯基酯树脂中酯基的数量裁减，树脂不易被水解摧残。以是，这种质料有时被用作浸泡正在水中的聚酯层压板的屏蔽或“皮肤”涂层，比耿介在船体中。乙烯酯固化的分子构造也意味着它往往比聚酯更稳固，只管要真正告竣这些功能，树脂普通须要有一个较高的温度做后固化。

　　环氧树脂的大多族代表了目前可用的少许最高功能的树脂。环氧树脂正在死板功能和抗境况退化方面普通优于大大批其他类型的树脂，这导致它们险些只用于飞机部件。动作一种复合树脂，它们填充的粘合功能和抗水降解性使这些树脂特别适适用于造船等使用。正在这里，环氧树脂被广博用作高功能船舶的要紧开发质料，或动作船体护套或取代水降解聚酯树脂和胶衣的二次使用。

　　术语“环氧树脂”指的是一种化学基团，由一个氧原子和两个曾经以某种式样勾结的碳原子构成。最方便的环氧树脂是三元环构造，称为“α -环氧树脂”或“1,2-环氧树脂”。ide化的化学构造如下图所示，是任何更庞大的环氧分子最容易识此表特色。

　　普通可通过其特有的琥珀色或棕色来识别，环氧树脂拥有很多有效的功能。液体树脂和固化剂造成低粘度易加工的系统。环氧树脂正在5°C至150°C的任何温度下都能容易神速固化，这取决于固化剂的选拔。环氧树脂最有利的性格之一是其正在固化历程中的低减少率，从而最大限造地裁减织物的“穿透打印”和内应力。高粘接强度和高死板功能也巩固了高电绝缘和优秀的耐化学性。环氧树脂可用作粘合剂、嵌缝化合物、锻造化合物质料，密封剂，清漆和油漆，以及覆膜树脂的各类工业使用。

　　环氧树脂由长链分子构造造成，相同于乙烯酯，两头有反映位点。然而，正在环氧树脂中，这些活性位点是由环氧基而不是酯基造成的。酯基的缺失意味着环氧树脂拥有特地好的耐水性。环氧分子正在其核心还含有两个环基团，它们可以比线性基团更好地汲取死板和热应力，以是给与环氧树脂特别好的刚度、韧性和耐热功能。

　　环氧树脂与聚酯树脂的分别之处正在于，它们是由“硬化剂”而不是催化剂固化的。硬化剂普通是胺，通过“加成反映”来固化环氧树脂，两种质料都产生了化学反映。这种反映的化学本质意味着普通有两个环氧基与每个胺基勾结。这造成了一个庞大的三维分子构造，如图21所示。

　　因为胺分子以固定比例与环氧分子“联合反映”，以是必需正在树脂和固化剂之间得回无误的羼杂比例，以确保产生无缺的反映。倘若胺和环氧树脂没有以无误的比例羼杂，未反映的树脂或硬化剂将留正在基体中，这将影响固化后的最终功能。为了帮帮树脂和硬化剂的切确羼杂，创设商普通拟订一个方便的羼杂比例，通过丈量重量或体积很容易取得。

　　跟着催化剂或硬化剂的到场，树脂将着手变得更浓厚，直到它到达不再是液体并落空活动本事的状况。这便是凝胶点。树脂正在凝结后会连接变硬，直到一段工夫后，它得回了一概的硬度和功能。这个反映自身伴跟着放热的发生，这反过来又加疾了反映的速率。全数历程被称为树脂的“固化”。固化的速率是由聚酯或乙烯酯树脂中鞭策剂的数目和环氧树脂中固化剂的类型而不是数目来把持的。通常来说，与不异办事工夫的环氧树脂比拟，聚酯树脂发生更急急的放热和更疾的初始力学功能发扬。

　　然而，对付这两种树脂类型，都可能通过加热来加快固化，以是温度越高，最终硬化产生的速率就越疾。当正在室温下须要几个幼时乃至几天的固化时，这能够是最有效的。对付热对树脂的加快用意，一个神速的体会律例是:温度填充10°C，反映速率约莫会填充一倍。以是，倘若树脂正在20°C的25分钟内正在层压板中凝胶，它将正在30°C的12分钟内凝胶，供应没有格表的放热产生。正在高温下固化拥有格表的上风，它实践上升高了质料的最终死板功能，很多树脂系统将无法到达其最终死板功能，除非树脂被赐与这种“后固化”。后固化席卷正在初始室温固化后填充层压温度，这填充了可能产生的分子交联的数目。正在某种水准上，这种后固化正在和缓的室温下会天然产生，但倘若运用更高的温度，则会得回更高的功能和更短的后固化工夫。对付质料的软化点或玻璃化更改温度(Tg)特别如许，它正在必然水准上跟着固化后温度的填充而填充。

　　正在职何组件中运用的树脂体系的选选择决于它的少许性格，以下能够是大大批复合构造中最厉重的：

　　曾经磋商了树脂系统的粘合功能正在告竣复合质料的一概力学功能方面是何如厉重的。正在夹层构造中，树脂基体与纤维巩固质料或芯材的附出力是很厉重的。

　　聚酯树脂普通正在这里描摹的三种系统中拥有最低的粘合功能。乙烯莱斯特树脂阐扬出比聚酯更好的粘接功能，但环氧树脂系统供应了全数粘合剂中最好的功能，以是正在很多高强度粘合剂中通常发觉。这是因为它们的化学因素和极性羟基和醚基团的存正在。因为环氧树脂以低减少率固化，正在固化历程中，液体树脂和粘附物之间征战的各类表貌接触不会受到滋扰。环氧树脂的粘接功能正在蜂窝芯层合板的构造中特地有效，个中幼的粘接表貌积意味着须要最大的粘接。

　　树脂与纤维之间的粘结强度不光取决于树脂系统的粘合功能，还受巩固纤维表貌涂层的影响。

　　任何树脂系统的两个厉重死板功能是拉伸强度和刚度。图22和23显示了正在20°C和80°C固化的市售聚酯、乙烯莱斯特和环氧树脂系统进取行的测试结果。

　　正在室温下七天的固化期后，可能看到表率的环氧树脂正在强度和刚度方面都比表率的聚酯和乙烯酯拥有更高的功能。80°C后固化5幼时的有益效益也可能看到。

　　对复合质料计划者和修造者来说，同样厉重的是树脂正在固化光阴和固化后的减少量。减少是因为树脂分子正在液体和半凝胶相中从头分列和从头定向。聚酯和乙烯酯须要大方的分子重排技能到达固化状况，而且可能显示高达8%的减少率。然而，环氧树脂反映的分别本质导致很少的重排，而且没有挥发性双产品的发生，表率的环氧树脂减少率消浸到2%驾驭。正在必然水准上，没有减少是环氧树脂比聚酯更好的死板功能的来源，由于减少与内部应力相闭，可能弱幼质料。

　　其它，层压板厚度的减少导致巩固纤维图案的“穿透打印”，这是一种难以取消且腾贵的表观缺陷。

　　层压板的强度普通是遵循它正在齐全失效之前能承担多大的载荷来研商的。这种极限强度或断裂强度是树脂阐扬出灾难性断裂和巩固纤维断裂的点。

　　然而，正在到达这一极限强度之前，层压板将到达一个应力秤谌，树脂将着手从那些与使用载荷过错齐的纤维巩固层中开裂，这些罅隙将通过树脂基体扩散。这被称为“横向微裂纹”，只管此时层压板还没有齐全失效，但碎裂历程曾经着手。以是，思要长期构造的工程师必需确保他们的层压板正在老例运用载荷下不逾越这一点。

　　层压板正在微开裂前所能到达的应变很大水准上取决于树脂系统的韧性和粘结功能。对付脆性树脂体系，如大大批聚酯，这一点产生正在层压板失效之前很长一段工夫，以是确实限度了这种层压板可能承担的应变。比方，近来的试验证实，对付聚酯/玻璃编织粗纱层压板，微裂纹普通正在约0.2%应变时产生，直到2.0%应变时才产生最终摧残。这相当于可用强度仅为极限强度的10%。因为层压板正在张力下的极限强度由纤维强度定夺，这些树脂微裂纹不会立时消浸层压板的极限功能。

　　然而，正在水或湿润氛围等境况中，微裂纹层压板将比未开裂的层压板汲取更多的水。这将导致重量填充，树脂和纤维施胶剂受潮，硬度低浸，跟着工夫的推移，最终功能低浸。

　　树脂/纤维粘附性的填充普通源于树脂的化学本质及其与使用于纤维的化学表貌经管的兼容性。正在这里，有目共见的环氧胶粘剂功能有帮于层合板告竣更高的微开裂应变。正如前面所提到的，树脂韧性很难丈量，但广博地通过其最终失效应变来示意。分别树脂系统的比较如图25所示。

　　通常来说，与大大批金属比拟，复合质料拥有优异的抗疲惫性。然而，因为疲惫失效往往是由少量毁伤的逐步积攒惹起的，任何复合质料的疲惫行径都将受到树脂的韧性、抗微裂纹本事以及创设历程中显示的闲暇和其他缺陷的数方针影响。以是，与聚酯和乙烯酯比拟，环氧下层压板往往阐扬出特别好的抗疲惫性，这是它们正在航空构造中运用的要紧来源之一。

　　任何树脂的一个厉重性格，特地是正在海洋境况中，是它可以承担进水降解的本事。全数树脂都邑汲取少许水分，填充层压板的重量，但更厉重的是汲取的水分何如影响层压板中的树脂和树脂/纤维粘结，导致死板功能的逐步和永远耗损。因为分子构造中存正在可水解酯基团，聚酯树脂和乙烯酯树脂都容易产生水降解。

　　以是，薄聚酯层压板正在水中浸泡一年后，估计只可保存其层间剪切强度的65%，而环氧树脂层压板浸泡一年后将保存约90%。

　　图26显示了水对环氧树脂和聚酯编织玻璃层压板的影响，这些层压板正在100°C的水浸泡下。这种高温浸泡使浸泡后的薄片拥有加快的降解功能。

　　海洋境况中的全数层压板都答应特别少量的水以蒸汽格式通过它们。当水通落伍，它与层压板内的任何可水解因素产生反映，造成浓缩溶液的轻微细胞。正在渗出轮回下，更多的水通过层压板的半透膜，试图稀释这种溶液。这些水将细胞内的流体压力填充到700 psi。最终，压力会使层压板或胶衣变形或碎裂，并能够导致表率的“水痘”表貌。层压板中的可水解组分能够席卷正在创设历程中被困住的污垢和碎片，但也能够席卷固化聚酯中的酯键，以及较幼水准上的乙烯莱斯特。

　　运用富树脂层旁边的凝胶涂层是必弗成少的聚酯树脂裁减这品种型的降解，但普通独一的治愈一朝历程着手是转换受影响的质料。为了从一着手就避免渗出的产生，有须要运用一种既拥有低透水率又拥有高抗水腐蚀本事的树脂。当与拥有相同抗表貌经管和层压到特别高的准则的巩固质料沿途运用时，起泡险些可能取消。拥有环氧基链的集合物链正在屈服水的影响方面比很多其他树脂系统要好得多。这种系统已被证实拥有优异的耐化学性和耐水性，低透水率和特别好的死板功能。

　　这里磋商的聚酯、乙烯酯和环氧树脂能够占构造复合质料中运用的全数热固性树脂系统的90%驾驭。总之，这些类型的要紧便宜和瑕疵是:

　　瑕疵：死板功能中等，开模时苯乙烯排放高，固化减少率高、办事工夫畛域有限。

　　瑕疵：后固化通常央浼功能高、苯乙烯含量高、本钱高于聚酯(￡2-4/kg)、固化减少率高。

　　环氧树脂的便宜：高的死板功能和热功能、高耐水性、办事工夫长、耐温本事强至湿140℃/ 干220℃、固化减少率低

　　除了聚酯，乙烯酯和环氧树脂，又有很多其他独特的树脂体系，用于须要其特有功能的地方:

　　要紧用于高耐火央浼的地方，酚醛树脂正在高温下也能很好地仍旧其本质。对付室温固化质料，运用侵蚀性酸，导致不兴奋的经管。其固化历程的缩合本质容易导致包蕴很多空泛和表貌缺陷，树脂趋于脆性，力学功能不高。表率本钱: ￡2-4/kg。

　　要紧用于航空航天工业。该质料优异的介电性格使其特别适适用于低介电纤维，如石英，用于创设天线°C湿的温度安靖性。表率本钱: ￡40/kg。

　　以硅为基材而不是碳为有机集合物的合成树脂。耐火功能好，耐高温。须要高温固化。用于导弹使用。表率本钱: ￡15/ kg。

　　高韧性质料，有时与其他树脂羼杂，因为相对较低的层压死板功能正在压缩。运用无益异氰酸酯动作固化剂。表率本钱: ￡2-8/kg。

　　要紧用于央浼较高温度(230°C湿/250°C干)的飞机复合质料。比方，策划机入口，高速飞机翱翔表貌。表率本钱:￡50/kg.。

　　用于须要正在比双马来酰亚胺能承担的更高温度下操作的地方(运用高达湿250℃/干300℃)。表率的使用席卷导弹和航空策划机部件。极其腾贵的树脂(￡80/kg)，正在创设历程中运用有毒原料。聚酰亚胺因为正在固化历程中缩合反映会放水而难以加工，固化表态对较脆。PMR15和LaRC160是复合质料中最常用的两种聚酰亚胺。

　　图示 树脂系统，如有机硅，BMI s和聚酰亚胺通常用于高温飞机部件

　　强正在复合质料中的用意根基上是升高纯树脂系统的力学功能。复合质料中运用的全数分别纤维都拥有分此表功能，以是会以分此表式样影响复合质料的功能。下面讲昭质常纤维的功能和特性。

　　然而，单个纤维或纤维束只可只身用于少数工艺，如丝纠缠(稍后先容)。对付大大批其他使用，纤维须要分列成某种格式的薄片，称为织物，以便经管。将纤维拼装成薄片的分别要领和纤维取向的分别能够导致有很多分别类型的织物，每一种都有本人的特性。这些分此表织物类型和构造将正在后面证明。

　　大大批巩固纤维的力学功能分明高于未巩固的树脂系统。以是，纤维/树脂复合质料的死板功能要紧取决于纤维对复合质料的孝敬。

　　下表列出了最常用纤维的根基力学功能。纤维和树脂的表貌互相用意由两者之间的勾结水准所把持。这正在很大水准上受到纤维表貌经管的影响，这里还给出了分别表貌经管和“表貌经管”的描摹。

　　复合质料中纤维的数目很大水准上取决于所运用的创设工艺。然而，与那些由较粗纤维造成的织物或纤维束之间有较大间隙的织物比拟，纤维慎密填充的巩固织物正在层压板中拥有更高的纤维体积分数(FVF)。纤维直径是这里的一个厉重身分，更腾贵的幼直径纤维供应了更高的纤维表貌积，分别了纤维/基质界面负载。动作通常章程，层压板的刚度和强度将与纤维的数目成比例地填充。然而，正在约莫60-70%的FVF(取决于纤维的组合式样)以上时，只管拉伸刚度能够会连接填充，但因为缺乏足够的树脂将纤维符合地固定正在沿途，薄片的强度将到达峰值，然后着手低浸。

　　末了，因为巩固纤维被计划成沿其长度加载，而不是沿其宽度加载，纤维的取向正在复合质料中发生了高度的“特定倾向”撑持。复合质料的这种“各向异性”特色可能正在计划中取得很好的应用，大大批纤维沿着要紧载荷途径的倾向安插。这将最大限造地裁减正在载荷很少或没有载荷的倾向上安插质料的数目。

　　以上所给出的纤维的本质只是部门讲明。复合质料的功能异日自纤维的功能，但也取决于它与所用树脂体系的互相用意式样、树脂自身的功能、复合质料中纤维的体积及其取向。下面的图表显示了正在表率的高功能单向环氧预浸料中运用的要紧纤维类型的根基比力，纤维体积分数普通用于航空航天部件。

　　这些图表显示了分别复合质料正在失效时的强度和最大应变。每个图形的梯度也示意复合质料的刚度(模量);梯度越陡，刚度越高。该图还显示了少许纤维，如芳纶，正在压缩加载和拉伸加载时显示出特别分此表性格。

　　正在特别薄的层压板中运用高刚度纤维时，挫折毁伤会形成特地的题目。正在少许运用芯的构造中，层压板表壳的厚度能够幼于0.3mm。只管其他身分如编织气概和纤维取向会明显影响抗挫折性，但正在挫折症结使用中，碳通常与其他纤维之一勾结正在沿途。这可能是一种羼杂织物，正在织物构造中运用一种以上的纤维类型。后面将更周密地描摹这些实质。

　　以上数字是遵循300克机织织物的表率价值计较的。对付这种轻质织物中运用的幼束尺寸(tex)，大大批纤维的价值都要高得多。正在可能运用较重的纤维束的情景下，比地契向织物，本钱比力略有分别。

　　通过羼杂采石场产物(沙子，高岭土，石灰石，硬硼钙石)正在1600°℃，液态玻璃造成。液体通过微细套管，同时冷却，出产直径为5-24mm的玻璃纤维细丝。这些细丝被拉正在沿途造成一股(慎密相连)或粗纱(疏松相连)，并涂上一层“浆料”，以供应细丝的凝结力，珍爱玻璃不受磨损。

　　E-glass (electrical)—碱含量较低，比 A glass (alkali)更坚实。抗拉、抗压强度和刚度好，电气功能好且本钱相对较低，但抗挫折功能相对较差。遵循E-glass的类型，价值约为 ￡1-2/kg.。E-glass是集合物基复合质料中最常见的巩固纤维。

　　C-glass (chemical)—最佳的抗化学攻击本事。要紧以表貌构造的格式使用于化工和给水管道和水箱的表层层压板。

　　R, S or T-glass—与E-glass比拟，划一纤维拥有更高的抗拉强度和模量，拥有更好的湿强度仍旧性。灯丝直径越幼，ILSS越高，湿化功能越好。S-glass由OCF正在美国出产，R-glass由Vetrotex正在欧洲出产，T-glass由Nittobo正在日本出产。为航空航天和国防工业开荒，并用于少许硬弹道装甲使用。这一身分加上低产量意味着相对较高的价值。遵循R或S-glass的类型，价值约为 ￡12-20/kg。

　　束丝 — 一束慎密相连的细丝。纱线正在贸易上很少见到，普通是绞正在沿途造成纱线。

　　纱线 — 慎密相连的一束扭曲的细丝或股。纱线中每根丝的直径都是不异的，普通正在4-13mm之间。纱线有分此表重量，用“TEX”(1000线米的重量单元为克)或“ denier”(10,000码的重量单元为磅)来描摹，表率的tex畛域普通正在5到400之间。

　　粗纱 — 一束疏松相连的未纠缠的细丝或股粗纱中每根细丝直径不异，通常正在13-24m之间。粗纱也有分此表重量，特克斯畛域普通正在300到4800之间。正在熔炼历程后，将细丝直接堆积正在沿途，取得的纤维束称为直接粗纱。几股也可能正在玻璃创设后差别组合正在沿途，造成所谓的组合粗纱。

　　组合粗纱普通比直接粗纱拥有更幼的丝径，拥有更好的潮湿和死板功能，但它们能够存正在悬链线题目(股张力不等)，而且因为涉及更多的创设工艺，本钱普通更高。

　　也可能通过纺丝从短纤维中得回长纤维。这些纺纱纤维拥有更高的表貌积，更能汲取树脂，但它们的构造功能比等效的毗连拉伸纤维低。

　　芳纶纤维是一种人造有机集合物(浓郁族聚酰胺)，由液态化学共混物纺丝固体纤维而成。所出产的明亮的金黄色细丝可能拥有一系列功能，但都拥有高强度和低密度，拥有特别高的比强度。全数等第都拥有优秀的抗挫折功能，低模量等第广博用于弹道使用。然而，抗压强度仅与E级（E-glass）玻璃纤维类似。

　　固然最广为人知的是杜国公司的商品名“Kevlar”，但现正在有良多这种纤维的供应商，最出名的是阿克苏诺贝尔公司的“Twaron”。每个供应商供应几个等第的芳纶模数和表貌光洁度的分别组合，以符合各类使用。除了高强度功能表，该纤维还拥有优秀的耐磨性、耐化学和热降解性。然而，当呈现正在紫表线下时，纤维会怠缓降解。

　　芳纶纤维普通以粗纱的格式显示，长度从20根到800根不等。普通情景下，高模量类型的价值正在 ￡15-to ￡25/kg之间。

　　碳纤维是通过把持氧化，汽车碳化和石墨化的富碳有机前体，曾经正在纤维格式。最常见的先驱体是聚丙烯腈(PAN)，由于它拥有最好的碳纤维功能，但纤维也可能由沥青或纤维素造成。石墨化工艺的转变可能发生高强度纤维(@ ~ 2600℃)或高模量纤维(@ ~ 3000℃)以及介于两者之间的其他类型。

　　一朝造成，碳纤维有一个表貌经管使用，以升高基体粘结和化学上浆，这有帮于正在经管历程中珍爱它。

　　当碳纤维正在60年代末初次出产时，根基高强度等第的价值约为￡200/kg。到1996年，环球年产能已填充到约7000吨，划一(高强度)等第的价值为 ￡15-40/kg。碳纤维普通遵循其功能低浸的模量带实行分组。这些带普通被称为:高强度(HS)，中等模量(IM)，高模量(HM)和超高模量(UHM)。大大批类型的灯丝直径约为5-7mm。碳纤维拥有最高的比刚度的任何贸易纤维，特别高的强度正在10倍和压缩，并拥有很高的抗侵蚀，蠕变和疲惫。然而，它们的挫折强度低于玻璃或芳纶，HM和UHM纤维阐扬出特地脆的特色。

　　比力全数纤维类型的功能，证实它们都有分明的便宜和瑕疵。这使得分别类型的纤维比其他类型更适合某些使用。下表供应了通常纤维类型的要紧可取性格之间的根基比力。“A”示意纤维得分较高的特色，“C”示意纤维得分较低的特色。

　　一种低密度、高强度纤维，拥有优秀的抗挫折性，但模量低。它缺乏刚度，普通倾轧正在复合质料组件，但它是有效的低重量，高挫折或耐磨性，和低本钱的央浼。它要紧用作表貌质料，由于它可能特别滑润，仍旧重量低浸，并与大大批树脂类型协作优秀。

　　正在随机取向下，超高分子量聚乙烯分子的力学功能很低。然而，倘若通过一种叫做凝胶纺丝的历程溶化并从溶液中析出成细丝，这些分子就会被解开，并朝着细丝的倾向分列。分子分列鞭策了纤维和纤维的高拉伸强度。加上它们的低S.G (1.0)，这些纤维拥有此地点述纤维的最高比强度。然而，纤维的拉伸模量和极限强度仅略好于E-glass，低于芳纶或碳纤维。该纤维正在层压格式下也阐扬出特别低的抗压强度。这些身分，再加上价值高，更厉重的是难以征战优秀的纤维/基质勾结，意味着聚乙烯纤维普通不消于复合质料组件。

　　一种特别高的硅玻璃，拥有更高的死板功能和优异的耐高温功能(1000℃+)。然而，创设工艺和低产量导致了特别高的价值(14mm-￡74/kg, 9mm-￡120/kg)。

　　碳纤维或金属纤维涂上一层硼，以改正纤维的满堂功能。这种纤维的极高本钱限度了它正在高温航空航天使用和特意的运动修设中的使用。正在环氧树脂基体中，由碳纤维分别正在80-100mm硼纤维中构成的硼/碳复合质料，其抗弯强度和刚度是HS碳纤维的2倍，硼的1.4倍，抗剪强度逾越任何一种纤维。

　　陶瓷纤维普通以特别短的“晶须”格式要紧用于须要耐高温的范畴。它们更常与非集合物基质如金属合金相勾结。

　　正在降解的另一端，可能运用纤维植物质料，如黄麻和剑麻动作“低技巧”使用的巩固质料。正在这些使用中，纤维的低S.G(普通为0.5-0.6)意味着可能得回相当高的比强度。

　　表貌经管险些老是使用正在纤维上，既可能使经管毁伤最幼化，又可能升高纤维/基质界面勾结强度。正在复合质料使用中，碳和芳纶纤维的表貌光洁度或尺寸普通能同时阐述这两种性能。正在纤维创设历程中，该上浆剂被涂正在纤维上，正在纤维转化为织物的全数历程中，该上浆剂连续保存正在纤维上。对付玻璃纤维，可能选拔一种表貌经管要领。

　　用于直接纤维加工的玻璃纤维粗纱，如预浸、拉挤和长丝纠缠，正在纤维创设时采用“双重性能”整顿经管。

　　然而，玻璃纤维纱用于织造时颠末两个阶段的经管。第一道表貌经管是正在纤维创设点进取行的，正在相当高的秤谌上，纯粹是为了珍爱纤维正在经管和经管历程中不受损坏

　　编织历程自身。这种珍爱性整顿物普通是淀粉基的，正在编织历程告终后，通过加热或化学物质将其洗濯或“冲洗”掉。颠末洗涤的机织织物然后差别用分此表基体兼容整顿经管，特意计划以优化纤维与树脂的界面性格，如粘结强度、耐水性和光学明显度。

　　构造复合质料中运用的碳纤维的表貌经管或尺寸普通是环氧基的，遵循纤维的最终用处运用分此表秤谌。织造时的浆料秤谌约为重量的1-2%，而胶带预浸或细丝纠缠(或相同的单纤维工艺)的浆料秤谌约为0.5-1%。尺寸的化学本质和秤谌不光对珍爱和基质相容性很厉重，况且由于它们影响纤维的扩散水准。纤维也可能不上浆供应，但因为通常经管，这些纤维很容易断裂。大大批碳纤维供应商为每个等第的纤维供应3-4级尺寸。

　　芳纶纤维正在创设时颠末整顿经管，要紧是为了基体相容性。这是由于芳纶纤维须要较少的珍爱，以避免纤维经管形成的损坏。要紧类型的纤维经管是复合表貌经管，橡胶兼容表貌经管(皮带和轮胎)和防水表貌经管(弹道软装甲)。与碳纤维饰面一律，遵循运用纤维的工艺类型，复合使用饰面也有分此表秤谌。

　　正在集合物复合质料术语中，织物被界说为由碳、芳纶或玻璃或这些纤维的组合造成的长纤维拼装，以出产一层或多层纤维的平板。这些层要么是通过纤维自身的死板联锁，要么是通过一种次级质料将这些纤维勾结正在沿途并固定正在符合的位子，从而使拼装拥有足够的无缺性。

　　织物的类型是遵循所运用的纤维的倾向和用于将纤维粘合正在沿途的各类构造要领实行分类的。

　　四种要紧的纤维取向种别是:单向，0/90°，多轴和其他/随机泡沫。这些将不才面描摹。分别质料的很多方面的进一步细节包蕴正在SP体系复合质料手册的加固部门。

　　单向织物(UD)是指大部门纤维只向一个倾向运动的织物。少量纤维或其他质料可能向其他倾向活动，其要紧方针是将低级纤维固定正在位子上，只管其他纤维也可能供应少许构造性格。固然少许0/90°面料的织工将重量仅为单向75%的面料称为单向面料，但SP Systems的探讨证实单向度仅合用于纤维重量占某一倾向重量90%以上的织物。单向纤维普通正在0°倾向(沿棍- a经纱UD)，但也可能正在90°到卷长(一个纬纱UD)。

　　真正的单向织物可以将纤维切确地安插正在所需的位子，并以最佳数目安插正在组件中(不多于或少于所需数目)。除此除表，UD纤维是直的，无卷曲。这使得复合质料构造中的织物拥有最高的纤维功能。对付死板功能，单向织物只可通过预浸单向胶带来改正，个中没有任何二次质料将单向纤维固定正在符合的位子。正在这些预浸产物中，惟有树脂体系将纤维固定正在符合的位子。

　　有多种要领可能使低级纤维仍旧单向的位子，席卷编织、缝合和粘合。与其他织物一律，单向织物的表貌质地由两个要紧身分定夺:一次纤维的支数和纱线数的组合以及二次纤维的数目和类型。织物的悬垂度、表貌滑润度和安靖性要紧由构造气概定夺，而面积重量、孔隙率和(正在较幼水准上)湿性则由选拔纤维tex和每厘米纤维数的符合组合定夺。

　　单向的经线或纬线可能通过拼接历程造成(参见本出书物的“多轴”部门中的音信)。然而，为了得回足够的安靖性，普通须要正在织物表貌加一块垫子或纸巾。以是，与拼装纤维所需的拼接线沿途，这品种型的UD织物中存正在相对大方的次要寄生质料，这往往会消浸层压功能。其它，缝合线°层的嘹后本钱和相对较慢的出产速率意味着这些织物能够相对腾贵。

　　对付须要多种纤维取向的使用，勾结0°和90°纤维取向的织物是有效的。个中大部门是编织产物。0/ 90°织物可能通过拼接而不是织造工艺出产，下面的“多轴织物”中给出了这种拼接技巧的描摹。

　　机织织物是由经纱(0°)纤维和纬纱(90°)纤维按章程图案或编织式样交错而成。织物的无缺性是由纤维的死板联锁来保护的。悬垂度(织物适宜庞大表貌的本事)，表貌平整度和织物的安靖性要紧由编织式样把持。面积重量、孔隙率和湿出度(正在较幼水准上)由选拔无误的纤维密度和纤维数/厘米*来定夺。以下是少许比力常见的编织气概的描摹:

　　每根经纱瓜代穿过每根纬纱。面料对称，安靖性好，孔隙度合理。然而，它是最难以悬垂的织物，与其他织物比拟，高秤谌的纤维卷曲给与相对较低的死板功能。对付大纤维(高密度)，这种编织式样会发生过多的卷曲，以是它往往不消于特别厚重的织物。

　　一根或多根经纱以有次序的反复式样瓜代地正在两根或多根纬纱上或下编织。这就发生了视觉效益的直或断裂的笔直肋骨的织物。斜纹织物比平纹织物更显潮湿和垂坠，只是安靖性略有低浸。因为卷曲裁减，织物也有一个滑润的表貌和稍高的死板功能。

　　名称中运用的“线)是正在纤维反复之前交叉和穿过的纤维总数。“交叉脚”编织是缎面编织的一种格式，正在反复形式中有分此表错开。缎纹织物特别平整，拥有优秀的透湿性和高度的悬垂性。低压弯拥有优秀的死板功能。缎面织物答应纤维正在最贴近的地方编织，并可能出产出慎密“慎密”的织物。然而，这种气概的安靖性和过错称性是须要研商的。这种过错称导致织物的一壁纤维要紧沿经纱倾向运动，另一壁纤维要紧沿纬纱倾向运动。正在拼装这些织物的多层时必需幼心，以确保应力不会通过这种过错称效应征战正在组件中。

　　篮织与平纹根基不异，只是两根或两根以上经纱纤维与两根或两根以上纬纱纤维瓜代交错。两根经纱穿过两根纬纱的分列被称为2x2篮，但纤维的分列不须要对称。以是，有能够有8x2, 5x4等。篮状织物更平整，因为卷曲较少，比平纹织物更结实，但不太安靖。它必需用于由厚(高密度)纤维造成的重型织物，以避免过分卷曲。

　　梭织编织升高了“绽放式”织物的安靖性，这种织物拥有低纤维计数。一种平纹织物，相邻的经纱纠缠正在毗连的纬纱上造成螺旋对，有用地将每条纬纱“锁定”正在符合的位子。拉诺织物普通与其他织物组合运用，由于倘若只身运用，其绽放性不行发生有用的复合因素。

　　一种平纹织造法，正在这种织造法中，权且有几根经纱按必然的间隔从瓜代的上下交织中抽出，而改为每两根或两根以上的纤维交错一次。这种情景正在纬线倾向上产生的频率类似，总体效益是织物厚度填充，表貌粗疏，孔隙率填充。

　　四方织法是一种独特的编织气概，由SP体系开荒，以鞭策层压正在大的表貌区域。面料，正在职何纤维，编织正在4-挽具缎面气概，给一个优秀的组合悬垂，湿润和氛围开释。当织物正在模型中铺设时，经纬纤维中都包蕴有示踪剂，用于织物的瞄准——玻璃织物中有蓝色(聚酯)示踪剂，碳织物中有黄色(芳纶)示踪剂。织物的边际正在厚度上呈锥形，以便相邻织物可能以最幼的厚度填充重叠。裁减经纱边际处(普通距织物边30毫米处)的纤维支数，可发生变细效益。

　　以纱线为根柢的织物普通比粗纱拥有更高的单元重量强度，而且普通更细，出产的织物正在可用重量畛域的较轻一端。编织粗纱的出产本钱较低，可能更有用地潮湿。无论何如，因为它们只可正在较重的质地中运用，它们只可出产可用重量畛域的中比及较重的织物，以是更适合于较厚、较重的层压板。

　　0/90°织物也可能通过拼接工艺造造，有用地将两层单向质料组合成一种面料。

　　因为以下身分，缝造0/90°织物正在某些功能上比机织织物的死板功能升高20%:

　　3.与机织板比拟，层压板可装入密度更高的纤维。正在这方面，织物的行径更像是单向层。

　　“羼杂”一词指的是正在构造中含有一种以上构造纤维的织物。正在多层层压板中，倘若须要一种以上类型的纤维的功能，那么可能供应两种织物，每一种都含有所需的纤维类型。然而，倘若须要低重量或极薄的层压板，羼杂织物将答应两种纤维正在一层织物中露出，而不是两层。正在混纺织物中，一根纤维正在纬纱倾向上运动，另一根纤维正在经纱倾向上运动是能够的，但更常见的是正在经纱/纬纱倾向上发觉每种纤维的线是瓜代的。固然铝杂化体最常见于0/90°机织织物，但该道理也用于0/90°针织物、单向织物和多轴织物。最常见的羼杂组合有:

　　芳纶纤维拥有较高的抗挫折性和抗拉强度，同时炭拥有较高的抗压强度和抗拉强度。这两种纤维密度都很低，但本钱相对较高。

　　芳纶纤维的低密度、高抗挫折性和抗拉强度与玻璃优秀的抗压和抗拉强度相勾结，再加上本钱较低。

　　近年来，多轴织物已着手正在复合质料构件的构造中取得青睐。这些织物由一层或多层长纤维构成，由二级非构造拼接胎面固定。要紧纤维可能是随意组合的任何构造纤维。缝合线普通是聚酯纤维，由于它勾结了符合的纤维功能(用于将织物粘合正在沿途)和本钱。除了方便的0/90°机织织物表，拼接工艺还可能将多种纤维取向组合成一种织物。多轴织物有以下要紧特性:

　　（i）更好的死板功能，要紧是由于纤维永远是直的，没有卷曲，况且跟着织物层数的填充，纤维的倾向也越来越多。

　　(ii)基于织物可能做得更厚和拥有多种纤维取向的真相，升高组件构修速率，以是正在层压序列中须要包蕴的层数更少。

　　聚酯纤维不行很好地与少许树脂体系勾结，以是拼接能够是发生吸汗或其他阻滞的开始。织物的出产历程也能够很慢，呆板的本钱也很高。这一点，再加上低重量织物须要更腾贵的低特克斯纤维来得回优秀的表貌掩盖，这意味着与机织织物比拟，高质地的缝造织物的本钱能够相对较高。对付綦重的织物，固然可能将大方的纤维神速地融入到组件中，但倘若没有自愿化的工艺，也很难用树脂浸渍。末了，除非像SP织物样式那样详尽把持，不然缝合历程会将纤维堆积正在沿途，特地是正在0°倾向，正在层压板中发生富含树脂的区域。

　　用“编织和缝合”要领+45°和-45°层可能通过编织单向纬纱，然后正在独特的呆板上倾斜织物，到45°层。经纱单向或纬纱单向也可能不倾斜地造成0°和90°层。倘若0°和90°层都存正在于多层针织物中，那么这可能由古代的0/90°机织织物供应。因为可能运用粗粗纱来造造每一层，编织历程相对较疾，后续通过方便的拼接框架将层拼接正在沿途。

　　用这种要领造造四边形(四层:+45°，0°，90°，-45°)织物，单向纬纱将被编织，并正在一个倾向倾斜，造成+45°层，正在另一个倾向倾斜，造成-45°层。0°层和90°层将露出为简单的编织织物。然后，这三个元素将被缝合正在一个拼接框架上，从而发生最终的四轴织物。

　　同时针造是正在针织工艺的根柢上，正在专用呆板进取行的，如利巴、马利莫、迈耶等。每台呆板的纤维铺设精度各不不异，特地是正在仍旧纤维平行方面。这些类型的呆板有一个框架，它同时为每个轴/层吸引纤维，直到所需的层曾经拼装好，然后将它们缝合正在沿途，如下图所示。

　　切分绞线(CSM)是一种无纺布质料，顾名思义，由随机定向的切碎的玻璃股构成-用于海洋使用-由PVA乳液或粉末粘结剂衔尾正在沿途。只管PVA拥有良好的悬垂经管和润湿性格，但正在海洋境况中的用户应严慎运用，由于它会受到水分的影响，并能够导致渗出，如水泡。

　　即日短切绞线衬垫很罕用于高功能复合质料部件，由于它不行够出产拥有高纤维含量的层压板，遵循界说，高强度重量比。

　　薄纱织品是由平均而随机地散布正在平面上的毗连纤维丝构成的。然后用有机粘合剂如聚乙烯醇，聚酯等化学勾结正在沿途。因为强度相对较低，它们要紧不消作巩固质料，而是动作层压板上的堆焊层，以供应滑润的表貌经管。构造普通创设的面积重量正在5到50g/sqm之间。玻璃构造普通用于通过正在表貌富集树脂来创修抗侵蚀屏蔽。同样的浓缩工艺还可能避免胶衣表貌高度卷曲织物的穿透打印。

　　辫子是由螺旋状的纤维交错而成的管状织物。管的直径由管的周长纤维的数目、螺旋纤维的角度、每单元长度纤维的交点数目以及组件中纤维的尺寸(密度)来把持。如0/90°梭织织物，交错的样式可有所分别(平纹、斜纹等)。管直径普通为纤维角 ±45°，但编织历程答应纤维转移正在约莫25°和75°之间的角度，取决于纤维的数目和密度。窄角的直径幼，而宽角的直径大。以是，沿着一根管的长度，可能通过转变纤维角度来转变直径-较幼的角度(相对付零)赐与较幼的直径，反之亦然。编织可能正在桅杆、天线、传动轴和其他须要抗扭强度的管状构造等复合质料部件中找到。

　　工程表面证实，任何面板的抗弯刚度都与其厚度的立方成正比。以是，复合质料层压板中芯材的方针是通过有用地用低密度芯质料“增厚”层压板来填充层压板的刚度。这可能供应一个快速性的填充刚度，而很少填充格表的重量。

　　图32为弯曲荷载用意下的覆芯层压板。正在这里，夹层层压板可能比作一个工字梁，个中层压板表壳充任工字梁的梁翼，芯材充任梁的抗剪切腹板。正在这种加载形式下，可能看到上部蒙皮处于压缩状况，下部蒙皮处于拉伸状况，芯材处于剪切状况。以是一个最厉重的属性是芯材的抗剪切强度和刚度(而映现出来)。

　　其它，特地是当运用轻质而薄的层压表壳时，芯材必需可以承担压缩载荷而不会过早失效。这有帮于避免蒙皮起皱，并正在屈曲形式下失效。

　　泡沫是最常见的芯材格式之一。它们可能由各类合成集合物造成，席卷聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PU)、聚甲基丙烯酰胺(丙烯酸)、聚醚酰亚胺(PEI)和苯乙烯丙烯腈(SAN)。它们的密度畛域从幼于30kg/m3到大于300kg/m3，只管最常用的复合构造密度畛域从40到200 kg/m3。它们也有分此表厚度，普通从5毫米到50毫米。

　　闭孔聚氯乙烯(PVC)泡沫质料是高功能夹层构造最常用的芯材之一。固然厉刻来说，它们是PVC和聚氨酯的化学羼杂物，但它们往往被方便地称为“PVC泡沫”。

　　PVC泡沫供应了静态和动态功能的平均组合，并拥有优秀的抗吸水性。它们还拥有较大的办事温度畛域，普通为-240℃至+80℃(-400°F至+180°F)，而且可以屈服很多化学物质。固然PVC泡沫普通是易燃的，但也有防火等第，可用于很多防火症结使用，如火车部件。当运用FRP皮动作夹层构造的芯材时，其合理的抗苯乙烯功能意味着它可能安宁地与聚酯树脂沿途运用，以是正在很多行业都很受迎接。它普通以薄板格式供应，或日常，或网格评分，以简单成型。

　　有两种要紧类型的PVC泡沫:交联和非交联，非交联泡沫有时被称为“线性”。未交联的泡沫(如Airex R63.80)更坚硬、更活络，更容易正在弧线边际热造成。然而，与等密度交联聚氯乙烯比拟，它们的力学功能较低，对高温和苯乙烯的耐受性较低。它们的交联物更硬，但更脆，将发生更硬的面板，谢绝易软化或正在盛暑的天气下匍匐。表率的交联PVC产物席卷Herex c系列泡沫，Divinycell H和HT等第以及Polimex Klegecell和Termanto产物。

　　新一代的增韧PVC泡沫现正在也可能运用，它可能用交联PVC泡沫的少许根基死板功能来换取线性泡沫的少许修正的韧性。表率产物席卷Divincell HD级。

　　因为交联PVC泡沫中的PVC/聚氨酯化学本质，这些质料须要用树脂涂层彻底密封，然后技能安宁地与低温固化预浸料沿途运用。固然独特的热安靖经管可用于这些泡沫，这些经管要紧是为了升高泡沫的尺寸安靖性，并裁减正在高温加工历程中开释的气体量。

　　只管聚苯乙烯泡沫被广博使用于风帆和冲浪板创设，其重量轻(40kg/m3)，本钱低，易出砂的特性是最厉重的，但因为其死板功能低，它们很罕用于高功能部件的创设。它们不行与聚酯树脂体系衔尾运用，由于它们会被树脂中存正在的苯乙烯溶化。

　　聚氨酯泡沫只阐扬出中等的死板功能，而且正在树脂/芯界面处的泡沫表貌跟着年纪的延长而恶化，导致皮肤分层。

　　以是，它们的构造使用普通仅限于出产成型机，以创修框架或加劲部件的粗线泡沫。然而，聚氨酯泡沫可用于轻负荷夹层板，这些面板被广博用于保温。该泡沫还拥有合理的高运用温度性格(150℃/300℉)，并拥有优秀的吸声性。泡沫可能很容易地切割和加工成所需的式样或轮廓。

　　对付给定的密度，聚甲基丙烯酰胺(丙烯酸)泡沫，如Rohacell供应了少许最高的满堂强度和硬度的泡沫芯。它们的高尺寸安靖性也使它们特有，由于它们可能很容易地与古代的高温固化预浸料沿途运用。然而，它们价值腾贵，这意味着它们的运用往往仅限于航空复合质料部件，如直升机旋翼叶片和飞机襟翼。

　　SAN泡沫的行径相同于增韧交联PVC泡沫。它们拥有交联PVC芯的大部门静态功能，但拥有更高的伸长率和韧性。以是，它们可以汲取会摧残古代乃至增韧PVC泡沫的挫折秤谌。然而，与运用增塑剂使集合物变韧的增韧PVC分别，SAN的韧性性格是集合物自身固有的，以是不会跟着年纪的延长而产生明显转变。

　　SAN泡沫正在很多使用中正正在庖代线性PVC泡沫，由于它们拥有线性PVC的韧性和伸长率，但拥有更高的温度功能和更好的静态功能。然而，它们依旧是热成形的，这有帮于创设弯曲部件。热安靖等第的SAN泡沫也可能更方便地与低温固化预浸料沿途运用，由于它们不拥有PVC固有的滋扰化学因素。表率的SAN产物席卷ATC Core-Cell的A系列泡沫。

　　跟着从热塑性塑料吹造泡沫的新技巧的发扬，这品种型的膨胀质料的畛域连接填充。表率的是PEI泡沫，一种膨胀聚醚酰亚胺/聚醚砜，它勾结了精彩的防火功能和高运用温度。固然价值腾贵，但正在运用温度畛域内，这种泡沫可用于构造、保温和防火使用

　　-194℃(-320℉)到+180℃(+355℉)。它特别适合飞机和火车内部，由于它可能餍足少许最厉刻的防火典范。

　　蜂窝芯可用于多种质料的夹层构造。这些畛域从低强度和刚度的纸张和卡片，低负载使用(如国内内部分)到高强度和刚度，用于飞机构造的极轻部件。蜂窝可能加工成平面和弯曲的复合构造，而且可能正在没有过多的死板力或加热的情景下使其适宜复合弧线。

　　热塑性蜂窝普通是通过挤压出产，然后切片到厚度。其他的蜂房(例如用纸和铝做的)是通过多级工艺创设的。正在这些情景下，大薄片的质料(普通为1.2x2.4m)用瓜代、平行的薄条纹胶粘剂印刷，然后正在胶粘剂固化时将纸张堆叠正在加热的压力机中。正在铝蜂窝的情景下，堆叠的薄板，然后切开其厚度。这些薄片(称为“块状”)随后被轻轻拉伸和扩展，造成毗连的六边形细胞式样的薄片。

　　正在纸蜂窝的情景下，粘合纸的堆叠是暖和的膨胀成一大块蜂窝状，有几英尺厚。将这种薄弱的纸状蜂窝块伸开，然后浸入树脂罐中，沥干水分，放入烤箱中固化。一朝这种浸渍树脂固化，块有足够的强度被切成所需的最终厚度。

　　正在这两种情景下，通过转变膨胀历程中的拉力水准，可能发生章程的六边形细胞或过分膨胀(拉长)的细胞，每种细胞都拥有分此表死板和经管/悬垂性格。因为这种粘合要领，蜂窝正在板材的0°和90°倾向上拥有分此表力学功能。

　　固然表皮普通是玻璃钢，但它们能够是险些任何拥有符合功能的板材，席卷木柴、热塑性塑料(如三聚氰胺)和金属板材，如铝或钢。蜂窝构造的细胞也可能填充刚性泡沫。这为皮肤供应了更大的粘结面积，通过安靖细胞壁升高了中央的死板功能，并升高了隔热和隔音功能。

　　蜂窝质料的功能取决于蜂窝的巨细(以是频率)以及蜂窝质料的厚度和强度。板材的厚度普通为3-50mm，面板尺寸普通为1200 x 2400mm，只管也可能出产高达3m x 3m的板材。

　　蜂窝芯可能供应坚硬和特别轻的层压板，但因为它们的粘结面积特别幼，它们险些特意用于高功能树脂体系，如环氧树脂，以便告竣对层压板皮肤的须要附出力。

　　铝蜂窝出产的强度/重量比最高的任何构造质料。铝箔的粘合剂粘接有各类分此表设备，可能造成各类几何单位式样(普通是六角形)。属性也可能通过转变箔的厚度和电池巨细来把持。蜂窝普通以未伸开的块状格式供应，并正在现场拉伸成薄片。

　　只管铝蜂窝拥有优秀的死板功能和相对较低的价值，但正在少许使用中，如大型船舶，必需严慎运用构造，由于正在盐水境况中潜正在的侵蚀题目。正在这种情景下，还必需戒备确保蜂窝不会与碳皮直接接触，由于导电性会加剧电偶侵蚀。铝蜂窝也有一个题目，那便是它没有“死板追思”。

　　正在芯层板的挫折下，蜂窝将产生弗成逆的变形，而FRP皮拥有弹性，将规复到历来的位子。这能够导致一个区域的无粘结的皮肤，死板功能大大消浸。

　　Nomex蜂窝由Nomex纸造成，这是一种基于Kevlar的纸，而不是纤维素纤维。最初的纸蜂窝普通浸正在酚醛树脂中造成拥有高强度和特别好的防火功能的蜂窝芯。它被广博用于飞机的轻型内饰板，与酚醛树脂沿途用于表壳。用于阻燃使用的独特等第(比方大家交通内部)也可能创设，个中蜂窝细胞充满酚醛泡沫，以填充粘结面积和绝缘。

　　Nomex蜂窝因为其高死板功能、低密度和优秀的永远安靖性，越来越多地使用于高功能的非航空航天部件。不过从图33可能看出，它比其他芯材要贵良多。

　　由其他热塑性塑料造成的芯材重量轻，供应了少许有效的性格，也能够使接受更容易。它们的要紧瑕疵是难以正在蜂窝和表皮质料之间告竣优秀的界面勾结，况且它们的刚度相对较低。固然它们很罕用于高负荷构造，但它们可能用于方便的内饰板。最常用的集合物是:

　　木柴可能被描摹为“大天然的蜂巢”，由于它的构造正在微观标准上相同于合成质料的细胞六边形构造蜂窝。当正在夹层构造中运用时，颗粒笔直于表皮的平面，所取得的组件显示出与人造蜂窝类似的性格。然而，只管有各类各样的化学经管，全数的木芯都容易受到水分的腐蚀，倘若没有很好地用层压板或树脂掩盖，就会失败。

　　最常用的木芯是端粒轻木。巴尔沙木芯初次显示正在20世纪40年代的飞艇表壳中，这些表壳是铝皮和巴尔沙芯，以承担正在水上着陆的几次挫折。这一功能促使海洋工业着手运用端粒巴尔萨动作FRP开发的芯材。除了它的高压缩功能，它的便宜席卷动作一个优秀的热绝缘体供应优秀的吸声。这种质料正在加热时不会变形，正在火警中充任绝缘和烧蚀层，芯材缓缓烧焦，使未呈现的表皮仍旧构造周备。它不光供应优质的漂浮性，还容易用方便的器材和修设实行操作。

　　Balsa芯可动作3至50mm厚的轮廓端粒片正在衬底织物上，刚性端粒片可达100mm厚。这些薄板可能供应现成的树脂涂层，用于真空袋装，预浸或基于压力的创设工艺，如RTM。巴尔沙的瑕疵之一是它的最低密度高，100kg/m3是表率的最低密度。只管预密封泡沫可能裁减这种情景，但正在分层历程中，轻脂可能汲取大方树脂，这一真相加剧了这个题目。以是，它的运用普通仅限于不须要最佳减重的项目或局限高度吃紧的地域。

　　另一种有时用作芯材的木柴是雪松。正在海洋它普通是动作“中央”的质料正在条形板开发，拥有一个每一侧的复合皮肤和雪松的纹理平行于层压板面。雪松纤维沿着船的长度，使船头和船尾刚度，而FRP皮中的纤维正在±45°，供应挽救刚度，并珍爱木柴。

　　固然普通不被以为是真正的三明治芯，但有少许薄的、低密度的“织物状”质料可用于略微消浸单蒙皮层压板的密度。诸如Coremat和Spheretex等质料由一种充满消浸密度空心球体的无纺布“毡状”织物构成。它们普通惟有1-3mm的厚度，就像层压板中央的另一层加固一律，被计划成正在施工历程中与层压树脂“润湿”。

　　然而，空心球体庖代树脂，以是，结果中央层，固然比泡沫或蜂窝芯重得多，密度低于划一厚度的玻璃纤维层压板。因为很薄，它们也可能很容易地适宜二维曲率，以是运用起来神速简单。

　　图34和图35给出了所描摹的少许岩心质料的抗剪强度和抗压强度，并绘造了它们的密度。全数的数字都是从创设商的数据表中得来的。

　　正如预期的那样，跟着密度的填充，全数的核都显示出功能的填充。然而，正在研商三明治构造中中央的重量时，除了密度除表，其他身分也起了用意。比方，低密度泡沫质料，固然对三明治层压板的重量孝敬很幼，但普通拥有特别绽放的表貌细胞构造，这意味着大方的树脂被汲取正在它们的键合线中。泡沫的密度越低，细胞就越大，题目就越急急。另一方面，蜂窝正在这方面可能做得很好，由于配方优秀的粘合剂只会正在细胞壁边际造成一个幼的粘合角(见图36)。

　　末了，须要研商芯的运用格式，以确保它很好地适合组件。倘若磁芯不适合，那么磁芯可能节俭的重量很疾就会耗尽，留下很大的间隙，须要用粘合剂填充。棉布背衬的泡沫或轻纤维，即中央的幼方块被轻质棉布撑持，可能用来帮帮中央更好地符合曲面。轮廓切割泡沫，个中槽被割断部门式样从相反的中央告竣相同的效益。然而，这两个中央依旧目标于运用相当大方的粘合剂，由于每个泡沫方块之间的漏洞须要填充树脂来发生优秀的构造。

　　正在重量症结部件中，应试虑运用可热成形的泡沫芯。这些席卷线性PVC和SAN泡沫，它们都可能被加热到软化点以上，并预先弯曲以符合模具式样。

　　对付蜂窝来说，正在将芯与复合弧线拟适时，过分膨胀的格式是最广博运用的，由于分此表膨胀形式可能得回广博的类似性。

　　将复合质料动作一个满堂，正在树脂、纤维和芯等范畴有很多分此表质料可供选拔，它们都有本人特有的功能，如强度、刚度、韧性、耐热性、本钱、出产率等。然而，由这些分别质料造成的复合质料部件的最终功能不光取决于树脂基体和纤维的片面功能(正在三明治构造中，芯也是如许)，况且还取决于质料自身计划到部件中的式样以及它们的加工式样。本节将比力几种常用的复合质料出产要领，并先容每种分别工艺应谨记的少许身分，席卷每种工艺对证料选拔的影响。

　　纤维正在手持的枪中被切碎，并被注入定向于模具的催化树脂喷雾中。浸积的质料留正在准则大气条目下固化。

　　iv)喷层树脂苯乙烯含量高普通意味着它们有能够更无益，而它们的低粘度意味着它们有更大的渗出装束的趋向等。

　　方便的表壳，轻负荷的构造板，如大篷车车身，卡车整流罩，浴缸，淋浴盘泡沫，少许幼橡皮艇。

　　树脂是手工浸渍到纤维中，以机织、针织、缝造或粘合织物的格式。这普通是通过滚筒或刷子落成的，越来越多地运用钳辊式浸渍器，通过扭转滚筒和树脂浴将树脂强造进入织物。层压板留正在准则大气条目下固化。

　　i)树脂羼杂、层压树脂含量和层压质地很大水准上取决于层压机的身手。低树脂含量的层压板普通不行告竣没有纳入过多的闲暇量。

　　ii)树脂的强健和安宁研商。手涂树脂的低分子量普通意味着它们有能够比高分子量产物更无益。树脂的低粘度也意味着它们更容易渗出衣物等。

　　iii)倘若没有腾贵的提取体系，将氛围中的苯乙烯浓度限度正在聚酯和乙烯酯的法定秤谌将变得越来越障碍。

　　iv)树脂须要低粘度才内行工操作。这普通会消浸它们的死板/热功能，由于须要高稀释剂/苯乙烯秤谌。

　　这根基上是上面所述的湿式铺层工艺的延迟，个中压力使用于层压板一朝铺层，以升高其凝集性。这是通过密封一层塑料薄膜正在湿润的层压板和到器材。气囊下的氛围由真空泵抽出，以是可施加一个大气压到层压板以安稳它。

　　树脂:要紧为环氧树脂和酚醛树脂。因为真空泵从树脂中过量提取苯乙烯，聚酯和乙烯酯能够会显示题目。

　　iii)因为压力和树脂正在全数构造纤维中的活动，纤维更好地润湿，多余的纤维进入装袋质料。

　　这种工艺要紧用于中空，通常为圆形或卵形的截面部件，如管道和储罐。纤维束通过树脂浴，然后以分此表倾向纠缠正在芯轴上，由纤维输送机构和芯轴的扭转速度把持。

　　iv)层合板的构造功能可能特别好，由于直纤维可能以庞大的式样铺设，以般配所施加的载荷。

　　纤维通过树脂浴从筒子架上拉出，然后通过加热的模具。模具落成了纤维的浸渍，把持树脂含量，并正在通过模具时将质料固化成最终式样。这种固化的轮廓，然后自愿割断长度。也可能将织物引入模具，以供应除0°以表的纤维倾向。固然拉挤是一个毗连的历程，发生恒定截面的剖面，但一种被称为“拉挤”的变体答应正在截面中引入少许转变。该工艺将质料通过模具实行浸渍，然后将其夹正在模具中实行固化。这使得历程不毗连，但符合幼的转变正在横截面。

　　iv)层合板的构造功能可能特别好，由于可能得回特别直的纤维和高纤维体积分数。

　　织物动作一堆干燥的质料堆放起来。这些面料有时预压到模具式样，并用粘合剂粘正在沿途。然后，这些“预造件”更容易安插到模具中。然后用第二个模具夹住第一个模具，将树脂注入型腔。真空也可能使用于模腔，以协帮树脂被拉进织物。这被称为真空辅帮树脂打针(VARI)。一朝全数的织物都湿了，树脂入口被封闭，层压板被答应固化。打针和固化都可能正在常温或高温下实行。

　　树脂:普通是环氧树脂，聚酯，乙烯酯和酚醛，只管双马来酰亚胺等高温树脂可能正在较高的工艺温度下运用。

　　纤维:任何。缝合质料正在这个历程中办事得很好，由于漏洞答应神速的树脂运输。少许特意开荒的织物可能帮帮树脂活动。

　　像RTM一律，织物动作干燥的质料堆叠起来。然后正在纤维层上掩盖剥层和针织型非构造织物。全数干堆叠然后真空袋装，一朝袋透露已取消，树脂是答应流入层压板。树脂正在全数层压板上的散布是通过树脂方便地流过非构造织物来辅帮的，并从上面潮湿织物。

　　纤维:任何老例面料。缝合质料正在这个历程中办事得很好，由于漏洞答应神速的树脂运输。

　　ii)因为刀具的一半是真空袋，加工本钱大大消浸，主刀具对强度的央浼更低。泡沫复合原料指南全文典藏版