实用塑料成型技术手册 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:上海科技教育出版社

作者:石安富

出品人:

页数:368

译者:

出版时间:1995-10-1

价格:21.00

装帧:精装(无盘)

isbn号码:9787542810724

丛书系列:

图书标签:

• 塑料成型
• 注塑成型
• 挤出成型
• 吹塑成型
• 热成型
• 塑料工艺
• 模具设计
• 材料选择
• 生产技术
• 工程塑料

精密工程材料的边界探索：现代复合材料应用与性能优化 第一章 导论：新材料时代的工程挑战与机遇 在二十一世纪的制造业格局中，传统材料的性能瓶颈日益凸显，特别是在航空航天、高端医疗器械和新能源汽车等对轻量化、高强度和极端环境适应性要求极高的领域。本手册旨在全面梳理和深入剖析当前工程界最为前沿且应用潜力巨大的先进复合材料体系——以碳纤维增强复合材料（CFRP）、陶瓷基复合材料（CMC）以及功能性梯度材料（FGM）为核心。 本章首先界定了“先进复合材料”的范畴及其相对于传统金属合金和聚合物的本质区别。我们将从微观结构的角度，探讨纤维、基体及界面三相之间的协同作用机制，这是决定宏观力学性能和耐久性的关键。着重分析材料体系选择（如热塑性与热固性基体的选择、不同纤维类型如T300、T800、M50J的特性对比）对最终产品性能谱的影响。此外，本章将概述当前全球工程材料研发的热点方向，特别是生物相容性复合材料在植入式医疗设备中的突破性进展，以及超高温陶瓷基复合材料在再入式飞行器热防护系统中的应用现状。 第二章 结构化设计与性能表征：多尺度建模与模拟 复合材料的性能受其复杂结构（如纤维体积分数、铺层角度、缺陷分布）的强力制约，使得其设计与分析远比各向同性材料复杂。本章的核心是介绍如何运用多尺度分析方法对复合材料的力学、热学和电磁学性能进行精确预测。 2.1 细观力学建模： 详细阐述RVE（代表性体积单元）方法的建立与应用，包括Hashin-Shtrikman界限、Voigt和Reuss模型的修正形式，用于预测未损伤状态下的等效宏观性能。重点剖析Kachanov损伤演化模型及其在层合板中的应用，如何精确模拟微裂纹的萌生、扩展和串联过程。 2.2 失效判据与寿命预测： 深入探讨针对层合板的经典失效准则（如Tsai-Wu、Hashin准则）的局限性，并引入基于能量释放率的渐进损伤分析（IDA）技术。对于疲劳寿命评估，本章引入了基于随机损伤累积的概率寿命模型，特别是针对高周疲劳（HCF）和低周疲劳（LCF）的差异化分析方法，指导设计人员建立安全可靠的使用寿命边界。 2.3 先进表征技术： 介绍非接触式和原位（in-situ）测试技术在理解复合材料行为中的作用。包括数字图像相关技术（DIC）在应变场监测中的应用，X射线断层扫描（X-CT）对内部孔隙率和脱粘缺陷的三维可视化，以及声发射（AE）技术在实时监测损伤事件中的信号特征分析。 第三章 制造工艺的创新与控制：从预浸料到净成型 复合材料的性能在很大程度上取决于其制造过程的质量控制。本章聚焦于当前主流和新兴的先进复合材料成型技术，并探讨如何通过过程参数的精确控制来优化内部结构和界面质量。 3.1 热压罐成型（Autoclave Processing）： 作为航空航天级CFRP的首选工艺，本章详细解析了从真空袋铺层、脱气到固化温度曲线（T-Curve）设计的全过程。重点分析“浸渍不足”（Resin Starvation）和“孔隙率控制”在压力和温度梯度下的动态耦合关系，并介绍智能热压罐监控系统（如光谱传感器）的应用。 3.2 树脂传递模塑（RTM）的优化： 针对复杂三维形状构件，RTM技术面临流动前沿的精确预测难题。本章阐述了基于有限元方法的流动模拟（Fill-Time Prediction），并探讨了脉冲辅助RTM（P-RTM）和真空辅助RTM（V-RTM）如何有效降低型腔内残余压力和提高浸润度。 3.3 增材制造（Additive Manufacturing）在复合材料中的应用： 探讨纤维和颗粒增强热塑性复合材料的直接能量沉积（DED）和连续纤维绕丝（CFR）技术。着重分析层间结合强度（Interlayer Bonding）的机理，以及如何通过优化沉积路径和冷却速率来减少因残余应力导致的翘曲和分层现象。 3.4 自动化铺放技术（Automated Fiber Placement, AFP）： 详述高精度、高效率的AFP机器人的运动学控制、张力管理系统以及在线缺陷检测方法，确保复杂曲面结构铺层的一致性和可追溯性。 第四章 界面工程与功能化：提升材料的综合性能 复合材料的宏观性能往往被薄弱的纤维-基体界面所限制。本章深入探讨界面改性技术，以实现材料的“软着陆”和功能集成。 4.1 界面改性策略： 详细介绍使用偶联剂（如硅烷偶联剂）、纳米涂层（如石墨烯、碳纳米管）对纤维表面进行化学或物理预处理的方法。分析这些改性层如何提高界面剪切强度（IFSS）并抑制腐蚀介质的侵入。 4.2 阻燃与热管理： 针对电子电气和交通运输领域对热安全性的要求，本章探讨如何通过在基体树脂中引入无机阻燃剂（如氢氧化铝、膨胀石墨）或设计内部分层结构，实现复合材料的本征阻燃（V-0等级）而不显著牺牲力学性能。同时，分析导热填料的引入（如氮化硼、碳化硅颗粒）如何构建高效的导热通道，实现热量快速导出。 4.3 自我修复机制： 介绍基于微胶囊或血管网络的复合材料“自修复”体系。分析修复剂的有效释放机制（如压力触发或裂纹引导释放），以及修复材料（如环氧树脂或粘合剂）与原有基体之间的化学相容性，从而实现裂纹的闭合与强度恢复。 第五章 极端环境下的长期耐久性与可靠性评估 复合材料在实际服役中，会受到温度循环、湿热、紫外线辐射和化学腐蚀的长期影响。本章关注如何评估和保障其服役可靠性。 5.1 湿热老化与增塑效应： 探讨聚合物基体对水分的吸收机制及其对玻璃化转变温度（Tg）的降低效应（增塑效应）。建立基于Fick定律和Arrhenius方程的湿热扩散模型，预测材料在不同湿度和温度交变条件下的性能衰减速率。 5.2 复合材料的腐蚀与电化学行为： 重点分析CFRP在电化学活性环境（如盐雾、酸雨）中的电偶腐蚀风险，特别是与铝合金等金属部件连接时的“阴极保护”需求。提出使用非导电隔离层和表面钝化处理来延长结构寿命的工程措施。 5.3 冲击损伤与侵入深度分析： 针对高速飞鸟撞击、工具遗落等低速大能量冲击事件，本章阐述了接触动力学模型（如LS-DYNA）在预测损伤区域（如蓝孔、分层）范围和深度方面的应用，并指导结构设计中局部加强的策略。 第六章 成本效益分析与可持续发展路径 材料的工程应用不仅取决于性能，成本和环境影响是商业化的决定性因素。 6.1 全生命周期成本（LCC）评估： 建立基于材料（原料成本）、工艺（能耗、模具折旧）和维护（检测、修复）的LCC分析框架。对比传统金属合金与高性能复合材料在不同生命周期阶段的经济性权衡。 6.2 废弃物管理与循环再生技术： 探讨热固性碳纤维复合材料的回收挑战。详细介绍解聚技术（Solvolysis）、热解法（Pyrolysis）回收碳纤维的工艺流程，以及回收纤维在非关键结构件中的再利用技术路线，以推动复合材料产业向循环经济模式转型。

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