吸胶膜对复合材料构件固化过程中树脂流动行为的影响

热固性树脂基复合材料构件成型过程中的树脂流动行为决定了其最终成型后的纤维体积分布情况,严重影响构件的最终成型质量。而吸胶膜作为预浸料中的多余树脂流出构件后的吸收载体,其材料特性对树脂的流动过程起主导作用。以吸胶膜为关注重点,基于AS4/3501-6复合材料体系,建立了厚截面复合材料构件在热压罐中固化压实的仿真模型,模型包括了固化反应、热传导和紧密压实三个模块。模型与实验中构件的压实情况对比,验证模型的可行性。通过模型计算结果研究了吸胶膜的孔隙率、渗透率及厚度等关键参数在压力、温度等工艺条件的协同作用下对树脂流动行为的影响规律。结果表明:吸胶膜的孔隙率和厚度作为吸收树脂载体的空间度量,对构件的最终压实厚度起主要作用;吸胶膜的渗透率通过树脂流动速度影响固化压实过程,渗透率过小时,构件的压实厚度明显减小。     

基于PAM-RTM的CFRP平板RTM工艺及孔隙缺陷仿真

树脂传递模塑(RTM)成型过程中不同工艺参数对碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)构件质量和性能有极大影响。为了精准设计RTM成型参数,降低最终构件的孔隙缺陷含量,分析充模过程中两种尺度孔隙率的变化及在构件中的分布规律,基于PAM-RTM软件对CFRP平板模型RTM成型的充模及双尺度孔隙形成进行了仿真模拟。分析了不同树脂黏度、浇注压力对填充时间及宏观和微观孔隙分布、孔隙率的影响规律;在构件中选取了不同位置的横向轴线并对比轴上宏观/微观孔隙的含量及分布特征,分析随着距离浇注口位置变化孔隙率的变化规律。结果表明,在恒压浇注条件下,浇注压力越大,树脂黏度越小,填充时间越短;树脂黏度为0.1 Pa·s、浇注压力为1.5 MPa时,充模时间最小,为13.11 s。宏观孔隙率随浇注压力升高而减小,微观孔隙率则相反。宏观孔隙在开始填充一段时间后形成,孔隙率最终在出胶口达到最大值;微观孔隙则在填充初始阶段开始形成,孔隙率随着填充距离增加逐渐减小。3条横向轴上两种尺度孔隙率的变化趋势相近;浇注压力影响宏观孔隙开始形成的位置及微观孔隙结束形成的位置,并影响填充结束时的最大宏观孔隙率和填充开始时的最大微观孔...     

树脂基复合材料热压罐成型加压工艺模拟

针对热压罐成型工艺过程中加压时机不易准确把握的特点,研究了1种确定复合材料热压罐成型加压时机的计算方法。通过两种不同类型的树脂体系5405双马树脂和5284环氧树脂的实验表明,该方法的实验值与理论计算基本一致,该方法简便易行并已成功应用指导了5284/T300复合材料的热压罐成型。     

复合材料热压机结构与控制设计

复合材料经热压固化后成型,热压过程中的工艺参数如温度、压力是复合材料成型的两个重要参数,针对这两个工艺参数设计了热压机总体结构,包括夹紧结构、翻转结构、加热加压结构等,介绍了其工作原理和设计特点.控制部分采用PLC控制电磁比例阀调节液油油压、油缸位置,对温度进行模糊自整定PID闭环控制,绘制出控制总体流程图.实验结果证明,复合材料构件压力、温度等能够满足工艺要求.     

热压辅助预成型的超大厚度制件VARI成型工艺研究

以VARI工艺为代表的复合材料低成本液体成型技术愈发受到研究关注。针对超大厚度制件的VARI成型,创造性地引入热压辅助预成型技术,以100层的超大厚度层板的VARI成型为例,在制备预成型体的过程中,采用热压辅助预成型,并分析热压辅助预成型引入后,预成型体的厚度变化、进出胶口设置方式以及对最终制件质量的影响。该研究对于提升VARI工艺制件纤维体积含量和制件性能,进一步拓展VARI工艺在民机结构中的应用都具有积极意义,研究结果可以为VARI成型工艺制备的大厚度制件在飞机结构中的设计与应用提供参考。     

碳纤维复合材料方管硅橡胶热膨胀成型工艺研究

针对碳纤维复合材料方管,设计制备了硅橡胶热膨胀工艺成型模具,并制备了碳纤维/双马树脂和碳纤维/环氧树脂复合材料方管,研究了成型过程中硅橡胶的温度变化规律,考察了方管的成型质量及其影响因素。结果表明,按照所建立的热膨胀工艺模具尺寸设计公式,可给出硅橡胶芯模的尺寸和工艺间隙;模具内腔的空气对流情况对硅橡胶的温度变化有重要影响;工艺间隙对方管成型质量有很大影响,当工艺间隙与理论计算值相符时,碳纤维/环氧树脂管件的表面和内部质量良好,厚度与设计值一致;碳纤维/双马树脂管件成型时,复合材料内部容易产生孔隙缺陷,采用真空辅助的热膨胀工艺方法,能够有效消除孔隙缺陷。     

复合材料硅橡胶膨胀加压成型模具的设计与制造

硅橡胶膨胀加压成型工艺是一种改进型的复合材料加压成型方法,成型时,将硅橡胶芯模与复合材料预浸料一起放置在刚性外模内,硅橡胶加热膨胀后,对产品施加压力。因为硅橡胶的加压形式与过程调控简便,所以可以制作模压或热压罐等传统方法无法制造的产品。本文介绍了硅橡胶膨胀模设计中的压力计算和压力测量方法,并介绍硅橡胶浇注模的设计和传递式硅橡胶热膨胀模的设计。     

热压成型工艺单向铺层纤维密实状态研究

针对热压成型过程,利用光学显微镜及量化统计模型,系统研究了复合材料单向铺层纤维的密实状态,提出了纤维理论密实值和工程密实值的表征参数hL、hG.利用纤维密实值可以预测达到所需纤维体积分数时的工艺压力,为优化热压成型工艺窗口和短程流动模型的建立提供了重要的实验依据.     

制动装置用碳纤维复合材料耐磨性能表征及影响研究

以环氧树脂和碳纤维为原料,采用模压成型工艺制备了汽车防抱制动装置用碳纤维复合材料,研究了模压压力、加压温度、固化温度和固化时间对碳纤维复合材料摩擦磨损性能的影响,并分析了其摩擦磨损机理。结果表明,当模压压力为10 MPa、加压温度为110℃、固化温度为140℃、固化时间为30 min时,汽车防抱制动装置用碳纤维复合材料的摩擦系数较小,到达磨合期较短,具有良好的耐磨性能,为适宜的模压成型工艺。可以通过调整模压成型工艺参数,制备出耐磨性能良好的汽车防抱制动装置用碳纤维复合材料。     

半导体热电陶瓷ZnO热压成型的研究

研究了半导体热电陶瓷ZnO热压成型技术,采用正交试验研究优化出其热压成型工艺;试验结果表明,所用的热压成型工艺,具有显著的活化烧结功效,可明显地降低压制压力和热压温度并缩短热压时间.试样组织疏松、有较多的孔隙,这有利于降低其热导率提高热电性能.在无粘结剂中、温低压条件下的可制备出具有一定机械强度、热电性能良好的ZnO块体热电陶瓷.     

热塑性复合材料在线成型设备研究进展

热压罐成型技术已经成为制备超大尺寸航天飞行器的技术瓶颈,在线成型技术成为非热压罐成型技术的研究重点。然而,在线成型技术制备的热塑性复合材料性能只能达到传统热压罐成型技术的80%。消除与热压罐成型复合材料性能20%差距的关键在于突破在线成型设备中热辅助铺放头的设计制造技术,从工艺装备方面消除或降低影响热塑性复合材料性能的不利因素。本文介绍了在线成型设备的研究和发展过程,比较了两种主流热辅助铺放头即燃气辅助铺放头和激光辅助铺放头的优势和劣势。结合前期的实验结果,提出了激光辅助铺放头的技术指标,并对国内在线成型设备的发展前景进行了展望。     

工艺间隙对气囊法成型复合材料圆管性能影响

设计并加工了气囊法成型复合材料圆管的不锈钢模具,并利用硅橡胶圆管作为加压气囊,制备了不同工艺间隙条件下的碳纤维复合材料圆管。利用金相显微镜观察了圆管横截面的微观形貌,对圆管的压缩性能进行了测试,并与同种材料和固化制度条件下热压罐成型平板的压缩强度进行了比较。结果表明,工艺间隙与圆管设计壁厚比值为34%时,圆管的成型质量最好,管壁的单层厚度相对较小且比较均匀,管壁内部缺陷较少,压缩强度为634MPa,与热压罐成型平板的压缩强度647MPa相当;工艺间隙增大后,成型质量逐步变差,压缩强度逐步下降,工艺间隙比值为86.7%时,出现了明显的分层和孔隙缺陷,且单层厚度明显偏大且不均匀,圆管的压缩强度下降到427MPa,相比最高值下降34%左右;工艺间隙减小后,成型质量和压缩强度也出现减小的趋势,但减小幅度相对不大。     

碳纤维增强双马树脂基复合材料微波固化工艺及性能研究

针对改性双马树脂T700级预浸料微波固化成型工艺,研究了保温时间、加压方式、升温速率对复合材料力学性能的影响,获得了不同条件下的微波固化复合材料的性能数据和较优的成型工艺方案;对比研究了不同加热方式对复合材料力学性能的影响。研究表明,微波固化样件的压缩强度、弯曲强度、拉伸模量和150℃干态弯曲性能都达到了热压罐水平,而拉伸强度、层间剪切强度和150℃干态层剪性能低于热压罐水平。微波固化工艺加热均匀,相对于热压罐成型,固化周期缩短50%以上,能有效提升复合材料制造效率,降低能耗。     

面向半豆荚杆的先进拉挤装备技术研究

以航天用复合材料豆荚杆为研究对象,开发先进拉挤成型工艺;对半豆荚杆先进拉挤设备的主要模块:放卷装置、预成型装置、热压装置和牵引夹持装置进行设计,完成半豆荚杆先进拉挤原理样机的搭建,并进行了半豆荚杆的试制。试验表明,成型压力为1MPa、热压温度为130℃、累计热压时间为30min条件下制备的半豆荚杆满足产品要求,为复合材料豆荚杆低成本制造提供了一种新方法。     

粘合剂对聚合物复合预浸料热压罐成型的影响及工艺参数研究

介绍了真空下玻璃纤维热压罐成型过程中，从不同预浸料层数的样品中去除多余粘合剂的研究结果。通过一系列实验研究已经证实在计算过量粘合剂时，必须考虑其黏度和适用期以及填料的厚度和渗透性，这取决于所施加的热压罐加压成型的压力值。     

零吸胶工艺复合材料层板成型质量与预浸料特性关联分析

针对3种国外产碳纤维/环氧预浸料,测试表征了预浸料的工艺特性,并采用热压罐零吸胶工艺制备了复合材料层板,考察了工艺条件对层板厚度和内部缺陷的影响,分析了成型质量与预浸料特性之间的关联性,进一步研究了层板弯曲性能、层间剪切性能对成型质量变化的敏感性。实验结果表明,由于零吸胶工艺树脂流动受到很大限制,预浸料树脂含量不均容易造成所成型层板厚度不均、表面不平整,另外,预浸料树脂流动性小的体系在层间容易出现明显富树脂现象;零吸胶工艺夹杂空气主要在真空作用下通过铺层内的通道排出,因此预浸料气体渗透率和成型封装方式对孔隙缺陷有重要影响;实验范围内,工艺条件的改变没有显著影响所成型层板的短梁剪切性能和弯曲性能。研究结果对于预浸料选择和国产高性能预浸料的开发具有重要参考价值。     

纳米氧化铝增强多孔Fe-Cr-Ni基复合材料的高温性能

利用无压反应烧结工艺制备纳米Al2O3颗粒增强多孔Fe–Cr–Ni复合材料,研究成型预压压力和烧结工艺对多孔金属基复合材料的高温弯曲强度和抗氧化性能的影响。结果表明,对于原始粉末的初压成坯,不同的压力导致不同的初坯密度和颗粒与颗粒之间的间隙,烧结后得到的样品含有不同的气孔率和相组成;由于金属基体在实验温度提高时开始软化以及气孔率会降低,在其共同作用下样品的高温强度先降低后缓慢升高;预压压力增加而导致的样品孔隙率较低,说明试样在氧化过程中接触氧的表面积较小,有助于提高复合材料的抗氧化性能。     

High-temperature Performance of Porous Fe-Cr-Ni Matrix Composites Reinforced with Nano-particles of Al2O3

利用无压反应烧结工艺制备纳米 Al2O3颗粒增强多孔 Fe–Cr–Ni 复合材料,研究成型预压压力和烧结工艺对多孔金属基复合材料的高温弯曲强度和抗氧化性能的影响。结果表明,对于原始粉末的初压成坯,不同的压力导致不同的初坯密度和颗粒与颗粒之间的间隙,烧结后得到的样品含有不同的气孔率和相组成;由于金属基体在实验温度提高时开始软化以及气孔率会降低,在其共同作用下样品的高温强度先降低后缓慢升高;预压压力增加而导致的样品孔隙率较低,说明试样在氧化过程中接触氧的表面积较小,有助于提高复合材料的抗氧化性能。     

基于GA-SVM塑料热压成型优化预测

受固化温度、固化时间、固化压力、升温速度、加压温度和加压时间等多因素影响,塑料热压成型温升模型难以准确建立。通过已有试验数据,建立起遗传算法-支持向量机(GA-SVM)塑料热压成型模型,有效利用SVM学习速度快的特点,在小样本情况下具有良好的非线性建模和泛化能力,基于SVM的优化控制算法具有很好的控制性能。试验表明,该模型实现了对塑料热压成型的智能优化预测;这种方法在塑料生产控制中具有广阔的应用前景。     

热压罐始加压预浸料用高温树脂体系的制备与性能研究

本文设计合成了一种噁唑烷酮环结构高温韧性环氧树脂(OXEP),采用化学流变剂调节和OXEP改性四官能团环氧树脂,制备符合热压罐始加压成型工艺的热熔法专用树脂体系。研究了OXEP含量对树脂体系拉伸性能、韧性和耐热性的影响,利用热压罐始加压成型工艺制备碳纤维复合材料,并与常规热压罐工艺复合材料力学性能进行对比。结果表明:化学流变剂反应120 min可达到始加压工艺要求;OXEP的加入可有效改善固化树脂的力学性能,加入OXEP改性环氧32 phr时,改性树脂的拉伸强度和冲击强度相对于未改性树脂分别提升了29%和73%,断裂韧性提高了3.3倍;改性树脂试样断裂面微观形貌较为粗糙,且有较深的沟壑,断裂耗散的能量较多,增韧效果明显;热压罐始加压热熔法复合材料力学性能优于常规热压罐工艺,复合材料0°拉伸强度和层间剪切强度提升明显,分别提高了34.5%和38.6%。