三维编织复合材料RTM工艺和力学性能

以气瓶、真空泵、热电烘箱组装了ＲＴＭ工艺装置，探索了三维编织碳／环氧６４８、碳／双马ＱＹ８９１１－ＩＶ成型的最佳温度、时间、压力等工艺参数，并用Ｘ射线对部分试质量谰定，研究了纺织工艺参数对力学性能的影响，结果发现随着编织角的增大，拉压模量和强度降低；编织角，尤其横向编织角影响泊松比；轴向纱能增加弹性模量和强度性能，减小泊松比。     

RTM成型复合材料T型接头工艺参数优化与力学性能实验研究

对树脂传递模塑(RTM)成型的复合材料T型接头进行了工艺参数优化、制备及力学性能实验研究。应用流动模拟软件,对RTM成型的复合材料T型接头进行了基体流动数值模拟,确定模具最佳注射方式和出胶口位置,并优化了影响树脂充模时间的工艺参数,显著提高了RTM接头的工艺性能。根据优化工艺参数结果,制备了RTM成型的复合材料T型接头试样,并进行了拉伸和压缩试验,分析了其破坏机制。根据拉伸和压缩试验现象和结果,发现RTM成型的复合材料T型接头拉伸破坏模式主要为富树脂三角区的树脂与纤维布界面分层,其拉伸破坏主要取决于树脂基体抗剥离分层的拉伸强度;压缩破坏模式为底板中央部位的弯曲分层与折断,其压缩破坏由接头底板中的纤维布抗拉强度决定;T型接头的压缩破坏强度高于拉伸破坏强度。     

复合材料叶片RTM成型缺陷研究

本文简要介绍了复合材料叶片的缺陷类型及其形成机理。综述了国内外在RTM工艺成型过程中纤维浸润和气泡形成方面的研究现状,对缺陷的排除方法进行了分析总结。     

RTM成型复合材料界面及其改性的研究

界面的好坏直接影响RTM成型复合材料的力学性能。本文研究了RTM成型复合材料不同层次界面的特点，形成机理，并采用冷等离子处理对RTM成型复合材料界面性能进行改性。结果表明，RTM成型复合材料不同层次界面性能是不同的，通过冷等离子体处理可以减少不同层次界面之间的差别，进而可以改善复合材料的力学性能。     

复合材料螺旋桨RTM成型工艺研究

为开展复合材料螺旋桨成型工艺的研究,分析了不同成型工艺的特点,提出采用树脂传递模塑成型技术(RTM)制作螺旋桨模型,制订了模具制备方案、纤维剪裁和铺层实施方案以及RTM工艺流程,制作了螺旋桨模型,并提出了工艺改进方案,进而开展了螺旋桨模型的强度试验.强度试验结果显示:随着载荷的增加,各测点处的应变值均呈线性增长,当加载到8 k N时各测点应变均在弹性范围内,桨叶未发生破坏.研究表明:采用本文制定的模具制备方案,特别是针对桨叶纤维布剪裁、铺层的难题提出的适合复杂型线纤维布剪裁和铺层的实施方案,用于成型夹芯复合材料螺旋桨模型可以满足预期强度要求,验证了本文工艺的可行性.     

RTM聚酰亚胺复合材料力学性能研究

研究RTM聚酰亚胺树脂的流变学和凝胶行为,确定该树脂的复合材料成型工艺参数,测试其复合材料的室温和高温力学性能.结果表明:RTM聚酰亚胺树脂在高温下具有良好的流变性能,在260～280℃之间有较长的开放期,可以实现RTM工艺.RTM聚酰亚胺复合材料具有较高的玻璃化转变温度、良好的室温力学性能和优异的高温(288℃)力学性能保持率,可以低成本(RTM)地制造耐高温的聚酰亚胺复合材料.     

RTM成型复合材料的界面改性

研究了反应注塑(RTM)成型的复合材料不同层次界面的特点，并分别采用冷等离子处理和超声处理对RTM成型的复合材料界面性能进行改性。结果表明，RTM成型复合材料不同层次界面性能是不同的，通过冷等离子体和超声处理可以提高树脂对纤维增强体的浸润性，进而可以改善复合材料的界面性能，而界面的好坏直接影响RTM成型复合材料的力学性能。     

超声处理对RTM成型复合材料界面性能的影响

在RTM成型过程中采用超声技术。探讨了超声处理的最佳工艺参数,着重研究超声处理对RTM成型复合材料界面性能的影响。结果表明,在RTM成型过程中采用超声技术增加了树脂对纤维增强体的浸润性,使树脂中的空气和成型过程中产生的气泡易于排出,从而减少了复合材料的孔隙率,进而改善复合材料的界面性能。     

复合材料厚壁连杆RTM成型工艺模拟及制造验证

根据复合材料的可制造性及RTM成型工艺的特点对复合材料厚壁连杆的几何外形进行了优化设计。测定了纤维预成型体的渗透率参数, 采用数值模拟技术研究其RTM成型工艺过程, 并根据RTM流动模拟结果设计了成型模具, 成功地利用RTM工艺制备了复合材料厚壁连杆样件。对样件的力学试验考核表明, 采用基于数值模拟技术的工艺设计能够很好地满足制件的制造及载荷要求。     

硅橡胶气囊辅助RTM工艺成型复合材料裙段研究

VARTM工艺成型的固体火箭发动机壳体复合材料连接裙段构件纤维体积含量较低,复合材料力学性能不佳.本文分别采用VARTM和硅橡胶气囊辅助RTM工艺来成型此裙段构件,进行了玻璃钢件的制备与考核.研究结果表明,硅橡胶气囊辅助RTM工艺成型的裙段性能较VARTM工艺成型的裙段有明显的提高,复合材料纤维体积含量达到了61%,拉伸强度和和弯曲强度分别比VARTM工艺制备的同种复合材料提高了29%和27%,成型裙段构件的整体轴压承载性能也相应地提高了30%以上.     

运用神经网络设计碳纤维织物/环氧复合材料界面性能

提出一种设计碳纤维织物／环氧复合材料界面性能的新方法。利用BP(back propagation)神经网络，建立起工艺参数与复合材料界面性能的关系模型，同时给出了实例用来验征此方法的有效性。     

一种RTM 用苯并噁嗪树脂的工艺性及其复合材料性能

制备了一种可用于树脂传递模塑( RTM) 工艺的高性能苯并噁嗪共混树脂体系( BA21) 。研究了BA21 的注射工艺性, 确定了其固化程序, 并考察了采用RTM 工艺制备的BA21 基复合材料的基本力学性能。升温及恒温黏度测试结果表明, BA21 树脂体系能够用于RTM 工艺。依据修正的双阿累尼乌斯方程建立了与实验数据较为吻合的化学流变模型, 利用该模型可以选择合适的注射温度。通过不同温度下的恒温DSC 测试及修正的Kamal 动力学模型计算得到BA21 树脂体系的固化反应级数, 并确定后固化温度为200 ℃。采用RTM 工艺制得的玻璃纤维/ BA21 复合材料表现出优异的力学性能, 弯曲强度达600 MPa , 弯曲模量达30 GPa , 冲击强度达210 kJ/ m2 。      

RTM工艺中树脂固化温度与介电性能

RTM为闭模成型工艺, 难以观察到模腔内树脂的充模与固化反应过程。利用介电分析仪对RTM工艺进行在线监测, 测得了树脂固化过程中不同模具温度下树脂反应的温度及离子导电率、 不同纤维含量条件下的介电常数以及不同纤维织物方式下的离子导电率。实验结果表明: 固化反应放热使复合材料局部温度升高, 并形成复杂的温度梯度分布; 在较高温度和较低纤维含量条件下, 离子导电率变化较快, 对树脂固化反应的影响较大; 不同织物方式的玻璃纤维对离子导电率也有一定的影响, 玻璃纤维复合毡比方格布影响大。      

缝合/RTM复合材料层合板的力学性能研究

分别采用高强玻璃纱、Kevlar-29纤维和T300 3K纤维为缝合线对玻璃纤维方格布进行缝合,研究了缝合/RTM复合材料层合板的面内拉伸性能和层间剪切性能.研究结果表明,与未缝合复合材料层合板相比,缝合复合材料层合板面内拉伸性能有所降低(碳纤维缝合复合材料除外),在给定缝合密度下最大降幅为14%;缝合复合材料层合板的层间剪切性能较未缝合层合板都有不同程度的提高,在给定缝合密度下最大达到了40%,缝合可显著提高复合材料层合板的层间性能.     

结构化增韧层增韧RTM复合材料性能

从复合材料离位增韧思想出发,选用具有高孔隙率的尼龙无纺布(PNF)作为结构化增韧层,采用RTM工艺制备了PNF层间增韧改性的U3160碳纤维增强环氧3266树脂基复合材料(U3160-PNF/3266),并研究了其韧性相关性能和增韧机制。结果表明:U3160-PNF/3266复合材料层间仍保持其原有的结构形式,同时与层间树脂相互贯穿形成了一种非反应诱导相分离的双连续结构,并且这种双连续结构表现出显著的增韧效果。U3160-PNF/3266复合材料的Ⅰ型层间断裂韧性和Ⅱ型层间断裂韧性分别提高了1.1倍和1.4倍,冲击后压缩强度由212MPa提高到281MPa。     

缝合预制件在RTM中的渗透性

用径向技术测量了缝合预制件的渗透率 , 研究了缝针型号、 缝合参数对渗透率的影响。实验结果表明渗透率随缝合密度和缝针直径的增加而增加 , 100号缝针且缝合密度低于 0. 66 pts/ m 时除外 ; 缝针和缝合线同时对渗透率起作用 , 缝针起促进作用 , 缝线起阻碍作用 , 与未缝合的织物相比 , 缝线的质量比仅占 0. 18 % , 渗透率增加 58. 6 %。用一维流动技术测量了缝合和未缝合预制件的横向渗透率 , 研究了铺层方向与缝合密度对横向渗透率的影响 , 实验表明横向渗透率随缝合密度增加而显著提高。      

RTM工艺树脂注射温度优化

在RTM 工艺模拟及RTM 工艺专用树脂黏度特性研究的基础上, 提出充模时间与安全系数的乘积小于树脂低黏度平台时间的树脂注射温度优化标准和充模时间、树脂低黏度平台时间的计算方法, 制定了程序化流程并编制了软件, 使优化得以实施。在此基础上, 选取Q Y8911-Ⅳ双马树脂对所选制件进行模拟充模作为注射温度优化的实例, 确定了树脂低黏度平台时间的变化范围, 得到了不同条件下的优化注射温度。优化实例表明, 优化软件可实现对树脂注射温度的优化。      

复合材料RTM十字型接头疲劳性能对比实验研究

测试了复合材料RTM十字型接头疲劳性能,分析对比RTM、缝纫RTM和共胶接3种不同成型工艺十字接头的疲劳强度,结果表明:RTM成型十字接头具有良好的疲劳性能,缝纫RTM接头仅为前者的1/4,而先固化后胶接接头最低.研究还发现,复合材料疲劳寿命对成型工艺非常敏感,导致试验结果存在严重分散性.RTM和缝纫RTM的接头破坏都是从根部富树脂区的尖端率先产生裂纹,然后裂纹沿着富树脂区和玻璃布的界面向下扩展,直至接头的整体破坏;先固化后胶接接头则表现为中间层板和T接头的胶层拉伸破坏.     

Effect of Cold Plasma Treatment on the Mechanical Properties of RTM Composites

Cold plasma technology was used to treat the surface of carbon fibers braided by PET in this paper and SEM was used to analyze the fracture microstructure of composite interlaminar shear stress (ILSS). The result shows that the surface polarity of carbon fibers was modified by cold plasma treatment, which increases the impregnation of PET braided carbon fibers during the process of resin flowing, improves the interfacial properties of RTM composites, and therefore enhances the mechanical properties of the KTM composites.