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.     

气囊辅助RTM工艺成型导弹舱段构件

导弹舱段构件尺寸较大且内部结构复杂, 无法通过传统树脂传递模塑 (Resin transfer molding, RTM)工艺一次整体成型。本文中利用气囊辅助RTM工艺成功整体成型了导弹舱段, 该工艺无需金属芯模, 模具轻便,充压气囊对构件压实效果显著。研究结果表明, 气囊辅助RTM工艺成型的舱段性能较传统RTM工艺成型的舱段有明显提高, 试样纤维体积分数达到了61% , 拉伸强度和弯曲强度分别比传统RTM工艺制备的同种试样提高了25%和26%, 舱段构件的整体极限轴压载荷与极限弯曲载荷分别达到指标值的130%和132%。      

软模辅助RTM工艺整体制备复合材料推力筒技术

根据软模热膨胀压力与复合材料推力筒壁厚和复合材料预成型体之间的变化关系, 推导出了软模尺寸控制方程, 并采用整体浇铸成型技术制备软模。对整体制备出的复合材料推力筒的轴压性能测试结果表明, 复合材料推力筒整体力学性能优异, 满足设计要求。与传统VARTM工艺相比较, 软模辅助RTM能通过软模的膨胀挤胶作用, 提高构件的纤维体积分数; 通过加压作用, 提高构件的致密性和表面质量, 最终使其力学性能提高。      

复合材料柔性RTM工艺的研究进展

树脂传递模塑工艺(Resin transfer molding,RTM)已经成为一种主要的复合材料低成本制造工艺,近些年获得了很大的发展.针对传统RTM工艺制件纤维体积含量低、不能整体成型复杂构件等不足,衍生出很多新的RTM工艺,柔性RTM工艺便是其中一种.柔性RTM工艺能够整体成型内部结构复杂、纤维含量要求较高的高性能复合材料,在制造航天航空等复合材料构件方面有着独特的优势.主要总结回顾了近几年来柔性RTM工艺的研究进展,并指出了柔性RTM工艺现存的不足.     

烧蚀防热复合材料用压力辅助RTM工艺

针对目前模压、缠绕等工艺成型烧蚀防热复合材料易造成层间结合差、脱粘、抗烧蚀性能差、易剥蚀等问题,提出了一种新型压力辅助RTM工艺,并对其进行了树脂充模流动模拟,制备了烧蚀防热复合材料,测试了材料的孔隙率、力学性能、烧蚀性能。结果表明：压力辅助RTM工艺具有可行性与优越性,复合材料孔隙率4.64%,层间剪切强度39.3 MPa,线烧蚀率0.017 mm/s,质量烧蚀率0.053 8 g/s。说明压力辅助RTM工艺适合成型烧蚀防热复合材料。     

基于组合芯模维形传压的复合材料帽型加筋构件固化过程压力分布及成型质量

为改善硅橡胶芯模辅助成型中调型孔工艺窗口过窄，导致复合材料帽型件成型质量对其敏感性过高问题，提出硅橡胶芯模&真空袋气囊组合新方法，并对不同调型孔硅橡胶芯模&真空袋气囊下成型的复合材料帽型件固化过程中压力分布和固化后成型精度、微观结构与力学性能进行了研究。结果表明：未开设调型孔&真空袋气囊，构件内部压力大小波动明显且不均分布，随着孔占比X_S的增大，在X_S=0.40～0.53内，构件内部压力均匀且稳定在所需压力0.6 MPa，同时，构件厚度和型腔高度平均差值仅为0.046 mm和0.40 mm，其三角区域微观结构质量较高，平均拉脱性能和增幅分别为3.42 MPa和23.02%。本文提出的方法具有更宽的调型孔工艺窗口，在复合材料帽型件固化成型领域具备一定应用潜力。     

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。     

复合材料机翼整体成型技术研究

对给定外型与尺寸的整体成型复合材料机翼进行了设计、 制备及力学性能实验研究。采用有限元分析软件, 对空心复合材料机翼进行静力学分析, 得到了承载效率与机翼几何尺寸的关系, 并确定了最优结构尺寸与复合材料纤维铺层厚度。采用石蜡芯模辅助气囊法成型技术, 制备了整体成型复合材料机翼, 并进行了三点弯曲实验测定, 分析了其破坏机制。三点弯曲实验研究发现, 整体成型复合材料机翼的破坏模式为上蒙皮的局部屈曲失效, 屈曲后仍有一定的承载能力。      

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。     

复合材料结构件固化成型工艺参数控制

复合材料在实际应用中具有良好的耐疲劳强度、耐高低温等特性,并且强度高、重量轻,在航天飞行器中应用广泛。和普通金属材料相比,复合材料结构件固化成型工艺便于加工、操作、拆卸和组装,通过合理控制复合材料结构件固化成型工艺,可有效提高结构件质量和使用性能。本文首先对复合材料结构件做了概述,分析了复合材料结构件固化成型工艺。在探讨复合材料结构件固化成型工艺的基础上,研究了其整体固化成型工艺参数控制。     

A comparative study on mechanical properties of sisal-leaf fibre-reinforced polyester composites prepared by resin transfer and compression moulding techniques

Resin transfer moulding (RTM) is a novel technology, which bridges the gap between labour intensive hand lay-up process and capital-intensive compression moulding. The present study investigates the tensile and flexural behaviour of sisal fibre reinforced polyester composites as a function of fibre length and fibre content. The composites were prepared by RTM and compression moulding techniques. The properties obtained for composites fabricated by both RTM and compression moulding were compared. From the studies it was found that mechanical properties increase with increase in fibre loading in both cases. The void content and water absorption properties at varying fibre loading were evaluated and found maximum for the compression moulded composites. To analyse the fracture surface morphology of the composites scanning electron microscopy was also performed. A good correlation between morphological and mechanical properties has been observed. Finally, the Young’s modulus and water absorption properties of the composites fabricated by RTM were compared with theoretical predictions.     

耐350℃ RTM聚酰亚胺树脂及其复合材料性能

以苯乙炔苯酐（4-PEPA）为封端剂,异构联苯四甲酸二酐（α-BPDA）作为二酐单体,通过选择合适的二胺单体及优化配比,研制了耐温等级高于350℃,适用于RTM工艺的聚酰亚胺基体树脂HT-350RTM,选用U3160单向碳纤维织物作为增强体,采用RTM工艺制备了HT-350RTM树脂基复合材料层合板（U3160/HT-350RTM）。结果表明：HT-350RTM树脂最低黏度可达390 mPa·s,在280℃下保持黏度低于1 Pa·s的时间大于2 h,能够满足RTM工艺的要求。经过高温固化后,HT-350RTM树脂的玻璃化转变温度为392℃,热分解温度（分解5%）高达537℃。采用RTM工艺制备的U3160/HT-350RTM复合材料层合板孔隙率仅为0.34%,室温下具有良好的基本力学性能,315℃和350℃下的力学性能保持率均高于60%,能够满足350℃工况下的长期使用要求。     

天然细菌纤维素增强不饱和聚酯树脂复合材料的制备及性能

将天然纤维-细菌纤维素（BC）作为增强材料加入不饱和聚酯树脂（UPR）基体中,采用RTM工艺制备BC/UPR复合材料,并对其力学性能、吸湿性能进行了研究。通过紫外辐照方法探讨了BC/UPR复合材料的降解性能。研究结果表明:通过对细菌纤维素的表面改性,在亲水性的天然纤维和疏水性的高聚物基体之间形成了化学键结合,提高了BC/UPR复合材料的力学性能;BC纤维体积分数的增加也有助于提高力学性能, 当纤维体积分数为20%时,该复合材料拉伸强度最高可达152.9MPa; BC/UPR复合材料的吸湿过程符合Fick定律,吸湿可导致力学性能下降; BC/UPR复合材料吸收光能后,表面含氧官能团数量增加,发生一定程度的光降解。      

RTM快速成型环氧树脂时间-温度-转变图的构建及其碳纤维/环氧树脂复合材料评价

针对自行研制的树脂传递模塑工艺（RTM）快速成型环氧树脂,利用唯象动力学模型、DiBenedetto方程和凝胶模型研究了树脂体系的等温及非等温固化动力学,构建了时间-温度-转变（TTT）的关系图,表明树脂体系兼具较长的适用期与快速固化特性。以此设计RTM快速成型工艺,考察了树脂体系对碳纤维织物的浸润流动行为,并评价了快速成型碳纤维/环氧树脂复合材料的界面力学性能与微观形貌。结果表明,注射温度下树脂体系的浸润填充性良好,RTM快速成型碳纤维/环氧树脂复合材料的力学性能和内部成型质量较好。      

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。     

碳纤维增强羟基磷灰石/环氧树脂复合材料的制备与力学性能

采用树脂传递模塑(RTM)工艺制备了碳纤维增强环氧树脂以及碳纤维增强羟基磷灰石(HA)/环氧树脂两种复合材料，并测试了其力学性能。结果表明，RTM工艺可以基本保证环氧基体均匀浸入碳纤维织物内部。碳纤维增强HA，环氧复合材料的冲击韧性高于碳纤维增强环氧复合材料，而弯曲强度和弯曲模量低于碳纤维增强环氧复合材料。两种复合材料的弯曲强度远高于人体皮质骨，弯曲模量与皮质骨非常接近。动态力学分析(DMA)表明加入HA后，复合材料的贮存模量和内耗降低，玻璃化转变温度升高。