低成本复合材料技术的新进展(一)

对近年来发展较快的自动铺带技术、树脂转移成形、丝束铺放技术以及电子束固化技术等低成本复合材料技术的进展及其应用现状进行了综合论述。根据美国军民用飞机制造商及其主 承包商提供的信息表明：在先进复合材料结构件的成本组成中，材料占１５％，铺层占２５％，装配占４５％，固化１０％，紧固件５％，由此可以看出铺展及装配的比重占绝大部分。而且，在材料费用中，预浸料废品平均为４０％，占飞行成品的１／３以上，因此，目前的一些低成本复合材料技术的重点放在制备技术的优化上。 在过去３０年，复合材料的研究与开发重点放在材料…     

材料与工艺在"买得起的复合材料"中的作用

"买得起的复合材料"计划的实施将使复合材料得到普遍应用,而材料与工艺是实施该计划的基础和关键.本文介绍了纤维与树脂的合理选用以及渗透成形、纤维铺放和电子束固化技术.     

原位光固化复合材料纤维铺放制造工艺

通过调整紫外光参数和铺放速度参数,制备了相应的NOL环测试件和层合板样件。研究结果表明紫外光原位固化纤维铺放制造工艺是可行的。复合材料具有比强度高、比模量高、抗疲劳性能和耐腐蚀性能优良等优点。随着复合材料的广泛使用,各种高效低成本的制造方法也不断出现。如纤维铺放成型技术、树脂     

美国促进电子束技术在复合材料固化处理中的工业化应用

美国促进电子束技术在复合材料固化处理中的工业化应用美国橡树岭Ｙ—１２工厂的制造技术中心以及圣迪亚国家实验室和１０家工业团体正在合作进行一项投资７百万美元的研究，目的是促进电子束技术在聚合物基复合材料固化工艺中的工业化应用。这项合作研究和发展协议（ＣＲ...     

先进复合材料低成本制造技术的研究进展

介绍了当前几种先进复合材料低成本制造技术:树脂传递模塑、树脂膜熔渗、Scrimp、高能量电子束固化等的成形原理、特点及研究进展情况,特别就有关树脂传递模塑、树脂膜熔渗技术的充填过程的模拟方面的研究工作做了详细的介绍。     

电子束固化树脂基复合材料

介绍了电子束固化技术及其特点、使用设备及相关条件 ,同时对可电子束固化的复合材料与光引发剂及相关工艺做了较详细的论述 ,并指明了该项技术不仅应用于复合材料构件制造 ,而且在复合材料修理领域也具有应用前景     

树脂基复合材料的电子束固化

与普通的热固化方法相比,树脂基复合材料的电子束固化是一种成本有效的固化方法。本文简要介绍电子束可固化树脂、设备发展和这种方法的优点及它在航空航天复合材料结构上的应用状况。     

先进树脂基复合材料固化过程的铺放缺陷演变规律研究

以纤维皱曲此类典型铺放缺陷为研究对象,研究了预浸料-热压罐工艺过程中复合材料铺放缺陷的演变规律,并对其固化后成形质量及力学性能进行对比分析。研究表明:较短预浸料铺贴及适中的固化压力,有利于提高固化过程中纤维顺应性及试件平整性,可有效弱化纤维皱曲此类铺放缺陷;本实验条件下,70mm复合材料试片在0.4 MPa固化压力下对铺放缺陷的改善效果相对最显著,固化后试片可获得相对较高的力学性能。     

碳纤维复合材料界面性能研究

针对碳纤维复合材料中普遍存在的界面问题，首先研究了碳纤维表面改性对其复合材料界面性能的影响。采用电化学方法和γ射线辐照技术对碳纤维进行表面改性处理，通过处理前后纤维性质及其复合材料界面性能的分析，阐明了纤维表面改性对复合材料界面性能影响规律。同时，研究了电子束固化技术中存在的弱界面问题，通过对电子束固化机理的研究发现增强体表面化学成分对固化过程影响较大，合理的偶联剂选择可以使电子束固化复合材料界面粘合性能得到提高。此外，研究了碳纤维超声连续处理，通过对树脂基体和碳纤维表面性质的分析，说明超声处理可有效地改善复合材料界面性能。     

薄壁曲面复合材料层合板成型工艺参数与形面精度影响规律

为了得到高形面精度复合材料层合板适用的成型工艺控制方法，本文针对典型的Φ500 mm直径曲面球冠结构复合材料层合板，设计了6组不同工艺参数的成型对比实验，分析出边缘效应、铺放方式、固化温度等参数对层合板固化变形量的影响规律。研究表明，增加碳纤维模量和降低预浸料单层厚度可提高层合板形面精度；层合板铺放尺寸超过直径的5%可降低边缘效应的影响；自动铺丝技术铺放质量一致性高，手工铺层可以制造出高形面精度的层合板，但相对发生概率低；降低层合板固化温度和降温速率能够有效地提高层合板的形面精度。实验结论对复合材料高精度成型具有一定的指导意义。     

可电子束固化的环氧树脂

可电子束固化的环氧树脂美国能源部的橡树岭制造技术中心与１０个工业部门合作进行一项开发研究，将环氧树脂进行成分上的改进，可以在中等温度下用电子束进行快速固化。现行环氧树脂固化温度为１２０～１７５Ｃ，耗能大、工装成本高，而电子束固化在低温、室温或高温下在...     

复合材料自动铺放工艺技术研究现状

在论述复合材料成型自动化技术的基础上,阐述了自动铺放技术的发展历程及在航空航天领域的应用现状,并着重分别从预浸料体系、成型工艺和固化(固结)技术3个方面论述国内外自动铺放工艺技术的研究现状,分析了国内自动铺放工艺技术的发展趋势。     

高性能热塑性复合材料在直升机结构上的应用与展望

高性能热塑性复合材料具有高韧性、优异的抗冲击损伤性能及较佳的抗疲劳性能,特别适用于以起落架、尾段、桨毂中央件及传动轴等为代表的直升机高损伤阻抗、高抗疲劳及弹击损伤容限设计需求特定结构部位。高性能热塑性复合材料在国外直升机上的应用正从实现关键层板结构部位全面应用拓展至复合材料夹层结构部位,并大量采用原位自动纤维铺放(automated fiber placement,AFP)等自动化、低成本制造技术和虚拟实验等低成本验证技术,受限于国产热塑性复合材料技术成熟度较低和新研复合材料体系传统积木式方法应用验证的高昂成本及漫长周期,国内直升机热塑性复合材料应用尚处于起步阶段,未来需要重点解决国产热塑性复合材料的性能稳定性及一致性以及在此基础之上的低成本自动化制造工艺、配套低密度耐高温芯材及高效率高置信度虚拟认证技术。     

聚合物的辐射固化

论述了低成本树脂复合材料制造技术之一——电子辅助固化工艺的新动向。该复合材料固化成形技术与传统的热压罐工艺相比，固化周期短，固化温度低，工装设备要求简单，且不受复合材料构件形状和尺寸的制约，也不受构件厚度的影响，并且能够进行连续固化成形，便于实现机械化连续生产，可以大幅度降低复合材料制造成本。目前由该方法制造的树脂基复合材料构件已经用于飞机次承力构件。     

飞机复合材料修理中固化技术的探讨

对飞机复合材料固化工艺中热固化、微波固化、电子束固化、紫外光固化等技术的机理和研究现状进行了分析对比。     

航空用热压罐外固化预浸料复合材料的应用

目前,适合航空结构件的热压罐外固化预浸料用树脂体系只限于中温使用的环氧树脂体系。ACG公司正在开发高温使用环氧树脂体系和双马树脂体系EF5710,且已具备OoA体系的理想黏度和反应活性。可以预见的是,今后10年对于热压罐外预浸料将会是一个激动人心的时期,环氧、双马和苯并恶嗪等耐高温树脂体系都将得到开发。另外,作为复合材料低成本技术的一部分,热压罐外固化预浸料的自动铺放技术将在未来得到大力发展。     

纤维自动铺放工艺制备单向罐外固化复合材料的拉-拉疲劳性能

纤维自动铺放工艺（AFP）制备罐外固化（OOA）复合材料中难以避免出现铺放缺陷如缝隙（Gaps）,影响复合材料的力学和疲劳性能。选取罐外固化预浸料IM7/CYCOM5320-1,采用自动铺放工艺制备正常（NDS）和预置缺陷（DS）复合材料,探讨了铺放缺陷对0°单向罐外固化复合材料拉-拉疲劳性能的影响,建立了疲劳寿命和剩余强度衰减模型。结果表明,相比于NDS罐外固化复合材料,DS的静态拉伸强度降低5.90%,拉伸模量降低6.54%;NDS和DS复合材料的疲劳寿命均随疲劳载荷的增大而减少,DS的疲劳寿命一直低于NDS;随着疲劳载荷的增加,二者的疲劳寿命相差越大,铺放缺陷的影响也越来越明显;NDS和DS复合材料在拉-拉疲劳测试前期的力学强度均维持平稳状态,达到一定疲劳周数后力学强度明显下降;应力水平越高,铺放缺陷对罐外固化复合材料的剩余强度影响越明显,而不同应力比下,缺陷对剩余强度的影响一致。     

采用高能电子束固化复合材料

采用高能电子束（ＨＥＥＢ）固化纤维加强聚合物复合材料,这种先进的方法为制造各种军用和军民两用产品,包括复合材料装甲车辆和汽车构件提供了很高的效益。ＨＥＥＢ固化大大减少了横向连接聚合物基的时间,增加了复合材料拉伸强度。这种工艺使固化在常温下具有高生产率和加工灵活性。电子束固化还能加工出更坚固均匀的复合材料,减少了孔隙,降低了应力集中采用高能电子束固化复合材料     

纤维铺放设备中丝束增减控制方法及其比较

纤维铺放技术是实现复合材料"低成本"制造的重要手段之一,同时也是近年来发展最快、最有效的先进制造技术.铺放设备的丝束铺放工作主要由铺放头完成,因此丝束增减控制是铺放控制系统研究的重点.通过分析铺放头结构、铺放控制系统结构、单路丝束的工作循环和丝束在重送、切断、铺放状态下夹紧模块、重送模块、切断模块的工作情况,总结出丝束...     

电子束与X射线固化复合材料法

电子束与Ｘ射线固化复合材料法法国１９９１年建造了一家加工厂，以检验电子束与Ｘ射线用于复合材料固化的可行性。当时这两种方法加速了复合材料固化进程，并且避免了高温导致的材料变形。在保存期长达一年多的树脂固化处理方面，它们也有其可行之处。经过４年的工作，用...