碳纤维复合材料编织-针刺预制体成形质量研究

编织-针刺复合成形技术可实现大厚度回转形复合材料预制体一体化成形。为研究编织-针刺复合材料预制体成形质量,试制了不同K数纱线、编织角度的编织-针刺预制体以及作为对照组的机织-针刺预制体。考虑背面针刺纤维束形貌以及基布损伤提出通过用预制体纤维束细长率χ_(f)定量表征针刺纤维束形貌。结合实际针刺预制体剥离曲线的变化特点,采用有效剥离曲线内所有波峰和波谷的平均值来对层间剥离强力进行描述。结果表明,试样纱线K数为6K时,编织-针刺预制体平均细长率相较机织-针刺预制体提升7.2%,编织-针刺预制体纤维束形貌更理想。当纱线K数由6增加至12时,机织-针刺预制体背面纤维束平均细长率提升了78.9%,编织-针刺预制体却减少了30.6%,其原因在于编织-针刺预制体刺针作用位置处纱线被挤开,增大了纤维束投影面积。编织-针刺预制体在层间剥离强力指标方面优势显著,各试样相较机织-针刺预制体提升38.0%以上,12K纱线编织-针刺预制体层间剥离强力比6K纱线大78.3%,且随着编织角由30°增加至60°,编织-针刺预制体平均剥离强力减少46.6%。