干纤维自动铺放液体成型复合材料技术的研究进展

干纤维自动铺放液体成型复合材料技术是将自动铺放技术和液态成型技术结合,可同时实现先进复合材料的高韧化、自动化和低成本化,是复合材料扩大应用的重点发展方向之一。首先介绍了干纤维自动铺放液体成型复合材料技术的起源,然后分析了国外成熟的干纤维自动铺放材料的组成、性能和制备方法,归纳总结了国外干纤维自动铺放液体成型复合材料构件验证和应用情况,最后简单介绍了国内干纤维自动铺放液体成型复合材料技术现状,以期推动国内干纤维自动铺放液体成型技术的发展和应用。

干纤维自动铺放参数对复合材料剪切性能的影响

为了研究自动铺放过程中干纤维工艺参数对复合材料剪切性能的影响,分析了不同干纤维铺放工艺参数对层合板样件层间剪切性能的影响.结果表明:在给定参数范围内,丝束张力对剪切性能的影响最大;随着丝束张力的增大,纤维展平效果得到提升,剪切性能增强;而随着丝束张力的继续增加,纤维断裂几率增大,剪切性能降低.结合正交试验L9(3^(3))方法确定优选的铺放工艺参数为:丝束张力4 N,压紧力200 N,铺放速度100 mm/s,此时复合材料试件的剪切性能得到明显提升.

国内外复合材料工艺设备发展述评之四——自动铺放成型

本文分析了自动铺放成型工艺所用设备的发展历程,指出其优缺点,并对今后发展提出建议。

干纤维自动铺放-液体成型技术进展研究

相较于传统预浸料预制体需要热压罐固化,干纤维自动铺放结合液体成型技术可以实现非热压罐制造复合材料,从而降低制造成本、缩短制造周期。本研究针对干纤维自动铺放-液体成型技术,从干纤维铺放材料、干纤维自动铺放设备以及干纤维自动铺放工艺技术进展三个方面进行概述,并对其未来在船舶领域的应用进行展望。

热塑性定型剂对干铺丝-RTM工艺及力学性能影响

为了研究热塑性定型剂的添加对干铺丝-树脂传递模塑(RTM)工艺的影响,采用PA-6作为热塑性定型剂,通过T-剥离确定定型剂的质量分数,结合试验和工艺仿真,研究了定型剂对预制体面内渗透率的影响,并对其充模过程进行工艺仿真和分析,在此基础上研究了定型剂对环氧复合材料制品层间性能及韧性的影响。渗透率试验和仿真结果表明:加入定型剂后,纤维预制体的沿纤维和垂直纤维的面内渗透率分别降低了55.5%和52.0%;工艺仿真结果与试验结果一致,不同渗透长度下的注胶时间偏差均小于10%。力学性能试验结果表明:加入热塑性定型剂可显著提升环氧树脂复合材料的韧性,Ⅰ型和Ⅱ型层间断裂韧性分别提高了89.3%和54.1%,冲击韧性提高了18.7%,复合材料的层间剪切强度降低了23.6%。

用于航空复合材料的自动铺丝干纤维层间粘结性能

为了保证干纤维预成型体的层间良好贴覆,分别对一种成熟应用于航空级主承力构件的干纤维自动铺放材料和一种研发级材料进行层间粘结性研究。采用热压工艺模拟自动铺丝过程,通过T型剥离和多种表征方法测试干纤维层间粘结力、表面性能和定型剂扩展,比较两种干纤维的层间粘结力,并研究其层间粘结机制。研究发现:成熟干纤维的层间粘结力在一定范围内远大于研发干纤维,二者均显著受到层压温度、层压时间及协同作用的影响,但最显著的影响因素不同;干纤维层间粘结机制与干纤维表面性能、定型剂性能及受热扩展过程有关,推测成熟干纤维的较高层间粘结力与定型剂的交联有关;此外,通过自动铺放工艺的验证,在一定层压时间范围内,采用热压工艺代替自动铺丝进行干纤维层间粘结性的评价具有良好可靠性;最后,干纤维表面涂覆热塑性增韧材料后,层间粘结力大幅下降。通过对材料和工艺的研究,本文为干纤维自动铺丝工艺的优化提供了数据及理论支持。