不同自動鋪絲工藝參數(shù)對T800級碳纖維/環(huán)氧復(fù)合材料孔隙率的影響研究*

劉鈞天，陳 萍，閆 超，肖 鵬

（中國商飛上海飛機(jī)制造有限公司，上海 200436）

碳纖維復(fù)合材料由于其高比強(qiáng)度、高比模量、抗疲勞、抗腐蝕等特性，廣泛應(yīng)用于民用航空領(lǐng)域[1–2]。而隨著復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的大型化及復(fù)雜化，手工鋪疊及自動鋪帶工藝已不能滿足機(jī)身等復(fù)雜零件的制造，由自動鋪絲工藝制造的零件占比在逐步增加[3–4]。

但復(fù)合材料的制造過程中容易形成孔隙等微觀缺陷，直接影響到復(fù)合材料的使用性能。石林[4]的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，孔隙率在0～5%范圍內(nèi)，每增加1%，層間剪切強(qiáng)度下降約7%，彎曲強(qiáng)度下降約10%。因此民用航空領(lǐng)域?qū)?fù)合材料結(jié)構(gòu)件孔隙率的要求很高，體積百分比不能超過2%。測定復(fù)合材料孔隙率的方法主要有阿基米德密度法、樹脂酸蝕法、顯微照相法、無損檢測法等，其中超聲檢測是檢測復(fù)合材料缺陷最常用的方法之一，該方法便捷且準(zhǔn)確[5–11]。目前波音、空客等公司也均采用超聲C掃描進(jìn)行復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的孔隙率測定[12–14]。

影響孔隙缺陷形成的工藝參數(shù)較多，在工程上，探究各項(xiàng)參數(shù)對復(fù)合材料孔隙率的影響意義重大，但目前該方面的研究較少。本文主要采用自動鋪絲工藝制備試驗(yàn)層板，探究固化壓力、層板厚度及尺寸、自動鋪絲壓緊力等各項(xiàng)參數(shù)對孔隙率及孔隙分布的影響，并采用超聲C 掃描判斷復(fù)合材料層板孔隙率區(qū)間，為自動鋪絲工藝制造復(fù)合材料結(jié)構(gòu)零件提供參考。

1 試驗(yàn)材料及方法

1.1 層板制備

本試驗(yàn)原材料采用T800 級碳纖維/環(huán)氧樹脂預(yù)浸料，單根絲束寬度為6.35 mm，同時(shí)鋪放16 絲束；……