增刊 先进树脂基复合材料的发展和应用 203 少从而可获得高性能的复合材料等。 熟。主要表现为成形工艺性差,价格贵,性能数据 在热压罐成型过程中,压力和温度是两个主缺乏,使用经验积累不够等。目前正针对这些问 要控制的参数。压力和加压时间能比较准确的控题开展工作,如通过降低树脂粘度达到改善工艺 制。而温度受模具和制件的形状、热压罐内的流 性的目的,发展一些低成本的制造技术,如混编成 场的影响,很难预测和精确控制。从图2在热压 型,在线缠绕及拉挤等,解决制造成本偏高的问 罐不同位置测量的温度曲线可以看到,有时不同 题,一旦上述问题得到有效解决,先进热塑性复合 位置温度差达到50℃。在这种情况下,如果控制材料将会得到广泛的应用 不恰当,会导致复合材料质量差和固化时间偏长。 因此需要根据复合材料的固化特性、构件的结构4结束语 特性和工艺装备的特性,进行固化工艺的优化,以 减少固化周期和提高固化质量。 先进树脂基复合材料以其比强度和比刚度 高、可设计性强、抗疲劳断裂性能好、耐腐蚀、结构 尺寸稳定性好以及便于大面积整体成形的独特优 Tour=122℃ 点在飞机上已经得到了大量的应用。因此早在 1983年人们就预测到2000年飞机的绝大部分结 10 构将釆用复合材料,以及出现全复合材料飞机 然而,到目前为止,这一预测尚未实现,其主要原 因是复合材料的高成本阻障先进树脂基复合材料 技术在航空工业更广泛应用 随着先进树脂基复合材料的性能进一步提高 和使用经验进一步积累,随着复合材料低成本技 0306090121518212427303336394245 术的发展和复合材料成本得到明显的降低,随着 Time/ min 复合材料高效新结构的发展和复合材料应用效能 图2热压罐内不同位置的温度分布 的提高,复合材料在飞机的应用将变得更加广泛, Fig.2 The distrbution of temperture in autoclave 甚至出现全复合材料飞机。 (4)复合材料技术正向着综合化、功能化和智 参考文献 能化方向发展,它的研究和应用往往涉及设计、材1 TIMOTHY G. GUTOWSKI.Adw 料、制造、测试、使用和维护等诸多方面。目前一 anufacturing[ M]. New York: Wiley, 1997 些复合材料新结构和结构/功能一体化复合材料 [2] DANIEL I M, ISHAI O Engineering mechanies of com- 已经开始得到应用。新型格栅结构的刚度和抗冲 posite materials[ M]. Oxford University Press, 1994 击损伤性能明显优于蜂窝夹层结构。采用自动化 [3]SERAFINI TITO T High temperature polymer matrix composites[M]. New Jersey: Noyes DATA Corpor 技术制造格栅结构,其成本也有明显的下降,是 tion, 1987 种在航空、航天和其他军民用领域具有广泛应用 [4]LIN SC, PEARCE ELI M. High performance thermo- 前景的复合材料结构形式。点阵结构能够承受轴 sets[ M]. New York: Hanser Publishers, 1994 向拉伸和压缩、扭转弯曲载荷或者任何复合载荷51陈祥宝等高性能树脂基体[M]北京:化学工业出 形式。由于点阵结构中每一复合材料单元都承担 版社,1999 轴向载荷,因此可以使复合材料本身的强度和刚 [6]STRONG A BRENT. High performance and engineering 度得到极大的发挥 thermoplastic composites[ M]. Basel: Technomic, 1993 (5)先进热塑性树脂基复合材料仍应受到重 [7 MALLICK P K, NEWMAN S Composite materials technology[ M]. New York: Hanser Publishers, 1990 视。热塑性树脂基复合材料韧性好,疲劳强度高, [8] PIRRUNG P. Engineered materials handbook, vol. 1 耐湿热性好,预浸料可以长期存放,可以重复成 ] Composites ASM International, 1987 形、环境污染少等优点。在80年代到90年代初 [9冯莉芳高性能树脂基复合材料的发展近况[].塑料 成为复合材料研究的一个热点。但在ATF战斗 工业,1998(5):10 机上试验结果表明,热塑性复合材料仍然不够成[101 BOWENGE.40thS^ MPE Symp[C].1995,1757 201994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.alLrightsreservedhttp://www.cnki.net增 刊 先进树脂基 复合材料 的发展和应用 少从而可获得 高性 能 的复合材料等 。 在热压罐 成 型 过 程 中 , 压 力 和 温 度是 两个 主 要控制 的参数 。 压力和加压时 间能 比较准确 的控 制 。 而温度受模具和 制 件 的形 状 、 热 压罐 内 的流 场 的影 响 , 很难 预测 和精确控 制 。 从 图 在热 压 罐不 同位置测 量 的温 度 曲线 可 以看到 , 有 时 不 同 位置 温度差达 到 ℃ 。 在 这种 情 况 下 , 如果控 制 不恰 当 , 会导致 复合材料质量差 和 固化 时间偏长 。 因此需 要根据 复合 材料 的 固化特性 、 构件 的结 构 特性 和工艺装备的特性 , 进行 固化工艺 的优化 , 以 减少 固化周期和 提高 固化质量 。 熟 。 主要 表 现为成形 工艺性差 , 价格 贵 , 性 能数据 缺乏 , 使用经 验 积 累不 够等 。 目前 正 针 对 这些 问 题开展工作 , 如通 过 降低树脂 粘度 达 到改善 工艺 性 的 目的 , 发展一些 低成本 的制造技术 , 如混 编成 型 , 在 线 缠 绕 及 拉 挤 等 , 解 决 制 造 成 本 偏 高 的 问 题 , 一旦上述间题得 到有效解 决 , 先进热塑性 复合 材料将会得 到广泛 的应用 。 瑰广舟毕 结束语 先进 树 脂 基 复 合 材 料 以 其 比 强 度 和 比 刚度 高 、 可设计性强 、 抗疲劳断裂性 能好 、 耐腐蚀 、 结构 尺 寸稳 定性好 以及便 于大面 积整体成形 的独 特优 点在 飞 机 上 己 经 得 到 了 大 量 的应 用 。 因此 早 在 年人们就 预测 到 年 飞 机 的绝 大部分 结 构将 采 用 复合材 料 , 以及 出 现 全 复 合 材 料 飞 机 。 然 而 , 到 目前 为止 , 这 一 预测 尚未 实 现 , 其 主要 原 因是 复合材料 的高成本 阻 障先进树脂基复合材料 技术 在航空 工业更广泛应用 。 随着先进树脂基复合材料 的性 能进一步提高 和使用 经验进 一 步积累 , 随着 复合 材 料 低 成 本 技 术 的发展和复合 材 料 成本 得 到 明显 的 降低 , 随着 复合材料高效新结构的发展和 复合材 料应用效能 的提高 , 复合材料在 飞机 的应用将变得更加广泛 , 甚 至 出现全复合 材料飞 机 。 场、一︸耳 一卜 图 热压罐 内不 同位置 的温度 分布 复合材料技术正 向着综合化 、 功能化 和智 能化方 向发展 , 它 的研究和 应用往往涉及设计 、 材 料 、 制造 、 测试 、 使用 和维 护 等诸多 方 面 。 目前 一 些 复合材 料新结构和 结构 功能 一 体 化复合 材料 已 经开始得 到应用 。 新 型格栅结构 的刚度 和抗 冲 击损伤性 能 明显优 于蜂窝夹层 结构 。 采用 自动化 技术制造格栅结构 , 其 成本也有 明显 的下 降 , 是一 种在航空 、 航天 和 其 他军 民用 领域 具 有广泛 应 用 前景的复合材料结构形 式 。 点阵结构能够承受轴 向拉伸和压缩 、 扭转 、 弯 曲载荷 或者任何复合载荷 形式 。 由于点阵结构 中每一 复合材料单元都承担 轴 向载荷 , 因此 可 以 使复合 材料本 身 的强 度 和 刚 度得 到极 大 的发挥 。 先进热 塑性 树脂基 复合材料 仍应 受 到重 视 。 热塑性树脂基复合材料韧性好 , 疲 劳强度 高 , 耐湿 热 性 好 , 预 浸 料 可 以 长 期 存 放 , 可 以重 复 成 形 、 环境 污染 少 等优点 。 在 年代 到 年代初 成为复合材 料研究 的一 个 热 点 。 但 在 战斗 机上试验结果 表 明 , 热塑性 复合 材 料仍然 不 够成 参考 文 献 仁 〕 , , 记 。溢 「 , 〔 〕 , 山 , 仁 〕亚 〕 了、 , 〔 〕 , 八卫 , 〔 , 〕陈祥宝 , 等 高性 能 树脂基 体 「 〕北 京 化 学 工 业 出 版社 , 仁 〕 ‘ 〕 , , 〕 , 〔 」 、 从 , 〕 , 〔 〕 , 〔皿冯莉芳 高性能树脂基 复合材料 的发展 近况【 〕塑料 工业 , 仁 〕 〕 」