纤维复合材料 Na.27 2011年6月 FIBER COMPOSITES Jun.,2011 树脂基复合材料成型工艺的发展 何亚飞,矫维成2,杨帆2,刘文博3,王荣国2 (1.哈尔滨工业大学实验学院,哈尔滨150001)(2哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所,哈尔滨150001) (3.哈尔滨工业大学材料学院,哈尔滨15000) 摘要随着复合材料工业的迅速发展,传统的复合材料成型工艺日臻完善,新的成型方法不断涌现。本文通过 梳理接触低压成型工艺、拉挤成型工艺、模压成型工艺、缠绕成型工艺、铺放成型工艺、RTM成型工艺这几种先进树 脂基复合材料成型工艺的发展历程,分析发展过程中的关键技术,来硏究先进复合材料成型工艺的演变,从而探讨 未来树脂基复合材料成型工艺的发展方向 关键词树脂基复合材料成型工艺;接触低压成型工艺;拉挤成型工艺;模压成型工艺:缠绕成型工艺;铺放成型工 艺;RTM成型工艺 The Development of Polymer Composites Forming Process HE Yafei, JIAO Weicheng, YANG Fan, LIU Wenbo, WANG rongguo (1. School of honors, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China) (2. Center for Composites Materials, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China) (3. School of Materials Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China ABSTRACT With the rapid development of composites industry, the traditional composites forming processes have been oved, and the new forming processes are spring up. This paper reviews the development of some advanced polymer rocess, filament winding forming process, windrowing forming process, and RTM forming process, analyzes the key tech- ology of the development, studies the evolution of advanced forming process, and discusses the development direction of polymer composites forming process in the future KEYWORDS polymer composites forming process; contact low pressure forming process; pultrusion forming process lding forming process; filament windrowing for RTM forming process 1引言 和条件。随着复合材料应用领域的拓宽,复合材料 材料是人类一切生产和生活水平提高的物质基 工业得到迅速发展,其传统的成型工艺日臻完善,新 的成型方法不断涌现。本文拟通过梳理几种先进树 础,是人类社会进步的里程碑。纵观历史,人类社会 脂基复合材料的工艺发展历程,分析发展过程中的 几次大的进步都伴随着材料工业的革命。复合材料 是指由两种以上材料通过一定的工艺加工而成的新 关键技术,来探讨先进复合材料成型工艺的演化对 型材料,它与金属、高聚物、陶瓷并称为四大材料。 复合材料工业发展的影响。 今天,一个国家或地区的复合材料工业水平,已成为2复合材料成型工艺简述 衡量其科技与经济实力的标志之一。先进复合材料 具有比强度、比模量高、耐疲劳、热性能优越、各向异 复合材料工艺的关键是在满足制品形状,尺寸 性和可设计性等优点,这类材料自20世纪40年代及表面质量的前提下,使增强材料能按预定方向均 问世以来,很快获得广泛应用,成为航空航天三大材匀铺设,并尽量减少其性能下降,使基体材料充分完 料之一。随着其材料性能和制造技术的不断改进,成固化反应,通过界面与增强材料良好结合,排出挥 这种材料必将在航空航天、交通运输、机械化工、体发的气体,减少制品的空隙率。同时,还应考虑操作 育及医疗器械等各个领域发挥巨大的作用。 方便和对操作人员的健康影响。所选择的设备和工 复合材料成型工艺是复合材料工业的发展基础艺过程应与制品的批量相适应,使单件制品的平均 基金项目:国家自然科学基金(90916008)资助项目 o1994-2012ChinaAcademicjOurnalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net第 2 期 纤 维 复 合 材 料 No. 2 7 2011 年 6 月 FIBER COMPOSITES Jun． ，2011 基金项目: 国家自然科学基金( 90916008) 资助项目 树脂基复合材料成型工艺的发展 何亚飞1 ，矫维成2 ，杨 帆2 ，刘文博3 ，王荣国2 ( 1． 哈尔滨工业大学实验学院，哈尔滨 150001) ( 2． 哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所，哈尔滨 150001) ( 3． 哈尔滨工业大学材料学院，哈尔滨 150001) 摘 要 随着复合材料工业的迅速发展，传统的复合材料成型工艺日臻完善，新的成型方法不断涌现。本文通过 梳理接触低压成型工艺、拉挤成型工艺、模压成型工艺、缠绕成型工艺、铺放成型工艺、RTM 成型工艺这几种先进树 脂基复合材料成型工艺的发展历程，分析发展过程中的关键技术，来研究先进复合材料成型工艺的演变，从而探讨 未来树脂基复合材料成型工艺的发展方向。 关键词 树脂基复合材料成型工艺; 接触低压成型工艺; 拉挤成型工艺; 模压成型工艺; 缠绕成型工艺; 铺放成型工 艺; RTM 成型工艺 The Development of Polymer Composites Forming Process HE Yafei 1 ，JIAO Weicheng 2 ，YANG Fan2 ，LIU Wenbo 3 ，WANG Rongguo 2 ( 1． School of honors，Harbin Institute of Technology，Harbin 150001，China) ( 2． Center for Composites Materials，Harbin Institute of Technology，Harbin 150001，China) ( 3． School of Materials Science and Engineering，Harbin Institute of Technology，Harbin 150001，China ) ABSTRACT With the rapid development of composites industry，the traditional composites forming processes have been improved，and the new forming processes are spring up． This paper reviews the development of some advanced polymer composites forming processes，such as contact low pressure forming process，pultrusion forming process，molding forming process，filament winding forming process，windrowing forming process，and RTM forming process，analyzes the key tech￾nology of the development，studies the evolution of advanced forming process，and discusses the development direction of polymer composites forming process in the future． KEYWORDS polymer composites forming process; contact low pressure forming process; pultrusion forming process; molding forming process; filament winding forming process; windrowing forming process; RTM forming process 1 引 言 材料是人类一切生产和生活水平提高的物质基 础，是人类社会进步的里程碑。纵观历史，人类社会 几次大的进步都伴随着材料工业的革命。复合材料 是指由两种以上材料通过一定的工艺加工而成的新 型材料，它与金属、高聚物、陶瓷并称为四大材料。 今天，一个国家或地区的复合材料工业水平，已成为 衡量其科技与经济实力的标志之一。先进复合材料 具有比强度、比模量高、耐疲劳、热性能优越、各向异 性和可设计性等优点，这类材料自 20 世纪 40 年代 问世以来，很快获得广泛应用，成为航空航天三大材 料之一。随着其材料性能和制造技术的不断改进， 这种材料必将在航空航天、交通运输、机械化工、体 育及医疗器械等各个领域发挥巨大的作用。 复合材料成型工艺是复合材料工业的发展基础 和条件。随着复合材料应用领域的拓宽，复合材料 工业得到迅速发展，其传统的成型工艺日臻完善，新 的成型方法不断涌现。本文拟通过梳理几种先进树 脂基复合材料的工艺发展历程，分析发展过程中的 关键技术，来探讨先进复合材料成型工艺的演化对 复合材料工业发展的影响。 2 复合材料成型工艺简述 复合材料工艺的关键是在满足制品形状，尺寸 及表面质量的前提下，使增强材料能按预定方向均 匀铺设，并尽量减少其性能下降，使基体材料充分完 成固化反应，通过界面与增强材料良好结合，排出挥 发的气体，减少制品的空隙率。同时，还应考虑操作 方便和对操作人员的健康影响。所选择的设备和工 艺过程应与制品的批量相适应，使单件制品的平均