第6期 陈祥宝等:先进树脂基复合材料技术发展及应用现状 Automatic fiber placement Middle Very high 图10B787复合材料前机身 图8不同铺放技术的生产效率比较 Fe 10 B787 cam pas ite foward useage Fgl 8 The camp arisan of produc ng e ffc iency w th diferent prep reg layup or fber phang techn ques 铺带设备,目前相当于国外第3代铺带机的自动铺带设 备(图9)已经开始调试试用。北京航空材料研究院在预 浸带铺带适宜性方面开展了研究工作,建立了预浸带粘 性和可铺性的关系,正以歼击机和大型无人机机翼为应 用对象开展复合材料铺带技术研究,可以预期在大型飞 机和新型歼击机复合材料构件硏制中自动铺带技术将得 到应用 图11F·35复合材料进气道 Fig 11 F-35 cam posite duct skins 题。美国在20世纪末实施了多个低成本复合材料研究 发展计划,主要包括:低成本复合材料设计和制造、低 成本复合材料工艺、先进复合材料技术、低成本复合材 料、经济可承受复合材料技术计划,其中低温固化复合 材料技术是一项重要研究内容。复合材料的低温固化技 术通常指固化温度小于100e,可以自由状态下进行高 温后处理的复合材料技术。复合材料低温固化技术可以 图9复合材料自动铺带设备 大大降低主要由昂贵的成型模具、高能耗设备和高性能 Fgl9 An autonatic tape by machne 工艺辅料等带来的高费用。此外,低温固化复合材料构 件的尺寸精度高、固化残余应力低,适于制备复杂形状 纤维自动铺放技术是在自动铺带+纤维缠绕基础上的大型复合材料构件。 发展起来的。纤维自动铺放技术特别适于制造形状复杂 低温固化高性能复合材料技术研究始于上世纪 的零件,具有制造效率高、材料利用率高、零件质量年代,ACG( A dvanced Campos ites Group)研制了LM10 好、生产成本低、可整体成形复杂形状复合材料构件等和LM40系列低温固化高性能复合材料,并应用于ⅹ 特点。纤维自动铺放技术于上世纪90年度末应用于机34复合材料机翼等航空复合材料构件1。 H excel 身(图10)、进气道(图11)、后压力框以及发动机短舱和M公司在美国空军材料实验室资助下进一步发展了 等复合材料构件的制造。 低温真空压力固化树脂体系46-1639-07HX 4新型树脂基复合材料技术 1567和PR-37122,主要用于复合材料结构修补 Cytec公司发展了60~70e真空压力固化的树脂体系 411低温固化复合材料技术 Cycamx5215获得了低孔隙率且性能优良的复合材 先进树脂基复合材料成本过高已经成为扩大应用的料到。北京航空材料研究院通过合成固化温度 瓶颈,复合材料低成本技术是当前研究的一个热点问(80e)下高活性、室温存贮下低活性的新型潜伏性固第 6期 陈祥宝等: 先进树脂基复合材料技术发展及应用现状 图 8 不同铺放技术的生产效率比较 F ig1 8 Th e comp arison of p roduc ing efficiency w ith d ifferent p rep reg lay2up or fiber p lacing techn iques 铺带设备, 目前相当于国外第 3代铺带机的自动铺带设 备 (图 9 )已经开始调试试用。北京航空材料研究院在预 浸带铺带适宜性方面开展了研究工作, 建立了预浸带粘 性和可铺性的关系, 正以歼击机和大型无人机机翼为应 用对象开展复合材料铺带技术研究, 可以预期在大型飞 机和新型歼击机复合材料构件研制中自动铺带技术将得 到应用。 图 9 复合材料自动铺带设备 F ig1 9 An automatic tape lay2upmach in e 纤维自动铺放技术是在自动铺带 + 纤维缠绕基础上 发展起来的。纤维自动铺放技术特别适于制造形状复杂 的零件, 具有制造效率高、材料利用率高、零件质量 好、生产成本低、可整体成形复杂形状复合材料构件等 特点。纤维自动铺放技术于上世纪 90年度末应用于机 身 (图 10)、进气道(图 11 )、后压力框以及发动机短舱 等复合材料构件的制造 [ 26]。 4 新型树脂基复合材料技术 411 低温固化复合材料技术 先进树脂基复合材料成本过高已经成为扩大应用的 瓶颈, 复合材料低成本技术是当前研究的一个热点问 图 10 B787复合材料前机身 F ig1 10 B787 composite forward fu selage 图 11 F- 35复合材料进气道 Fig1 11 F- 35 composite duct sk in s 题。美国在 20世纪末实施了多个低成本复合材料研究 发展计划, 主要包括: 低成本复合材料设计和制造、低 成本复合材料工艺、先进复合材料技术、低成本复合材 料、经济可承受复合材料技术计划, 其中低温固化复合 材料技术是一项重要研究内容。复合材料的低温固化技 术通常指固化温度小于 100 e , 可以自由状态下进行高 温后处理的复合材料技术。复合材料低温固化技术可以 大大降低主要由昂贵的成型模具、高能耗设备和高性能 工艺辅料等带来的高费用。此外, 低温固化复合材料构 件的尺寸精度高、固化残余应力低, 适于制备复杂形状 的大型复合材料构件。 低温固化高性能复合材料技术研究始于上世纪 90 年代, ACG (Advanced Composites Group)研制了 LTM 10 和 LTM40系列低温固化高性能复合材料, 并应用于 X - 34复合材料机翼等航空复合材料构件 [ 27- 28]。H excel 和 3M 公司在美国空军材料实验室资助下进一步发展了 低温真空压力固化树脂体系 46 - 1, 639 - 07, HX - 1567和 PR - 377 [ 27- 29] , 主要用于复合材料结构修补, Cytec公司发展了 60~ 70 e 真空压力固化的树脂体系 CycomX5215, 获得了低孔隙率且性能优良的复合材 料 [ 30- 31]。北京航空材 料研究 院通过 合成 固化温 度 ( 80 e )下高活性、室温存贮下低活性的新型潜伏性固 7