自动铺放工艺参数对干纤维预成型体工艺性能的影响

刘姝呈^1,2，李林秀²，潘利剑^1,2，宁博³，张家铭¹，岳广全²，刘卫平^2,3

1. 东华大学材料科学与工程学院2. 东华大学民用航空复合材料协同创新中心3. 上海飞机制造有限公司复合材料中心

摘 要：相比于航空航天领域常用的预浸料/热压罐工艺,干纤维自动铺放/液体成型工艺可成型出具有相同的纤维体积含量和力学性能的复合材料,且其成本较低。干纤维束可以通过自动铺丝机在加热和加压工艺条件下铺叠成预成型体,其渗透率、纤维体积含量和压缩特性对成型后的复合材料性能有较大的影响。本文针对自动铺放技术的干纤维丝束,通过调控温度和压力制备了不同层间结构的预成型体,研究了自动铺放工艺参数对预成型体性能的影响。结果表明:在一定的压力下,升高铺放温度,预成型体渗透率降低,厚度减小,抗变形能力增强,纤维体积含量提高,在175℃时可达到58.45%;在一定温度下,当增加铺放压力,预成型体厚度、渗透率、抗变形能力和纤维体积含量有同样的变化趋势,0.2 MPa时,纤维体积含量可达55.39%。这主要与干纤维表面定型剂及导流纤维的物理化学变化有关。

关键词：自动铺放;预成型体;渗透率;压缩特性;纤维体积含量;复合材料;