陶瓷基复合材料rtm工艺实验与数值模拟

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1、摘要陶瓷基复合材料具有高强度、高硬度、耐磨损、耐高温和抗腐蚀等优异性能，可用于下一代热结构材料。树脂传递模塑(RTM)工艺不仅成型效率高、表面质量好，而且可用于复杂形状构件的制各。被认为是21世纪复合材料生产领域的主导成型工艺之一。RTM在树脂基复合材料的制备方面己近取得重要进展，但在陶瓷基复合材料的制各方面处于起步阶段。随着陶瓷先驱体的不但发展，陶瓷基复合材料的RTM制备工艺在低成本和精确成型等方面正在显示出巨大的优势，已经引起越来越多的关注。因此，研究树脂在纤维预制体中的渗透行为对发展高性能、低成本碳化硅陶瓷基复合材料的精密

2、成形RTM工艺具有重要意义。本文根据高性能低成本RTM制造技术的发展需求，重点研究了纤维预制体的渗透率，M．3193不饱和聚酯树脂的RTM工艺，并对充模过程进行了计算机模拟。主要研究内容和结果如下：(1)根据达西定律建立了渗透率测量的理论模型，研究了主要工艺参数对渗透特性的影响规律。发现提高充模压力和流动速度可以缩短充模时间，在一定程度上可以提高渗透率，最后通过实验数据计算出了增强体的渗透率。(2)对树脂传递模塑用M一3193不饱和聚酯进行了系统的研究，分析了温度、边缘效应以及SiC纳米粉填料对树脂流动性和材料力学性能的影响。结

3、果表明，该体系在80。C以E存在低于60mPa·S的低粘度平台，满足RTM工艺对树脂粘度的要求；较大的边缘效应导致树腊在预制体内流动不充分，复合材料强度降低；添加SiC填料使材料的硬度提高了30％，而对材料的强度影响不大。通过对预制体进行真空浸渍前处理，提高了复合材料的强度，测得的材料弯曲强度达到345MPa。(3)RTM-PWD软件对RTM工艺充模过程进行了模拟，分析了树脂流动情况以及不同工艺参数下的充模过程，给出了不同时刻的树脂流动前沿曲线，计算网格和终止时刻的压力场分布，确定了排气孔位置，计算结果与实验结果吻合良好。关键词

4、：树脂传递模塑(RTM)，渗透率，M一3193不饱和聚酯，计算机模拟AbstractCeramicmatrixcomposites(CMC)materialsdisplaymanyattractivepropertiessuchashighstrength．highhardness，abrasionresistance，hightemperaturestabilityandanticorrosion．thusCMCmaterialsareconsidertobethenextgenerationadvancedmaterials

5、．ButthewildlyapplicationofCMCmaterialsisrestrictedbythelowefficiencyandhighcostoftheconventionallyfabricationprocess．TheResinTransferModeling(RTM)techniquehashi曲manufactureefficiency,goodsurfacequality,andcarlbeemployedtofabricatethecomponentswithcomplexshapesBecause

6、ofsuchoutstandingproperties，RTMprocessisconsidertObetheleadingformingtechniqueappliedinthecompositematerialfabficationinthe215‘century．Hence，theresearchoftheinfiltrationbehavioroftheresininthefiberperformisimportant，especiallyforthedevelopmentofpreciseformingRTMproce

7、ssforthelowcostandadvancedSiliconcarbidematrixCMCmaterialsmanufacture．AccordingtothedevelopmentdemandsofhighqualityandlowcostRTMmanufacturingtechnology，thepermeabilityofpreform，processabilityofM一3193unsaturatedresinforResinTransferMoldingandcomputersimulationsoffilli

8、ngprocesswereinvestigatedsystemically．(1)RegardingtheRTMfillingprocessastheNewtonfluidthroughfibrousreinforcements，thepermeabilityo