复合材料柔性电热膜固化方法与温度分布

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1、2015年9月北京航空航天大学学报September2015第41卷第9期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsVO1．4lNO．9http：／／bhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001—5965．2014．0683复合材料柔性电热膜固化方法与温度分布李金良，顾轶卓，李敏，王绍凯，金超，张佐光(1．北京航空航天大学材料科学与r程学院，北京100191；2．中国电子科技集团公司第五十四研究所，石家庄050081)摘要：为解决大型整体化复合材料构件制备的低成

2、本固化问题，采用真空灌注(VARI)成型工艺制备碳纤维／环氧复合材料层合板，发展了一种柔性电热膜(FEHF)固化方法．考察了电热膜的铺放方式、温度制度对复合材料固化温度分布规律和固化程度的影响．结果表明：电热膜拼接铺覆方法温度均匀性最佳，恒温阶段最大温差为11oC，分别比搭接铺覆和间隔铺覆降低了26．7％和38．9％．增加恒温平台有利于减小升温过程中的复合材料不同位置处的温度差异，但最终的温差和温度分布规律与未增加恒温平台相同．采用电热膜拼接铺覆方法制备了大尺寸整体化碳纤维／环氧复合材料天线反射器蒙皮，玻璃化转变温度达到80℃以上，反射器精度达到0．7mm(r．m．s．)，说明电热膜固化方法

3、可用于大型复合材料构件的制备．关键词：碳纤维复合材料；射电天文；柔性电热膜(FEHF)；真空灌注(VARI)工艺；固化：平方公里阵(SKA)中图分类号：TB332文献标识码：A文章编号：1001—5965(2015)09—1714-08碳纤维复合材料具有质轻、高比强、高比模、了15m口径天线反射器采用挚体化碳纤维复合尺寸稳定、耐腐蚀、可整体成型等优良特性，广泛材料天线面板的设计理念一．设计要求碳纤维应用于航空、航天、电子、船舶、汽车、体育用品等复合材料的玻璃化转变温度达到80，火线反射工业领域．随着对大型化复杂化复合材料构件器的精度达到0．7mm(r．m．s．)．对于这种结构相需求的不断增加

4、，其整体成型的制造优势越发引对复杂的大尺寸部件，如何实现均匀同化是控制起重视．其成型质量的关键，因为固化过程直接影响构件大中型天线反射器面板是天线反射器的关键的变形、表面精度等关键质量指标，而均匀加热是部件，具有典型的小曲率、大直径弧面结构，通常实现均匀固化的前提．由几十块、甚至上千块单块面板构成．这种天传统的复合材料加热设备包括热压罐、模压线一般在条件恶劣的野外环境中使用，安装、维护机、烘箱等，为了满足大型部件的制造需求，往往困难，需要其具有较高的使用可靠性和较长的服需要制造大型加热设备，这也是复合材料部件制役寿命，而复合材料轻质、高强、耐腐蚀的特性正造成本高的主要原因之一．因此，低成本的

5、同好契合这种部件的使用需求，并且整体成型复合化方法成为复合材料制造T业发展的关键技术之材料天线面板可有效减少装配工作量，降低制造一，尤其是不受制件尺寸限制的方法，如电子束同成本，因此正在建设准备阶段的平方公里阵化、红外加热固化、微波固化、碳纤维白电阻加热(SquareKilometerArray，SKA)射电望远镜，提出固化等。。．对于大型的整体化碳纤维复合材料收稿13期：2014-11434；录用日期：2014-12—30；网络出版时间：2015一O1—1915：27网络出版地址：WWWcnki．net／kcms／detail／l1．2625．V．201501191527．003．html

6、基金项目：国家“973”计划(2013CB837900)；国家国际科技合作专项(2012DFB00120)作者简介：李金良(1979一)，男，河北石家庄人，硕士研究生，jinliangli@aliyun．COB通讯作者：顾轶卓(1979一)，男，北京人，副教授，benniegu@buaaedu．cn，研究方向为树脂基复合材料．引用格式：李金良，顾轶卓，李敏，等．复合材料柔性电热膜固化方法与温度分布『JJ北京航空航天大学学报，2015，41f9)：l714—1721LiJL，GuYZ，LiM，eta1．Cunngmethodandtemperaturedistnbutionofcomposit

7、esbasedonflexibleelectricheatingfilmLjj．journalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics．2015．41(9)：1714—1721(inChinese)第9期李金良，等：复合材料柔性电热膜固化方法与温度分布1717图7．图中为图3中0号控温热电偶温度曲线，缩小，达到恒温阶段后，温差值约15℃．温度最高～716为