大厚度织物液相浸渍工艺研究

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1、制造技术研究2012年8月第4期碳纤维复合材料残余应力消除方法探讨吴杰肖正航（北京空间机电研究所，北京100076）摘要：分析了碳纤维复合材料产品在实际生产过程中发生的变形问题，指出产品的变形是由于材料中存在残余应力而引起的。为了提高碳纤维复合材料产品的精度及稳定性，促进其在空间遥感器上的应用，对消除该材料残余应力的方法进行了探讨，提出了可采用振动时效的方法来消除碳纤维复合材料中的残余应力。关键词：碳纤维复合材料；残余应力；振动时效DiscussiononCarbonFiberCompositeResidualStressReli

2、efWuJieXiaoZhenghang（BeijingInstituteofSpaceMechanicsandElectricity,Beijing100076）Abstract：Thispaperconsidersthatdeformationofthecarbonfibercompositeisinducedbyresidualstress,anddiscussesmethodsofresidualstressrelief.Itisproposedthatvibratorystressreliefcanbeusedforre

3、lievingresidualstressincarbonfibercomposite.Keywords：carbonfibercomposite；residualstress；vibratorystressrelief1引言在实际生产中发现，成型后的碳纤维复合材料产品在放置一段时间或经过某些处理（如真空镀钛、放碳纤维增强环氧树脂基复合材料，综合了碳纤维气处理）后会发生变形，导致尺寸和形位精度不合格。与环氧树脂两者的特点，具有低密度、高比强、高比如某型号相机安装支架，由各碳纤维零件经胶接组装模、耐蚀、耐磨、耐热、耐疲劳、抗蠕变、自

4、润滑、完成后，通过研磨、铣削等手段保证了其尺寸及形位吸能抗振和热胀系数小等诸多优异特性，在各类航天公差。但在存放一段时间后，支架整体发生变形导致[1，2]航空飞行器结构上得到了广泛的应用。形位公差超差，如平面度由0.05变为0.12。随着空间光学遥感器的不断发展，对其结构的轻对空间光学遥感器来说，各光学元件间的尺寸精量化、高效能化提出了越来越高的要求，而在遥感器度及稳定性要求很高，其结构件本身应达到较高的精结构中大量应用复合材料是遥感器结构减重的最有度，并且其尺寸稳定性必须得以保证，这样才能够确效方法之一，也是遥感器发展的必然趋势

5、。碳纤维复保产品的最终使用状态。如为减轻整机重量，使结构合材料（本文中的碳纤维复合材料特指碳纤维增强环设计更加合理，各光学元件间的连接常常采用桁架式氧树脂基复合材料）的各种优异特性能够有效地适应结构，尤其对于轻型大视场遥感器，桁架式支撑结构遥感器高结构效率的要求，目前已开始逐步应用于空的尺寸稳定性更加重要，它关系到遥感器整机结构中[3]间光学遥感器结构中，并且呈现出不断增长的趋势。各光学镜头间的相对位置精度，对遥感器的最终成像质量具有直接影响[4]。而碳纤维复合材料所具有的优2碳纤维复合材料在空间遥感器结构件应用中的尺异性能，使其

6、成为制造此类航天光学遥感器结构件的寸稳定性分析理想材料，但碳纤维复材产品的这种变形对它的应用推广与发展产生了严重的不良影响，需要对其进行分2.1尺寸稳定性问题作者简介：吴杰（1980-），工程师，材料加工工程专业；研究方向：机制工艺工作。收稿日期：2012-05-0438制造技术研究航天制造技术析研究，并找出解决的方法。加剧，从而恢复到平衡状态，使得晶格畸变减少。另2.2问题分析一种方法则是使金属材料中处于弹性应力状态的部复合材料由两种或多种材料复合而成，其制造方分发生塑性屈服，将残余应变释放出来，减少材料内[8]法一般为高温固化

7、，因此在材料成型后必然会经历由部存在的弹性应变量，从而减少残余应力。金属材高温降至室温的过程。对碳纤维复合材料而言，在这料减小、消除残余应力的常用方法有自然时效、热时个过程中，由于其内部组分间热物理特性不匹配，其效、振动时效几种。但自然时效耗时长、效率低、工[9]中碳纤维热膨胀系数小，约等于0甚至为负值，而常件堆放场地大，应用受到诸多限制。用的环氧树脂热膨胀系数在玻璃态转化温度Tg以下金属材料热时效，即去应力退火，是把金属工件-6-6约为39×10/℃，在Tg以上为100×10/℃，因此在加热到共析温度以下的某一温度，然后保温一段

8、时[5]温度变化过程中必然会在材料内部形成残余应力。间，再缓慢冷却至室温，从而消除材料内部的残余应残余应力是指物体在没有外部因素作用时，存在力，使工件的几何尺寸获得稳定。去应力退火的加热于物体内部并且保持平衡状态的应力，它的存在状态温度应根据不同金