树脂基复合材料无损检测标样制备的研究

《树脂基复合材料无损检测标样制备的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、．．ii：：}：!：．iiii坠。。，!。。l：；；：。；：!。。StandardPreparationofRezine-MatrixCompositesStructureforNondestructiveInspection上海飞机制造有限公司航空制造技术研究所张冬梅刘卫平刘奎于光周晖北京航空航天大学材料科学与工程学院叶金蕊张博明侯进森张冬梅博士．副研究员．上海飞机制造有限飞公司航研所复合材料制造技术中心副主任．主任研发工程师．长期从事复合材料结构的制造工艺研究爰无损检测技术研究。树脂基复合材料l{11

2、：具有高比强、高比模、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、阻尼减震性好、破损安全性好、性能可设计等优点，已发展成为航空航天结构的基本材料。但同时也应该认识到，树脂基复合材料由纤维、基体、界面组成，其微观构造是一个不均匀74航空制造技术·2011年第20期由于在铺层等过程中的人为因素以及工艺质量的不稳定性使得复合材料制件的质量具有一定的随机性，不可避免地会有缺陷产生。因此。对其中缺陷的有效检测，是保证复合材料制件质量的必要手段。和多向异性的的多相体系。在复合材料的复合固化成型过程中，预浸料常常会由于吸湿带有水分或者其本

3、身含有小分子杂质、溶剂等挥发性物质，这些极易导致复合材料中形成孔隙、分层等缺陷。同时，由于在铺层等过程中的人为因素以及工艺质量的不稳定性使得复合材料制件的质量具有一定的随机性，不可避免的会有缺陷产生。因此。对其中缺陷的有效检测，是保证复合材料制件质量的必要手段[I-3]。目前，通常使用超声法、射线法、声发射法等无损检测的方法对复合材料缺陷进行检测⋯。检测过程中，为了设备运行正常和检测结果的准确度．常需要一系列的标准样品。本文针对树脂基复合材料成型过程中最常见的分层、7L隙、夹杂3种缺陷标样的制备进行了研究

4、⋯。试验1试验原材料与仪器设备原材料：预浸料；聚四氟乙烯膜。设备：BX51M金相显微镜．Panametrie5058PR超声波发射接收仪、超声c扫描控制系统；FJG—YB型热压罐。2试验方法(1)等厚层板。·中央夹杂缺陷。设计尺寸为320mmx360mm、厚分别为2mm、4ram、8ram的准各项同性层板。采用直径依次为l2ram、9ram、6mm、4ram、3rnm、2mm，厚度为0．127ram和0．025mm的聚四氟乙烯薄片(PTFE)模拟夹杂缺陷，较薄的聚四氟乙烯片用两层叠放于一起。铺层过程中将“

5、缺陷”预埋在图I所gQ凹巳Q§lI曼sII量工!丝鱼．：ii：业示位置。·边缘分层缺陷。设计尺寸为118mm×270ram、厚为4ram的准各项同性层板。采用钢片模拟边缘分层缺陷。铺层过程中将端部剪成梯形的钢片用脱模布包裹并涂抹脱模剂预埋在零件边缘位置。固化成型之后，将钢片拔出，使用树脂将产生的孔洞边缘密封。形成边缘分层的缺陷。·孔隙缺陷。采用未压实法和粉末法两种方法模拟孑L隙缺陷。未压实法：设计尺寸为200mm×300mm、厚为4ram的准各项同性层板。在整个铺层过程中均不使用真空袋进行预压实，铺层完成

6、后直接热压罐固化，希望未经预压实而形成自然孔隙。粉末法：设计4块尺寸为100ram×150mm、厚为4ram的准各项同性层板，在铺层过程中分别泼洒聚四氟乙烯粉末(PTFE粉末)、三氧化二铝粉末、铜粉、玻璃微球4种粉末，将每种粉末平均分成5份，在铺层过程中每隔3层预浸料使用1份粉末。本试验模拟孔隙率为2％的孔隙缺陷，4种粉末的用量甜(质量)按式(1)进行确定f5-q：击12毋12：卜一●4,9≯9上卜一●一一一●■西6击64,6上——一Q击44,4西4西4：西3击34,3西3：1西2击2击2：．．——●——

7、———1●一————．40。一40．．4040一i。40。40一i一40．(a)“缺陷”在俯视图中的位置厚片厚片，从上表面算起两层薄片两中心层之间第二层与第三层之间两中心层之间：，i＼、j／l上十下半厚片，从下表面算起第二层与第三层之间(h)“缺陷”在厚度方向上的位置图1“缺陷”在层板中的位置∞=100×150×4×2％／p，(1)式中，p为该粉末的密度，单位为一3g．mmO(2)非等厚层板。非等厚层板按图2进行铺放，16层预浸料宽均裁为200ram，长按图2(a)的要求裁剪，且从下至上预浸料方向为准各项

8、同性。图2(a)中黑色粗线段为模拟缺陷在厚度方向中的位置，图2(b)则是不同大小模拟缺陷的分布。仍然采用直径分别为3mm、6ram、9ram，厚0．127mm的聚四氟乙烯薄片。(3)加筋壁板。本试验模拟了T型加筋壁板中的夹杂缺陷，将未固化的T型筋条与经过预固化的蒙皮通过共胶接的方式连接在一起。仍然采用厚0．127ram的聚四氟乙烯薄片模拟缺陷，缺陷位于T型梁两侧与蒙皮的粘接面，均匀排布于T型筋条两侧的蒙皮表面内。标准样品的检测