通過對RTM成型復(fù)合材料制件及其預(yù)成型體進(jìn)行解剖,并采用光學(xué)顯微鏡及掃描電鏡對制件缺陷及預(yù)成型體表征,結(jié)果顯示預(yù)成型體中定型荊富集的鋪層與缺陷位置一致;并分析了缺陷表觀形貌,闡述了缺陷形成原因。
樹脂傳遞模塑成型(RTM)自20世紀(jì)五六十年代用于制備樹脂基復(fù)合材料以來,如今已成為其主要制備工藝之一。相比其他復(fù)合材料制備方法,RTM成型復(fù)雜復(fù)合材料制件具有顯著降低成本的優(yōu)點(diǎn)。
在RTM成型復(fù)合材料制備過程中,由于復(fù)合材料預(yù)制體及制備工藝的影響,不可避免在復(fù)合材料制件中產(chǎn)生各種缺陷,缺陷主要有兩類,一是出現(xiàn)在復(fù)合材料制件表面的“干斑”,主要是注射壓力不夠或樹脂未完全浸潤造成的,一般面積較大;另一種是復(fù)合材料內(nèi)部的缺陷,表現(xiàn)為密集孔隙或分層現(xiàn)象,并以孔隙最為常見,且密集孔隙主要位于在纖維束內(nèi)部E。上述缺陷通過調(diào)整工藝參數(shù),并用真空輔助,
在RTM成型復(fù)合材料制備過程中,由于復(fù)合材料預(yù)制體及制備工藝的影響,不可避免在復(fù)合材料制件中產(chǎn)生各種缺陷,缺陷主要有兩類,一是出現(xiàn)在復(fù)合材料制件表面的“干斑”,主要是注射壓力不夠或樹脂未完全浸潤造成的,一般面積較大;另一種是復(fù)合材料內(nèi)部的缺陷,表現(xiàn)為密集孔隙或分層現(xiàn)象,并以孔隙最為常見,且密集孔隙主要位于在纖維束內(nèi)部E。上述缺陷通過調(diào)整工藝參數(shù),并用真空輔助,
基本能夠消除。也有文獻(xiàn)報道用毛細(xì)數(shù)來表征其產(chǎn)生缺陷的條件,其主要原理是調(diào)整RTM成型過程中宏觀流動的浸潤速度(注射壓力控制),使之與浸潤樹脂的毛細(xì)作用能夠匹配,協(xié)同作用,從而更有效減少上述缺陷。
但是,在RTM成型復(fù)合材料制件時,尤其是復(fù)雜制件,需要在注射成型前對其預(yù)制件進(jìn)行預(yù)定型,使之接近實際制件的形狀和尺寸。其中定型技術(shù)上有粉末法和溶液法兩大類,而在用溶液法定型制備的復(fù)合材料制件中,發(fā)現(xiàn)與上述缺陷不同,即在制件厚度方向鋪層中,即使相同纖維體積分?jǐn)?shù)(>55%)的情況下,其缺陷卻位于特定的鋪層位置。這與以往觀察到的缺陷有所不同,通常缺陷(孔隙)在鋪層的厚度方向均勻分布。
為表征及分析此類缺陷,本研究通過解剖復(fù)合材料制件及其預(yù)成型體,通過掃描電鏡對其形貌進(jìn)行表征,并用光學(xué)顯微鏡測試缺陷的孔隙率及分布情況,分析了其缺陷形成機(jī)理。
資料下載: RTM成型復(fù)合材料中微觀缺陷表征及分析.pdf