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1、COMPOSlTES復(fù)合材料碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料微波固化技術(shù)木MicrowaveCuringofCarbonFiberReinforcedComposites中航工業(yè)成都飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司文友誼文瓊?cè)A李帆南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院李迎光李楠埡【摘要】為解決傳統(tǒng)復(fù)合材料成型工藝存在的生產(chǎn)周期長(zhǎng)和制造成本高的問(wèn)題，結(jié)合飛機(jī)型號(hào)研制中對(duì)復(fù)合材料成型技術(shù)的迫切需求，提出一種微波加熱固化碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料構(gòu)件的工藝方法，對(duì)比研究微波固化和電加熱固化對(duì)樹(shù)脂基復(fù)合材料固化度和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的影響規(guī)律。結(jié)果
2、表明：微波固化顯著加快了復(fù)合材料的固化過(guò)程，在相同的工藝條件下，微波固化復(fù)合材料的固化度明顯高于傳統(tǒng)電加熱工藝的固化度；微波固化復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度則略高于電加熱工藝。關(guān)鍵詞：碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料微波固化成型工藝【ABSTRACT】Inordertotackletheproblemsoflongproductiondurationsandhighcostspersistintheprocessingofcomposites，togetherwiththeconsiderationofthedemandint
3、hemanufacturingofcompositepartsinsometypeofaircraft，amicrowaveheatingprocess—ingmethodisproposedforthecuringofthecarbonfiberreinforcedcomposites，bywhichtheinfluencingrulesofthedegreeofcureandtheglasstransitiontemperatureofthemicrowavecuredandconventionalhea
4、tingcuredcarbonfiberreinforcedcompositesaredetermined．Theexperimentalresultsshowthatthemicrowaveheatingprocessapparentlyacceleratesthecuringprocessofthecomposites．Underthesameprocessingrules，microwaveprocessedcompositeshavehigherdegreesofcureandslightlyhigh
5、erglasstransitiontemperaturecomparedwiththeconventionalheatingprocess．Keywords：CarbonfiberreinforcedcompositesMicrowavecuringCuringprocessDoI：10．160800．issnl671-833x．2015．S1．061先進(jìn)復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度、低密度、耐高溫、耐腐+國(guó)家自然科學(xué)基金(51305195)、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(NZ2014201)、“杰出人才”培育基金
6、(NE2012003)支持，重大培育項(xiàng)目(NP2014201)，先進(jìn)復(fù)合材料微波固化技術(shù)研究。蝕、耐疲勞、阻尼減震性好、破損安全性好、性能可設(shè)計(jì)等一系列優(yōu)越的性能【1】。經(jīng)過(guò)近40年的發(fā)展，復(fù)合材料構(gòu)件從最初的水平安定面等非承力構(gòu)件逐漸發(fā)展到了應(yīng)用于飛機(jī)機(jī)翼和機(jī)身等部位的主承力構(gòu)件，并獲得減重20％。30％的顯著效果【2】。國(guó)外最新發(fā)展大型客機(jī)中，波音787夢(mèng)幻客機(jī)復(fù)合材料用量占到了飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)總重量的50％，而空客剛提出的A350XWB用量則達(dá)到了52％【3】。先進(jìn)復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)了在航空航天等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，
7、其用量成為衡量航空飛行器結(jié)構(gòu)先進(jìn)性的重要標(biāo)志[41。目前，飛機(jī)上用的先進(jìn)復(fù)合材料構(gòu)件仍然采用傳統(tǒng)的電加熱方式固化成型，存在固化時(shí)間長(zhǎng)、能耗高及資源利用率低的問(wèn)題。微波固化技術(shù)由于其加熱速度快、熱能利用率高、易于控制及節(jié)能環(huán)保等一系列獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)而成為近年來(lái)復(fù)合材料固化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。Lee和Springer【5】最早將微波技術(shù)應(yīng)用于復(fù)合材料固化研究。建立的計(jì)算模型分析了固化過(guò)程中復(fù)合材料構(gòu)件溫度和固化度的變化。Li等人16-71研究了微波固化環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料的工藝方法，揭示了鋪層和厚度變化對(duì)溫度分布的影響規(guī)
8、律。Boey和Yap【8l研究了3種不同的固化劑對(duì)環(huán)氧微波固化物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度及固化度的影響，分別是二氨基二苯基砜、二氨基二苯基甲烷和苯二胺，3種體系具有不同的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，但在微波作用下均在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到最大固化度和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。Wei【91研究了雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂混合不同固化劑(二胺二苯砜和苯二胺)在微波作用下的固化行為。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，二胺二苯砜體系反應(yīng)速率比苯二胺快，固化物均獲較高玻璃化溫度，
