一种rtm碳纤维复合材料试块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种RTM碳纤维复合材料试块的的制作方法，具体涉及一种RTM碳纤维复合材料试块的制作方法及试块均匀性的超声测试方法。
【背景技术】
[0002]树脂传递模塑(Resin Transfer Molding, RTM)作为一种先进的复合材料成型技术，是航空航天先进复合材料低成本制造技术的主要发展方向之一。RTM以其制造成本低、成型速度快、产品质量好、对环境污染小等优点和先进的工艺形式在国内外受到日益广泛的关注。RTM工艺是在闭合模腔中预先铺覆好增强材料，然后将热固性树脂注入模腔内，浸润其中的增强材料，树脂在室温和升温条件下固化，固化完全后脱模，得到两面光滑的制品的一种高技术复合材料液体模塑成型技术。
[0003]虽然RTM工艺的碳纤维复合材料有很多优异的性能，但是在制造过程中也会产生一些缺陷，其常见的缺陷类型为孔隙、干斑、褶皱和分层等。因此对RTM工艺产品缺陷的检测就是一项重要的研究工作。通常对复合材料的检测有超声检测、射线检测等，为了获得更好的检测效果，了解材料的性能参数是必不可少的，因此制作一种高质量，低成本，均匀性好的RTM工艺的碳纤维复合材料试块成为了首要前提。
【发明内容】
[0004]本发明是为了制作高质量，均匀性好的RTM工艺的碳纤维复合材料试块，以便将来对碳纤维复合材料进行各方面的性能测试。
[0005]本发明是通过以下几个步骤实现，一种RTM碳纤维复合材料试块的的制作方法，其特征在于方法步骤如下:
(1)RTM模具的设计与制作；
(2)模具闭模和树脂注入过程；
(3)固化成型及温度控制；
(4)试块的后处理及孔隙率测试。
[0006]进一步的，所述RTM模具的设计与制作，模具由上下两个面板组成，模具大小300*300mm，下面板槽长宽为200*200mm，槽深4.5mm，上面板有两个带有内螺纹灌注环氧树脂的大孔和两个无螺纹排气小孔。
[0007]进一步的，模具闭模和树脂的注入，将制作好的预成型体放入加有脱模剂的模具中闭模，将环氧树脂，固化剂三乙烯四胺按比例100:12.4搅拌均匀，然后从树脂注射孔中注入到模具中，注射压力为0.15MPa。
[0008]进一步的，树脂的固化成型以及固化温度的控制，树脂注射完毕后，将模具放入烘箱中，按照 130Γ /3h+140°C /lh+150°C /lh+160°C /lh+170°C /lh+180°C /2h+200°C /2h 的阶梯升温程序进行固化操作，后随烘箱降至室温脱模，取出复合材料板。
[0009]进一步的，试块的后处理，将取出的碳纤维复合材料板切割成150*150mm的试块，然后通过用超声的脉冲反射法测定试块的声速和声衰减，用特征扫描成像的方法将试块内部进行成像，最后用RAM-5000 SNAP非线性超声测试系统测量复合材料的非线性系数，得到试块的孔隙率。
[0010]进一步的，在其他条件一样的情况下，分别改变注射压力，固化时间，固化温度，重复以上步骤，得到不同的RTM复合材料试块，并测试试块的孔隙率含量。
[0011]本发明的有益效果是:(1)可以很好的掌握RTM工艺并制造出均匀性好，质量高的碳纤维复合材料，(2)为以后RTM工艺的碳纤维复合材料的声学性能的测量提供试样，
(3)对将来试样中人工缺陷的添加以及非线性测试有很大的指导作用。
【附图说明】
[0012]图1所示是RTM工艺模具上面板的示意图。
[0013]图2所示是RTM工艺模具下面板的示意图。
[0014]图3所示是RTM工艺试块制作的流程图。
[0015]图4所示是复合材料试样非线性测试图。
【具体实施方式】
[0016]如图1、图2、图3、图4所示，一种RTM碳纤维复合材料试块的的制作方法，其特征在于方法步骤如下:
(1)将碳纤维布裁剪成250*250_大小若干块铺到带有脱模布的RTM模具中，用螺栓紧固模具密封。
[0017](2)将环氧树脂，固化剂三乙烯四胺按100:12.4的比例在室温下混合5min，混合均匀再在115°C的温度下抽真空直至体系内气泡完全消失。
[0018](3)合模后将树脂从注射孔中注入到模具中，注射压力为0.15MPa，注射温度为45。。。
[0019](4)注射完树脂后将模具放入烘箱按照130°C /3h+140°C/lh+150°C /lh+160°C /lh+170°C /lh+180°C /2h+200°C /2h的阶梯升温程序进行固化操作，后随烘箱降至室温进行脱模，取出复合材料板。
[0020](5)将制作好的复合材料板切割成150*150mm大小的试块，然后通过用超声的脉冲反射法测定试块的声速和声衰减，用特征扫描成像的方法将试块内部进行成像，最后用RAM-5000 SNAP非线性超声测试系统测量复合材料的非线性系数，得到试块的孔隙率。
[0021](6)在其他条件一样的情况下，分别改变注射压力，固化时间，固化温度，重复以上步骤，得到不同的RTM复合材料试块，并测试试块的孔隙率含量。
【主权项】
1.一种RTM碳纤维复合材料试块的制作方法，其特征在于方法步骤如下: (1)RTM模具的设计与制作； (2)模具闭模和树脂注入过程； (3)固化成型及温度控制； (4)试块的后处理及孔隙率测试。2.根据权利要求1所述的一种RTM碳纤维复合材料试块的制作方法，其特征在于:模具由上下两个面板组成，模具大小300*300mm，下面板槽长宽为200*200mm，槽深4.5mm，上面板有两个带有内螺纹灌注环氧树脂的大孔和两个无螺纹排气小孔。3.根据权利要求1所述的一种RTM碳纤维复合材料试块的制作方法，其特征在于将制作好的预成型体放入加有脱模剂的模具中闭模，将环氧树脂，固化剂三乙烯四胺，按比例100:12.4搅拌均匀，然后从树脂注射孔中注入到模具中，注射压力为0.15MPa。4.根据权利要求1所述的一种RTM碳纤维复合材料试块的制作方法，其特征在于树脂注射完毕后，将模具放入烘箱中，按照 130°C /3h+140°C /lh+150°C/lh+160°C /lh+170°C/lh+180°C /2h+200°C /2h的阶梯升温程序进行固化操作，后随烘箱降至室温脱模，取出复合材料板。5.根据权利要求1所述的一种RTM碳纤维复合材料试块的制作方法，其特征在于:将取出的碳纤维复合材料板切割成150*150_的试块，然后通过用超声的脉冲反射法测定试块的声速和声衰减，用特征扫描成像的方法将试块内部进行成像，最后用RAM-5000 SNAP非线性超声测试系统测量复合材料的非线性系数，得到试块的孔隙率。
【专利摘要】本发明公开了一种不同孔隙率的RTM碳纤维复合材料试块的制作方法，树脂传递模塑法简称RTM法。本发明的方法包括：RTM模具的设计与制造、树脂注射过程、树脂固化方法及过程、制品的后处理及孔隙率测试过程。本方法的意义在于制造一种均匀性好，高强度，高减度，低成本，污染小的碳纤维复合材料试块，得到孔隙率与注射压力、固化时间、固化温度等参数的关系，对RTM工艺改进以及人工缺陷的添加有很大的指导作用。
【IPC分类】B29C70/48, B29C70/54
【公开号】CN105415711
【申请号】CN201510823076
【发明人】陆铭慧, 刘磨, 张雪松, 王俊东, 张毅萍, 翟忠亚, 李沛芮
【申请人】南昌航空大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月24日