襄阳复合材料与工程专业中级职称评审政策发表什么期刊　

航空复合材料成型与加工技术

摘要：复合材料通常是指由高分子材料、无机非金属材料或金属材料复合而成的一种新材料。复合材料可定义为出两种或两种以上具有不同的化学或物理性质的组分材料组成的一种与组分材料性质不同的新材料，且各组分材料之间具有明显的界面。具有重量轻、设计制造性能好、复合效应高等特点，以及比强度和比模量高、疲劳寿命长、抗腐蚀性能好等优点。

关键词：航空复合材料；成型；加工技术

一、复合材料成型技术

1.1自动铺放技术

自动铺放技术主要有自动铺丝和自动铺带两种技术，这两种技术的共同点是都采用了预浸料，并能实现全自动化与数字化制造，高速高效。自动铺放技术非常适用于制造大型复合材料结构件，在各种飞行器，尤其是大型民用飞机结构的制造中所占比重越来越大。自动铺带技术的原材料是带隔离衬纸的单向预浸带。切割、定位、堆叠和轧制均采用数控技术自动完成，并由自动铺带机实现。多轴龙门机械手可用于完成胶带铺设位置的自动控制，核心部件——铺带头配备有预浸带输送和切割系统，可根据待铺设工件的轮廓自动完成预浸带预定形状的切割。加热后，预浸料带在压辊的作用下铺设在模具表面。该方法具有高质量、高效率、高可靠性和低成本的特点。主要用于平面或低曲率弯曲部件或准平面复合材料部件的层压制造。特别适用于大型复杂零部件的制造，减少了组装件的数量，节约了制造和组装成本，大大降低了材料的废品率和制造时间。

1.2热压罐成型

热压罐成型工艺是目前复合材料结构件制造过程中应用最广泛的方法之一。它利用热压罐内的高温压缩气体对复合材料坯料进行加热和加压，以完成固化目的。热压罐主要由罐门及罐体、风机系统、加热系统、冷却系统、真空系统、压力系统、控制系统和安全系统等机械辅助设施组成。在复合材料结构制品的固化过程中，按照工艺和技术要求完成制品的抽真空、加热和加压，以达到制品固化的目的。热压罐成型具体工艺流程如下：第一步是材料准备，主要是预浸料，根据设计要求裁剪预浸料；第二步是模具准备，在铺放预浸料前需要用甲乙酮或丙酮等溶剂清洗模具的表面。模具表面清洁以后，需要将无孔隔离膜或脱模布铺覆在表面，或者涂上脱模剂；第三步是铺层，按照零件图纸技术要求规定的方向，将切割好的预浸料进行铺层，一层叠一层铺放。在铺设过程中，应尽可能消除层间包裹的空气。若预浸料有双面保护膜，在铺设一层后，应保留外侧保护膜，并在铺设下一层之前去除之前的保护膜。铺层作业期间，应特别注意防止残余保护膜混入零件中。未铺覆的部位需覆盖无孔隔离膜，并用真空袋密封，防止吸湿和粉尘污染。铺设预浸料时，确保纤维方向笔直，与图纸设计方向一致，注意不要折叠预浸料。为了尽可能消除层间的空气气泡，预浸料铺层应真空压实，以帮助零件成型；第四步是制真空袋，零件铺覆好后，需要在零件表面铺上辅助材料，并用真空袋密封。根据所使用的预浸料，辅助材料的组合可分为两种方式。一种是“零胶水吸收”预浸料。由于预浸料在固化中不需要去除多余的树脂，因此无需铺设吸胶材料。另一种是传统的预浸料。在预浸料的制备过程中，纤维被过量的树脂浸渍，为了避免复材零件和吸胶层之间的粘合，并方便树脂的排出，有必要在零件和粘合层之间添加一层穿孔隔离膜。最后，使用真空袋薄膜进行包装，并使用密封条。一面粘贴模具边缘，另一面粘贴真空袋膜；第五步是抽真空和检漏，将零件推入热压罐之前，要在模具上安装热电偶，以监测零件固化过程中模具的温度以及零件固化过程中工装每个位置的温度。抽真空管路连接好真空袋以后，进行抽真空操作，然后再检测真空袋是否泄漏；第六步是固化，按照相应规范中的固化曲线对零件进行固化。一般情况下，加热前应将罐内压力增加至规定压力。在冷却过程中，罐内压力应与固化时保持一致，只有在零件温度低于60℃时才可卸压；第七步是脱模，零件固化完成后，需要将零件温度降至60℃以下，才能从热压罐中取出零件。然后再对零件进行机械加工。

1.3真空辅助成型

真空辅助成型工艺(VacuumAssistedResinInfusion,VARI)或真空辅助树脂转移成型（VARTM），是一种制造大型复合材料零件的新型低成本成型技术。它在真空下消除纤维增强材料中的气体，利用树脂的流动和渗

1.4RTM成型

RTM（树脂传递模塑）是一种将树脂注入封闭模具、渗透增强材料和固化模塑的工艺方法。特别适合中批量、多品种、高质量的先进复合材料的成型。这种先进的技术有很多优点，可以使用多种纤维增强材料与树脂体系，并具有优良的产品表面。适用于制造高质量、形状复杂、纤维含量高的构件，且成型过程中挥发性成分少、环境污染小、生产效率高。因此，RTM技术已广泛应用于航空航天、汽车工业、机械设备和电子产品等领域。

二、国内先进复合材料技术发展重点

(1)高性能碳纤维和有机透波纤维。拉伸强度和模量分别超过6000MPa和360GPa的高性能碳纤维；低介电常数、低介电损耗、低密度、耐环境性能优异、模量明显高于石英纤维，介电损耗低于0.001的有机透波纤维。(2)高性能碳纤维结构复合材料。新一代模量、强度和韧性得到同时提升的高模量、高强度、高韧性碳纤维结构复合材料；满足高超声速飞行器主结构对复合材料长期使用温度和力学性能(尤其是高韧性)要求的耐高温、高韧性碳纤维复合材料。(3)耐高温碳纤维结构复合材料。长期使用温度达到350℃以上，同时要求具有良好的热氧化稳定性和成型工艺性，满足航空发动机应用要求的热压成型耐高温碳纤维增强聚酰亚胺复合材料；同时具有较好的韧性和热氧化稳定性，能够满足高推重比航空发动机使用温度和整体结构成型要求的RTM成型耐高温聚酰亚胺复合材料。(4)高性能热塑性结构复合材料。研制使用温度150℃以上、T800级碳纤维增强的高性能热塑性复合材料，建立热塑性复合材料预浸料及其复合材料构件在线原位制造技术，降低复合材料的制造成本和提高制造效率，满足航空装备对热塑性复合材料的需求。(5)超宽频结构吸波一体化复合材料。超宽频雷达吸波和多频谱(红外/雷达)兼容吸波复合材料。结构吸波复合材料的吸收频带覆盖0.1~18GHz，低频吸收大于5dB以上，红外/雷达兼容吸收，满足装备全频谱隐身要求。(6)耐高温宽频结构吸波一体化复合材料。未来五代机要求实现360°全向隐身，发动机尾喷管及飞机尾喷区域的隐身，要求应用耐300℃以上耐高温结构吸波复合材料。(7)承载/防冰/宽频吸波一体化复合材料。航空发动机风扇既是强散源，也是容易结冰的部位。要实现航空发动机风扇RCS的明显减缩，需要发展承载/防冰/宽频吸波一体化复合材料。(8)低吸湿结构透波一体化复合材料。航空装备在海洋高湿环境应用，透波复合材料吸湿会明显增加介电损耗，迫切需要发展吸湿率低于1%，湿态介电损耗低于0.01的低吸湿结构透波复合材料，满足航空装备海洋环境下天线罩应用要求。

结束语

复合材料产品的质量保证是成型方法、工艺设计和检验共同作用的结果，反映了复合材料制造技术的综合性。成型过程中各工序的控制是保证生产合格产品的关键。目前，复合材料制品技术发展迅速。追求高效率、高质量、低成本的完成复合材料成型，确保复合材料产品的工艺稳定、性能稳定及可靠性要求是未来研究复合材料成型技术的重中之重。

参考文献：

[1]苏震宇，黄峰，刘强.先进复合材料非热压罐成型低成本技术研究进展[J].高科技纤维与应用，2021(1):18-27.

[2]包建文，蒋诗才，张代军.航空碳纤维树脂基复合材料的发展现状和趋势[J].科技导报,2018,36(19):52-63