《软模辅助RTM复合材料主结构件整体制备技术》

点击下载 ⇩

项目属于新材料技术领域。RTM (Resin Transfer Molding,树脂传递模塑技术的简称)是聚合物基复合材料(以下简称复合材料)液相成型技术的基础,适于制备较大尺寸部件,制品表面光洁,尺寸精度好,是先进复合材料的主要成型工艺之一。但传统RTM工艺存在明显不足,主要表现在:制品纤维体积分数偏低,承载性能不足;制件具有凸台、凹陷、翻边法兰、纵横加强筋等特征结构时,模具分型、密封与脱模存在困难,不利于实现高纤维体积分数、复杂结构主承力构件的整体制备,限制了该技术在航空、航天领域的推广应用。项目提出并开展了软模辅助RTM复合材料主结构件整体制备技术研究,通过软模的受热膨胀,挤出已浸渗纤维增强体的部分树脂并固化成型,可提高RTM整体成型制品的纤维体积分数。项目攻克了软模膨胀与树脂流动行为的匹配设计、纤维增强体低成本快速制备、热固性树脂粘度准确预报与控制、软模制备与可控热膨胀等一系列技术难题,成功实现了高纤维体积分数、复杂结构复合材料舱段、级间段及潜用天线罩的整体制备,在以下三个方面有重大的发明创新:探究了硅橡胶软模热膨胀加压规律,建立了软模膨胀控制方程,创建了软模尺寸设计准则,开发了真空辅助浇注软模成型方法,奠定了软模辅助RTM整体制备的技术基础。优化设计了纤维增强体的轴向/环向铺层比例,发明了纤维增强体“依模铺覆-缠绕定型”制备方法和面外渗透率测试方法,建立了加强筋边缘织物拓展搭接宽度控制原则,形成了软模辅助RTM整体制备技术的快速、低成本优势。探明了纤维加入对树脂体系固化反应性能的影响规律,建立了树脂的物理减粘-化学增粘的联合粘度模型,开发了适用于软模辅助RTM用的树脂体系配方,解决了大尺寸复杂结构件的充模浸渍困难的问题。项目突破了复合材料主结构件整体制备技术,完成了多个型号部件研制任务。应用该技术制备的国内第一个固体火箭发动机全复合材料整体级间段,纤维体积分数提高了10个百分点以上,空隙率明显降低,强度提高20%以上,通过了静载、热试车和飞行试验考核;制备的国内第一个导弹后设备舱复合材料整体舱段通过轴压、弯曲等关键载荷考核试验,性能达到考核指标的130%;制备的厚壁潜用天线罩力学性能和电学性能优良,已经列装部队。应用单位认为项目研制的主结构件“具有良好的力学性能,减重效果明显”,对该单位的武器项目研制“起到了重要的促进作用”。由黄伯云院士为组长的鉴定委员会认为项目“对推进先进复合材料制备技术的低成本化,提高先进复合材料的设计、制备和应用水平,进而推进航空航天类武器装备的轻量化,具有显著的军事和社会经济效益,整体技术处于国际先进水平。”项目授权发明专利5项,出版学术专著1部,发表核心科技论文24篇。

  1. 下载详细PDF版/Doc版

提示:为方便大家复制编辑,博主已将PDF文件制作为Word/Doc格式文件。