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三维编织复合材料及RTM工艺进展

导读: 本文综述了三维编织复合材料及其RTM成型工艺和发展过程。同时,简单介绍了一种新的工艺,该工艺可降低成本并且能够提高复合材料制品的力学性能。

  摘要:本文综述了三维编织复合材料及其RTM成型工艺和发展过程。同时,简单介绍了一种新的工艺,该工艺可降低成本并且能够提高复合材料制品的力学性能。

  1 引 言

  材料是社会发展的物质基础和先导,而新材料则是社会进步的重要里程碑。21世纪是复合材料飞速发展的时代。三维编织复合材料作为复合材料的一个领域,是以三维整体织物作为增强体的复合材料,是20世纪80年代发展起来的一种新型织物复合材料。随着纤维复合材料编织技术的不断发展,编织复合材料以其优异的性能逐渐显示出较强的竞争力。RTM工艺则是综合性能最好的一种成型工艺,和其它传统复合材料生产技术相比,RTM有许多优点:能够制造高质量、高精度、低孔隙率、高纤维含量的复杂复合材料构件,是成型三维整体编织构件的有效方法。RTM-三维编织技术融合了RTM与三维编织各自的特点,从而使制品具有更加优异的性能。以RTM工艺制作的三维整体编织复合材料,可大幅度提高层间剪切强度和整体损伤容限,使复合材料由原来的次承力结构件成为主承受构件之一。

  2 RTM工艺及发展

  RTM是树脂传递模塑工艺的缩写(Resin TransferMolding),一般指在模具的型腔里预先铺放增强材料,合模后,在一定的温度和压力下将树脂注入模具,浸渍织物增强体并固化,最后脱模得到制品的一种工艺。RTM成型工艺是从湿法铺层和注塑工艺演衍生出来的一种新的复合材料成型工艺,是目前航天航空先进复合材料的发展方向之一。运用于航天产品的RTM成型工艺制造的复合材料,其使用的纤维增强体采用编织成型,产品价格较高,但随着国内多家企业对编织技术、编织机械的大力发展,编织体的价格已大幅下降,为RTM成型技术在航天产品的广泛应用提供了可能。RTM技术是一种适宜多品种、中小批量、高质量复合材料生产的成型技术,近年来得到声迅速发展。美国国家宇航局对RTM给予了高度重视,并认为该技术是制造结构材料的一种成本低、效益好的方法。RTM与缠绕、拉挤等几种复合材料制备技术的综合比较见表1。从表1可以看出,RTM在这几项低成本制造技术中的综合优势是明显的。

  进入21世纪后,RTM技术朝着高技术、多领域方面发展,伴随而来的是清洁、自动、快速、低成本、高质量的复合材料制造技术和低压力、低投资的设备及模具。进一步研究缺陷形成机理和影响因素,建立高效、准确的RTM成型工艺过程和模拟模型、相关软件和技术的进一步完善,可使其对实际制造过程具有准确的预测、指导和实时控制功能,以保证构件的内部质量,降低材料孔隙率,提高纤维体积含量。RTM技术发展将成为复合材料主要制造技术之一。

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