典型预浸料层板缺陷形成因素及超声波C扫描特征分析

admin · 发表于 2022-9-12 12:46:21

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先进复合材料制造过程中，缺陷的形成在所难免。为了保证复合材料结构的性能和使用可靠性，需要掌握影响缺陷形成的敏感因素和缺陷评价方法。本文采用热压罐零吸胶工艺，研究了3种进口碳纤维/环氧预浸料工艺特性和层板成型质量之间的关联性；考察了预浸料在一定条件下储存不同时间后，所制层板的缺陷形成情况；另外，通过预埋颗粒夹杂物和改变工艺条件的方法进行了含缺陷层板的制备，考察了各种缺陷情况超声波C扫描图像的特征，研究结果为复合材料孔隙缺陷无损检测标样的制备和可检性分析提供了实验依据。针对三种预浸料体系，考察了它们的树脂含量、挥发份含量、树脂流动性和气体渗透性等指标，并在不同成型工艺条件下制备了层板，对其进行厚度测量、超声检测、力学性能测试及金相观察等表征。结果表明，预浸料树脂含量不均容易造成所成型层板厚度不均、表面不平整；预浸料树脂流动性小的体系，在层间容易出现明显富树脂现象；工艺条件的改变没有显著影响所成型层板的短梁剪切性能和弯曲性能。针对两种预浸料体系，用红外光谱及DSC等方法考察了它们在一定温度下储存不同时间后的特性变化情况。据此，选取典型的储存时间，考察预浸料在此储存条件下所制层板的缺陷情况。结果发现，随预浸料储存时间增长，所制层板缺陷会逐渐增多，且预浸料体系不同，缺陷形成情况也不尽相同；在其他因素相同条件下，成型压力较大的层板缺陷要明显少于成型压力较小的情况；此外，不同预浸料体系所制层板形成的缺陷形貌也不同，H体系易在层间形成孤立的或成片的小尺寸孔隙，而C体系易在层内或层间形成大尺寸孔洞。针对两种预浸料体系，选取PTFE，Cu，Al2O3，玻璃微球四种粉末，用预埋颗粒夹杂物法制备含孔隙层板。另外，作为对比采取减小成型压力、预浸料吸湿、预浸料未预压实等改变工艺条件的手段进行含孔隙层板制备。结果发现，预埋的玻璃微球在层间堆砌比较紧密，夹杂层厚度小于其他三种预埋夹杂物的情况，所引起的超声反射强度较低。预浸料未压实法得到的“橄榄状”缺陷从位置、尺度、引起的超声反射等因素考虑均接近于预埋颗粒夹杂物法中预埋玻璃微球的情况。另外，H体系减压层板层间出现了小尺寸孔隙，但超声信号未能探测出；C体系减压层板在层内位置出现了大尺寸孔洞，同夹杂物预埋在层间位置亦不同。

典型预浸料层板缺陷形成因素及超声波C扫描特征分析

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