◎?qū)O銳

（作者單位：航空工業(yè)哈爾濱飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 工程技術(shù)部）

與其他材料相比，先進(jìn)復(fù)合材料的性能相當(dāng)優(yōu)異，如強(qiáng)度較高、密度較低以及耐腐蝕能力較強(qiáng)等。航空航天領(lǐng)域、國防先進(jìn)軍事武器裝備領(lǐng)域以及民用耐高溫領(lǐng)域等都是先進(jìn)復(fù)合材料應(yīng)用的主要范圍。其中最具代表性的就是高性能碳纖維樹脂基復(fù)合材料，高性能熱固性樹脂以及碳纖維兩部分的充分融合，是構(gòu)成上述材料的基礎(chǔ)。我們需要在真正認(rèn)識到樹脂基復(fù)合材料作用與價(jià)值的基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行恰當(dāng)使用。

一、先進(jìn)成型技術(shù)

1.樹脂傳遞模塑技術(shù)。

樹脂傳遞模塑技術(shù)從本質(zhì)上來說是一種固化的工藝方法。樹脂最終注入閉合模具，并在此模具中完成增強(qiáng)材料的目標(biāo)。飛機(jī)雷達(dá)罩、整流罩以及汽車保險(xiǎn)杠等，是樹脂傳遞模塑技術(shù)應(yīng)用的主要范圍。樹脂傳遞模塑技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，可在多個(gè)方面進(jìn)行直觀體，例如操作簡單以及表面光滑性較高。在制作時(shí)涉及到較為復(fù)雜以及準(zhǔn)確的產(chǎn)品也可利用該項(xiàng)技術(shù)，但是也不能忽略其中存在的不足。例如，在生產(chǎn)過程中很難順利選擇相關(guān)模具，凈模腔中氣泡排空工作會受到多種阻礙，樹脂流動性較差等也是樹脂傳遞模塑技術(shù)的缺陷之一。在現(xiàn)代技術(shù)以及科技領(lǐng)域大力發(fā)展的背景之下。該項(xiàng)技術(shù)必然會不斷成熟與發(fā)展，最終作為成型工藝出現(xiàn)使用在復(fù)合材料行業(yè)當(dāng)中。

2.真空輔助樹脂傳遞模塑技術(shù)。

全新研發(fā)的技術(shù)VATRM 主要用于解決RTM 在注射模腔內(nèi)產(chǎn)生氣泡的問題。樹脂注入工作需要在膜腔內(nèi)呈現(xiàn)出真空狀態(tài)的基礎(chǔ)上進(jìn)行。然后利用內(nèi)外壓差將樹脂壓入其中。在真正意義上提升玻璃纖維以及樹脂的比率，是上述工藝的明顯優(yōu)勢，尤其是在注入樹脂過程中，不會涉及到較高的壓力。但是在制作大型制件時(shí)，可能出現(xiàn)速度較慢以及成型周期較長的問題，需要在客觀認(rèn)識該項(xiàng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行科學(xué)使用。

3.樹脂浸漬模塑成型。

SCRIMP 指的是新型的真空輔助注射技術(shù)，具體為：將增強(qiáng)材料預(yù)鋪在模具型面上，再密封型腔邊緣，抽真空后樹脂通過內(nèi)外壓力差分配系統(tǒng)壓入模腔內(nèi)。主要優(yōu)點(diǎn)在于在厚度方向通過壓力作用保持緩慢的浸潤，降低了缺陷產(chǎn)生的可能。廣泛用于大型平面、加筋異型構(gòu)件等制品的生產(chǎn)過程中。

4.樹脂膜滲透成型。

RFI 是纖維縫編和樹脂融滲技術(shù)結(jié)合的技術(shù)。將稠狀樹脂塊預(yù)先安放在成型模的底部，再覆蓋預(yù)成型坯，按照真空袋成型工藝進(jìn)行封裝，在高溫環(huán)境下將樹脂自下而上進(jìn)行抽吸真空，固化成型。相比于RFT的優(yōu)點(diǎn)：存貯運(yùn)輸方便，成形壓力低，成型設(shè)備較為簡單，樹脂揮發(fā)少。其不足在于不適合于制造形狀較為復(fù)雜的小型制件；無法滿足精度較高的要求。

二、高性能碳纖維樹脂基復(fù)合材料構(gòu)件的應(yīng)用

在工程制造方面的應(yīng)用：在實(shí)際制造過程中，碳纖維樹脂基復(fù)合材料在工程領(lǐng)域中逐漸從次承力結(jié)構(gòu)發(fā)展為主承力結(jié)構(gòu)。下面主要介紹采用碳纖維樹脂基復(fù)合材料制備零件的實(shí)例。

1.大尺寸復(fù)材壁板。

在某項(xiàng)目中某壁板采用共固化工藝，是包含不同類型（Ω 型，J 型）長桁的復(fù)雜大尺寸壁板結(jié)構(gòu)。從截面圖可以看出其制造難度很大。該零件應(yīng)用液體成型、二次膠接共固化的工藝方法成功制備了縱橫加筋壁板，且外觀無明顯可見缺陷。

2.C 形梁的制造。

首次應(yīng)用碳纖維樹脂基復(fù)合材料在某項(xiàng)目中制造C 形梁零件，打破了以往制造工藝的空白和瓶頸。梁類制件具有以下特點(diǎn)：

（1）長度長、鋪層數(shù)量多，增厚區(qū)較厚，鋪疊困難且鋪疊效率低；

（2）C 形梁結(jié)構(gòu)具有收口現(xiàn)象，主要由于樹脂體系在高溫條件下與工裝的熱膨脹系數(shù)不同；

（3）零件R 角尺寸和厚度難以控制。

該零件的成功制造為復(fù)材C 形梁類零件制造奠定了一定的理論及技術(shù)基礎(chǔ)。

3.不同曲率框類的制造（C 型，L 型，E 型）。

為了滿足航空航天需求，碳纖維樹脂基復(fù)合材料制件豐富多樣，目前擴(kuò)展到機(jī)身框和其它骨架零件。某項(xiàng)目中涉及C型，L 型，E 型曲率框。這類構(gòu)件用于提升飛機(jī)的承載強(qiáng)度增強(qiáng)，維持框架的穩(wěn)定性。在實(shí)際制造過程中，只有掌握關(guān)鍵的工藝條件并協(xié)調(diào)成型過程中出現(xiàn)的問題，才能推動復(fù)材框梁類結(jié)構(gòu)的發(fā)展。

4.夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件的制造技術(shù)。

高比剛度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中最典型的例子就是夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，這種設(shè)計(jì)方案能夠有效地將面板的高強(qiáng)度和高模量同夾芯的低密度和高剛性有效整合起來，在航空航天等領(lǐng)域中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。一般采用的芯材有蜂窩、泡沫等。夾芯結(jié)構(gòu)也是未來主要結(jié)構(gòu)及成型技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。同樣承載能力下，采用夾芯復(fù)材結(jié)構(gòu)件的優(yōu)勢在于有效減輕結(jié)構(gòu)的自重，并有效協(xié)調(diào)各部分零件。

5.“工”型復(fù)材零件制造。

“工”字形結(jié)構(gòu)的零件作為加強(qiáng)筋，用于加強(qiáng)壁板的強(qiáng)度和抗彎曲能力?！肮ぁ毙畏涓C類復(fù)合材料零件增強(qiáng)了復(fù)合材料的零件在腹板區(qū)域的抗彎曲能力和抗擠壓能力。在實(shí)際制造過程中，為避免R 角處架橋問題而導(dǎo)致的空隙缺陷，在工程技術(shù)上需要更加嚴(yán)苛的要求。只有努力開發(fā)出具有更加優(yōu)異性質(zhì)的樹脂體系，才能跟上工程應(yīng)用的步伐。因此在工程領(lǐng)域中，只有復(fù)材制造技術(shù)能有效融合的高性能碳纖維樹脂基復(fù)合材料，才能為生產(chǎn)提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

結(jié)語：高性能碳纖維樹脂基復(fù)合材料在航空航天以及民用等各個(gè)領(lǐng)域中都極具代表性，應(yīng)用范圍不斷拓寬。在客觀分析碳纖維樹脂基復(fù)合材料先進(jìn)成型技術(shù)的基礎(chǔ)上可進(jìn)一步明確其優(yōu)勢與特征，并在各個(gè)領(lǐng)域加大使用力度。利用高性能碳纖維樹脂基復(fù)合材料的作用與價(jià)值，可以推動工程制造行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。這充分說明了高性能碳纖維樹脂基復(fù)合材料的重要性與必要性。因此，對該項(xiàng)材料展開的探究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)作用。