三维机织热塑复合材料制作微结构力学性能及复合固化过程的研究
热塑复合材料是以各种热塑树脂为基体,以玻璃纤维、碳纤维等各种增强纤维为增强材料的复合材料的总称.热塑性材料有许多优于热固性材料的优点:较好的韧性、耐破坏性;使用寿命长、制成率高、可循环利用及生产周期短等.与热固性复合材料相比,先进的热塑性复合材料的最重要、最具潜力的优点是生产过程的自动化,能低成本地生产.将来热塑基体复合材料被广泛地、扩大化地应用是在预料之中的,特别是混纤热塑性复合材料在近几年已经得到了较快的发展和广泛的应用.目前应用较成熟的加工工艺主要有拉挤成型、缠绕成型、二维织物或单向带的叠层模压成型等.三维机织物作为纺织结构复合材料的预制件,具有良好的整体性,是理想的结构复合材料.其抗层间剪切强度、抗冲击性、损伤容限、断裂韧性、可靠性等综合力学性能皆优于传统的层合复合材料.三维结构的纺织预型件加工技术的研究已有20年的历史,虽然取得了重要进展,但是三维织造的运动配合复杂、纱线之间的交织摩擦大,特别是玻璃纤维、碳纤维等高性能纤维的脆性较大,在加工过程中,极易被损伤.而且由于开口不清,为织造加工带来了极大的困难,大大限制了织造效率的发挥.该课题设计了一种高效低成本三维机织热塑复合材料的制作工艺,以微编纱做为中介媒体,使其同时满足热塑树脂的快速均匀浸润、苛刻的三维立体织造条件的要求,为三维织造和热塑复合材料地制作开辟一条新的途径.建立了纤维-树脂受力模型,在此基础上建立了树脂径向有限渗透模型、树脂轴向渗透模型.由两相流体动力学理论建立树脂-气体在纤维介质中的渗流模型.这些模型能对已有的实验结果做出很好的解释,并为该课题的实验所证实.通过试验和理论分析,建立了连续纤维增强的三维机织热塑复合材料工艺条件-微观结构-力学性能之间的关系,为确定合理的加工工艺和提高复合质量提供了理论依据.
热塑复合材料;微编纱;三维机织;固化模型;制作工艺;微结构;性能
天津工业大学
博士
纺织工程
黄故;马崇启
2003
中文
TS101.2;TB332
114
2005-01-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）