一種復合材料低速沖擊示蹤層制造技術

本發明專利技術是一種復合材料低速沖擊示蹤層，所述低速沖擊示蹤層是指在復合材料表面(1)貼覆的陶瓷薄層，功能是通過該陶瓷薄層受到低速沖擊后的狀態變化，來辨別復合材料相應沖擊受損區域、沖擊能量的大小及沖擊后剩余壓縮強度；該陶瓷薄層是非連續狀的，陶瓷薄層是用單片陶瓷基片(2)拼貼而成，陶瓷基片(2)的厚度為0.1～0.5mm，面積為100～2500mm2，相鄰陶瓷基片(2)之間的間隙應小于0.2mm。本發明專利技術技術方案是在復合材料表面涂覆陶瓷薄層，通過該陶瓷薄層受到低速沖擊后的狀態變化，來辨別復合材料相應沖擊受損區域、沖擊能量的大小及沖擊后剩余壓縮強度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術是一種復合材料低速沖擊示蹤層，屬于復合材料制造

技術介紹
由于復合材料制件質量輕、強度高，因此在航空航天領域得到了廣泛的應用。其中在航空器方面，復合材料大量應用于戰斗機與民機的機翼蒙皮、機身、垂尾、副翼等結構件。飛機結構通常要滿足結構完整性的要求，其中包括靜強度、剛度、耐久性和損傷容限要求。但是復合材料對低速沖擊具有敏感性，即復合材料制件受到低速沖擊時，內部容易發生層間開裂，復合材料內部已經存在大范圍分層，且壓縮強度急劇下降時，但外表面可能仍然是目視不可檢的，正是由于復合材料在此種情況下的不可檢性，使材料在應用過程中存在很大的危險性。因此，如何使材料在低速沖擊后以表面損傷狀態來評價材料的內部損傷狀況成為了復合材料應用研究的重點之一。傳統的復合材料沖擊損傷目視可檢技術是采用具有I 4in的半球形沖擊頭的落錘在試樣表面進行沖擊試驗，通過落錘的質量和高度來調節沖擊能量。復合材料受到沖擊后，測量沖擊后復合材料表面凹坑深度，如果沖擊后凹坑深度大于1. 3mm時，能夠做到目視勉強可檢沖擊損傷。但多數復合材料層合板沖擊后凹坑深度沒有達到這一數值時，沖擊能量已經達到很高，復合材料內部已經出現嚴重分層，剩余壓縮強度大幅降低，復合材料已經不能達到制件要求的力學性能要求。在復合材料受沖擊損傷失效前，目視勉強可檢技術就不能有效地檢測出復合材料的受損狀態。
技術實現思路
本專利技術正是針對上述現有技術存在的不足而設計提供了一種復合材料低速沖擊示蹤層，其目的是在復合材料表面涂覆陶瓷薄層，通過該陶瓷薄層受到低速沖擊后的狀態變化，來辨別復合材料相應沖擊受損區域、沖擊能量的大小及沖擊后剩余壓縮強度。本專利技術的目的是通過以下技術措施來實現的該復合材料低速沖擊示蹤層，其特征在于所述低速沖擊示蹤層是指在復合材料表面(I)貼覆的陶瓷薄層，功能是通過該陶瓷薄層受到低速沖擊后的狀態變化，來辨別復合材料相應沖擊受損區域、沖擊能量的大小及沖擊后剩余壓縮強度；該陶瓷薄層是非連續狀的，陶瓷薄層是用單片陶瓷基片(2)拼貼而成，陶瓷基片(2)的厚度為O.1 O. 5mm，面積為100 2500mm2，相鄰陶瓷基片⑵之間的間隙應小于O. 2mmο陶瓷基片(2)的形狀是正方形、長方形、三角形、梯形或六角形。當復合材料受到低速沖擊時，表層的陶瓷基片會發生脫落、單個陶瓷基片破損、單個陶瓷基片內產生裂紋等現象，這些現象容易被觀察到，通過這些現象就可以判定相應的復合材料表面受沖擊的部位，并根據陶瓷基片的損傷程度來判斷復合材料相應表面經受的沖擊能量、沖擊面積、沖擊后剩余壓縮強度，達到目視可檢技術判斷的要求。所以，所述低速沖擊示蹤層起到了低速沖擊示蹤的作用。所述復合材料的增強纖維可以是玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維、天然植物纖維或上述纖維的混編體，纖維織物結構可以是單向織物、平紋織物、緞紋織物、斜紋織物、無緯布、無紡布或非屈曲織物，復合材料的樹脂體系可以為環氧樹脂、雙馬樹脂、酚醛樹脂、苯并噁嗪樹脂，復合材料的成型工藝可以是熱壓罐工藝、RTM工藝、VARI工藝、RFI工藝、預浸料真空袋成型工藝。陶瓷基片采用以下材料制備氧化鋁、氧化鋯、碳化硅、鈦酸鋇。附圖說明圖1為陶瓷基片貼覆在復合材料表面上的形狀結構示意具體實施例方式以下將結合附圖和實施例對本專利技術技術方案作進一步地詳述參見附圖1所示，實施例1本專利技術技術方案按以下步驟進行⑴制備陶瓷基片采用氧化鋁材料制備陶瓷基片2，陶瓷基片2的厚度為O. 2mm，尺寸為400mm2 ；⑵復合材料預浸料鋪層將T300/AG80環氧基碳纖維預浸料按照 4s鋪層鋪貼層合板，鋪貼完畢后，將陶瓷基片2鋪貼于復合材料表面1，陶瓷基片2間隙控制在O. 2mm內，鋪貼完畢后，封裝；⑶復合材料成型在熱壓罐中按照130°C，30min->180 V，2h->200°C，2h工藝固化后得到具有鱗狀表面示蹤層的復合材料層合板。上述陶瓷基片2的形狀是正方形、長方形、三角形、梯形或六角形。然后，按SACMASRM 2_88標準對復合材料進行沖擊后壓縮強度(CAI)測試，沖擊能量為6. 67J/mm，沖擊后，層合板表面受沖擊的陶瓷基片2發生脫落，周邊陶瓷基片2未發生破壞。受沖擊區域與陶瓷基片2的損傷區域相符，且受損區域容易被觀察到，達到目視可檢技術判斷的要求。實施例2本專利技術技術方案按以下步驟進行⑴制備陶瓷基片采用氧化鋯材料制備陶瓷基片2，陶瓷基片2的厚度為O. 3mm,尺寸為800mm2 ；⑵復合材料預浸料鋪層T700單向碳纖維織物按照33鋪層鋪貼層合板，鋪貼完畢后，打真空袋加熱定型。定型后，將陶瓷基片2鋪貼于復合材料表面I，基片間隙控制在O. 2mm內，鋪貼完畢后，再次打真空袋定型；⑶復合材料成型將預定型鋪放在RTM模具中，注射雙馬來酰亞胺樹脂。注射完畢后，按照130°C，2h->150°C，2h->180°C，2h->200°C，IOh工藝固化后得到具有鱗狀表面示蹤層的復合材料層合板。上述陶瓷基片2的形狀是正方形、長方形、三角形、梯形或六角形。然后，按SACMA SRM 2_88標準對復合材料進行沖擊后壓縮強度(CAI)測試，沖擊能量為6. 67J/mm，沖擊后，層合板表面受沖擊的陶瓷基片2破損后殘缺，周邊陶瓷基片2未發生破壞。受沖擊區域與陶瓷基片2的損傷區域相符，且受損區域容易被觀察到，達到目視可檢技術判斷的要求。實施例3本專利技術技術方案按以下步驟進行⑴制備陶瓷基片采用鈦酸鋇材料制備陶瓷基片2，陶瓷基片2的厚度為O. 25mm,尺寸為700_2 ；⑵復合材料預浸料鋪層將玻璃纖維織物/AG80環氧基預浸料按照4s鋪層鋪貼層合板，鋪貼完畢后，將陶瓷基片2鋪貼于復合材料表面1，陶瓷基片2間隙控制在O. 2mm內，鋪貼完畢后，封裝；⑶復合材料成型在熱壓罐中按照130°C，30min->180 V，2h->200°C，2h工藝固化后得到具有鱗狀表面示蹤層的復合材料層合板。上述陶瓷基片2的形狀是正方形、長方形、三角形、梯形或六角形。然后，按SACMA SRM 2_88標準對復合材料進行沖擊后壓縮強度(CAI)測試，沖擊能量為6. 67J/mm，沖擊后，層合板表面受沖擊的陶瓷基片2內部產生裂紋并與周邊的陶瓷基片2間隙擴大，周邊陶瓷基片2未發生破壞。受沖擊區域與陶瓷基片2的損傷區域相符，且受損區域容易被觀察到，達到目視可檢技術判斷的要求。實施例4本專利技術技術方案按以下步驟進行⑴制備陶瓷基片采用碳化硅材料制備陶瓷基片2，陶瓷基片2的厚度為O. 4mm,尺寸為2000mm2 ；⑵復合材料預浸料鋪層T800單向碳纖維織物按照33鋪層鋪貼層合板，鋪貼完畢后，打真空袋加熱定型。定型后，將陶瓷基片2鋪貼于復合材料表面I，基片間隙控制在O. 2mm內，鋪貼完畢后，再次打真空袋定型；⑶復合材料成型將預定型鋪放在VARI模具中，注射雙馬來酰亞胺樹脂。注射苯并噁嗪樹脂。注射完畢后，按照180°C，2h->20(TC，2h工藝固化后得到具有鱗狀表面示蹤層的復合材料層合板。上述陶瓷基片2的形狀是正方形、長方形、三角形、梯形或六角形。然后，按SACMA SRM 2_88標準對復合材料進行沖擊后壓縮強度(CAI)測試，沖擊能量為6. 67本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種復合材料低速沖擊示蹤層，其特征在于：所述低速沖擊示蹤層是指在復合材料表面(1)貼覆的陶瓷薄層，功能是通過該陶瓷薄層受到低速沖擊后的狀態變化，來辨別復合材料相應沖擊受損區域、沖擊能量的大小及沖擊后剩余壓縮強度；該陶瓷薄層是非連續狀的，陶瓷薄層是用單片陶瓷基片(2)拼貼而成，陶瓷基片(2)的厚度為0.1～0.5mm，面積為100～2500mm2，相鄰陶瓷基片(2)之間的間隙應小于0.2mm。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張代軍，安學鋒，包建文，鐘翔嶼，劉剛，
申請(專利權)人：中國航空工業集團公司北京航空材料研究院，
類型：發明
國別省市：