● 摘要
复合材料共固化液体成型工艺，是将液体成型工艺与共固化技术相结合而产生的一种聚合物基复合材料整体成型工艺方法。该工艺适用于成型复杂形状的制件，在降低模具复杂性的同时减少零件数目，具有减重和降低制造成本的优点。RFI/预浸料共固化工艺是共固化液体成型工艺的基础上，结合热压罐预浸料工艺和RFI工艺，得到一种新型工艺方法。
本文针对RFI/预浸料共固化工艺，先以碳纤维/环氧树脂体系和RFI工艺过程为研究对象，研究纤维和树脂膜的工艺特性、RFI工艺过程中树脂流动规律等；在此基础上，针对工型加筋壁板结构，研究RFI工艺和RFI/预浸料工艺过程中树脂流动及缺陷形成规律，为该工艺成型质量控制提供指导。
首先，本文考察了碳纤维铺层的压缩特性及渗透特性，分析了定型剂对工艺性能的影响。通过对树脂流变、固化特性研究，研制了一种有较宽低粘度平台适用于RFI工艺的环氧树脂膜。
然后，为了研究RFI中树脂的流动规律，建立了一套基于真空作用原理的树脂流动前锋监测系统。通过实验验证了该系统具有较高的测试灵敏性，满足热压罐成型过程中树脂流动前锋在线监测的要求。应用该系统对RFI工艺平板中树脂流动规律进行监测。结果表明，RFI工艺中，树脂流动行为遵循厚度一维方向Darcy定律；外加压力，铺层方式、挡块种类均会对树脂流动行为产生明显影响。
最后，研究了工型加筋壁板的RFI、预浸料以及RFI/预浸料成型工艺，分析了工艺方法对成型质量和加筋壁板界面拉脱性能的影响。研究发现，RFI工艺与RFI/预浸料工艺的树脂流动行为相似，预浸料中的树脂会渗透到筋条与蒙皮的界面处。RFI/预浸料共固化工艺成型的制件抗拉脱能力介于RFI工艺与预浸料工艺之间，其共固化界面强度高，RFI部分的层间强度决定了制件的拉脱破坏载荷大小。