● 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。本论文所提出的复合材料预浸料/RFI共固化成型工艺是在复合材料共固化液体成型工艺基础上，将预浸料铺层、树脂膜与干纤维铺层结合，利用热压罐进行加热加压、固化成型的一种新型复合材料制造工艺。在预浸料/RFI共固化工艺中涉及两种材料体系：预浸料材料体系和RFI材料体系。因此首先考察了各个材料体系的工艺匹配性和基本性能，确定了合理的固化工艺参数。采用预浸料/RFI共固化工艺制备碳纤维/环氧树脂基复合材料层板，分析了层板中纤维密实和缺陷状况，采用I型层间断裂韧性和II型层间断裂韧性研究了层板的层间性能，并与预浸料成型层板和RFI成型层板进行了比较。进一步研究了叠层顺序、工艺温度平台及环氧型定型剂对层板性能的影响。结果表明：共固化RFI工艺所制备层板中孔隙、富树脂现象等与上述因素有着极大关系。对于层板力学性能，共固化界面层间性能存在差异。由于受两种材料体系影响，其层间断裂韧性介于预浸料/热压罐工艺层板与RFI工艺层板之间。由于受裂纹断面纤维桥连以及裂纹前端分层影响，共固化层板扩展GIC值高于预浸料/热压罐工艺层板。最后，选用不同预浸料体系采用共固化RFI成型工艺制备了层板，并对层板中纤维密实/缺陷存在情况以及共固化界面性能进行了考察。结果表明：不同预浸料体系，共固化制件中RFI部分纤维密实程度、层内富树脂现象差异不明显，共固化界面区域富树脂区较小。共固化层板I型层间断裂韧性与RFI层板相近。受预浸料材料与RFI材料影响，共固化层板弯曲性能介于两者之间。不同预浸料共固化层板，其层间性能差异较小，均与RFI层板相近。