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石英纤维复合材料孔隙含量超声评价方法研究

刘磨  
【摘要】:RTM石英纤维复合材料具有成本低、成型速度快、强度和模量大、耐热、介电常数低和正切损耗小等优点,在航空航天、军工、生物医学工程等技术领域得到了广泛的应用。孔隙微缺陷在材料成型过程中是不可避免的,对复合材料的力学性能产生影响,因此孔隙微缺陷的无损评价成为研究热点,而目前主要采用超声方法评价孔隙含量。针对RTM石英纤维复合材料孔隙含量的无损评价问题,本文在研究了成型工艺参数对孔隙含量的影响基础上,开展了孔隙含量超声评价方法研究。首先,通过改变RTM石英/环氧复合材料成型过程中的树脂注射压力、树脂注射温度等工艺参数制作了孔隙含量不同的复合材料样品。其次,测量了RTM石英/环氧复合材料样品的孔隙含量和力学性能,研究了RTM成型工艺参数对复合材料孔隙含量的影响以及孔隙含量对力学性能的影响。最后,利用声速、声衰减系数和相对非线性系数对树脂基体不同的RTM石英纤维复合材料孔隙含量进行评价,且针对孔隙含量高,衰减大的石英/酚醛复合材料提出了测量声速和声衰减系数的改进方法。研究结果表明,RTM成型工艺参数影响着复合材料孔隙微缺陷的产生,且孔隙含量随着树脂注射压力的增大而减小;0.6MPa的注射压力时,复合材料孔隙含量随着温度的升高而增大;随着孔隙含量的增大,复合材料的弯曲强度和压缩强度逐渐减小。孔隙含量在1%以内变化时,声速不随孔隙含量呈规律性变化,而超声衰减系数和相对非线性系数随孔隙含量单调递增,能够用于评价石英纤维复合材料的孔隙含量;与超声衰减系数相比,相对非线性系数对孔隙微缺陷的敏感性更强。


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