中温固化复合材料层压板分层缺陷注射修补工艺研究
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Ｄ Ｇ ＿ ８ 胶 黏 剂 固化 良好
关键词 ：层 压板 ；分层缺 陷：注射修补 ；强度恢 复率 中图分 类号 ：Ｔ Ｂ ３ ３ ２ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ３ — ０ ９ ９ ９ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ６ — ０ ０ ８ ５ — ０ ４
１ 引 言 复合材料具有 比强度 、 比模量高 ， 耐疲 劳、 抗腐
碳纤 维 复合材 料层 压板 分 层缺 陷 的注射 修 补 提供 实
验依 据 。
料 利用 率 ， 降低 使 用 成 本 。对 于 已经 在 飞 机上 服役 的碳纤 维 复合 材料 构 件 ， 若 产 生缺 陷／ 损伤 ， 则 必 须 对 其进 行修 补 ［ ６ ］ 。 近年来 ， 不少 学 者 已经 对 复合 材 料 修 补 进 行 了 广 泛 的研究 『 ９ 。 。复合 材料 结 构 损 伤 的 常用 修补 方 法 包括 树脂 注射 、 树脂灌注和填充、 胶接贴补 、 胶 接 挖补 （ 斜 接 法 和 阶梯 法 ） 和机械螺 （ 铆） 接 修 补 等［ １ 引。在 具 体 修 补 操 作 时 ， 应 根 据 复 合 材 料 的构
２ ０ １ ７年第 ６期
玻 璃 钢 ／复 合 材料 层 压 板 分层 缺 陷注射 修 补 工 艺研 究
龚志红 ，包 啸 ，李建川 ，苏 建
（ １ ． 中航工业成都 飞机工业 （ 集团 ）有限责任公司 ，成都 ６ １ ０ ０ ０ ０ ；
２ ． 南 京 航 空 航 天 大 学 。南 京 ２ １ １ ｌ Ｏ Ｏ ）
８ ６
中温 固化 复 合 材 料 层 压 板 分 层 缺 陷 注射 修 补 工 艺研 究
２ ０ １ ７年 ６月
２ ． ２ 试 样 制备
而对于中温 固化碳纤维复合材料层压板分层缺陷修
补 工艺 的研 究却 很少 。在 大 型复合 材 料层 压 板 构件
的实 际生产 过 程 中 ， 常 因 为 预 浸料 铺 叠 环 节 有 异 物
（ 真空 袋 、 腻 子条 和 美 工 刀 片碎 屑 等 ） 夹 杂 使 固化后 的层压 板产 生 分 层 缺 陷 。本 文 通 过 预 埋 石 英 砂 ， 制
蚀性 好等 优点 ［ １ － ４ ３ ， 被广 泛应 用于 飞机制 造业 Ｅ ｓ ］ 。大 量复 合材 料构 件在 生产 、 加工 、 装 配和使 用 过程 中不 可避 免地 会发 生 结 构 缺 陷／ 损 伤 。复 合 材 料 在 制 造 过程 中产 生 的缺 陷主要包 括分 层 、 脱胶 、 纤 维角 度错 误、 划痕 和碰伤 等 ； 在 使用 过程 中产 生 的损 伤 主要包 括分 层 、 撞伤（ 半 穿 透 型 和穿 透 型 ） 和 灼 烧 等 。一般
度适中、 力学 性 能好 ， 被 大量 应 用 于 飞 机 各 类 结 构 。 例如 ， 机身上蒙皮壁板 、 机翼 、 垂直 尾翼和翼肋 等。
收稿 日期 ：２ ０ １ ６ ． １ ２ ． ２ ３
本文作者还有徐恒元。 。汪冬冬 和崔益华 。 作者简介 ：龚志红 （ １ ９ ８ ４ ． ） ， 女 ，高级工程师 ，主要从事碳纤维复合材料构件制造方面的研究。 通讯作者 ：崔益华 （ ｔ ９ ７ ０ ． ） ，男 ， 教授 ，博士 ，主要从事复合材料方面的研究 ，ｃ ｕ ｉ ｙ ｈ ＠ ｎ ｕ ａ ａ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ 。
美国 Ａ ｉ ａ ｅ ｃ ｈ公 司 。
设备 ： Ｌ Ｂ Ｂ ３ ６ Ｈ ０ ３ ３ Ａ型 电钻 ， 美国 Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｓ公 司 ； Ｏ ｍ ｎ ｉ Ｓ ｃ ａ ｎ ＭＸ型相 控 阵探 伤 仪 ， 美国 Ｏ ｌ ｙ ｍ ｐ ｕ ｓ Ｎ Ｄ Ｔ
公司： ５ １ ５ ０型微 机 控 制 电子 万 能 试 验 机 ， 深 圳 新 三 思材 料检 测有 限公 司 。
摘 要 ：通过 预 埋 石 英砂 ， 制 备 了复 合 材 料 层 压 板 分 层 缺 陷试 样 。 采 用 注射 修 补 法 对 分 层 缺 陷试 样 进 行 了修 补 。使 用 电 钻
在 缺陷试样 单侧 打注胶孔 ， 通过注胶孔将 Ｄ Ｇ ． ８ 胶黏 剂注入缺 陷区域 ， 利用热补仪将注胶后 的试样 固化 。对修补后 的试样进行 了无损检 测、 力学性能测试和微观结构分 析。结果表 明 。 修 补后 的试样拉 伸和 压缩 强度恢 复率均达 ８ ５ ％以上 ． 试 样修 补 区的
的分 层 缺陷状 况 。本 文 的研究 结果 有 望为 中温 固化
为了保证生产和使用安全 ． 带有缺陷和损伤的碳纤 维复合材料部件会依据相关标准和检测结果进行报
废处理 ， 造 成材 料浪 费 。而对含 有缺 陷／ 损 伤 的复合
材料 部件进 行 及 时有 效 的修 补 。 则 可 以 提 高 复合 材
备 了层 压板 分 层 缺 陷试 样 ， 并 对 缺 陷试 样 进 行 了 注
射修 补 。对 修补 后 的试 样 进 行 了无 损 检 测 、 力 学 性 能测 试 和微 观结 构分 析 。与传 统 预埋 聚 四氟 乙烯 薄 膜模 拟 缺 陷相 比 ， 通 过 预埋 石 英 砂 模 拟 层 压 板 分 层 缺陷． 更 符合 实 际 生产 中复 合 材 料 层 压 板 构 件 出现
件、 缺 陷类 型和 修 补环 境 来 选 用 最合 适 的修 补 方 法 进 行修 补 。 中温 固化碳纤 维 复合材 料层 压板 因 为其 固化 温
２ 实 验 ２ ． １ 实验 原 材 料 与设 备
原材 料 ： Ｔ ７ ０ ０ ／ ３ ２ ３ ４单 向预 浸 料 ， 碳 纤 维 含 量 为 ７ ４ ． ７ ％， 中航 复 材责 任 有 限公 司 ； Ｄ Ｇ 一 ８胶 黏 剂 ， 中蓝 晨光 化工 研 究 院 有 限 公 司 ； 辅 助材料 （ 透气毡等 ） ，
关键词 ：层 压板 ；分层缺 陷：注射修补 ；强度恢 复率 中图分 类号 ：Ｔ Ｂ ３ ３ ２ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ３ — ０ ９ ９ ９ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ６ — ０ ０ ８ ５ — ０ ４
１ 引 言 复合材料具有 比强度 、 比模量高 ， 耐疲 劳、 抗腐
碳纤 维 复合材 料层 压板 分 层缺 陷 的注射 修 补 提供 实
验依 据 。
料 利用 率 ， 降低 使 用 成 本 。对 于 已经 在 飞 机上 服役 的碳纤 维 复合 材料 构 件 ， 若 产 生缺 陷／ 损伤 ， 则 必 须 对 其进 行修 补 ［ ６ ］ 。 近年来 ， 不少 学 者 已经 对 复合 材 料 修 补 进 行 了 广 泛 的研究 『 ９ 。 。复合 材料 结 构 损 伤 的 常用 修补 方 法 包括 树脂 注射 、 树脂灌注和填充、 胶接贴补 、 胶 接 挖补 （ 斜 接 法 和 阶梯 法 ） 和机械螺 （ 铆） 接 修 补 等［ １ 引。在 具 体 修 补 操 作 时 ， 应 根 据 复 合 材 料 的构
２ ０ １ ７年第 ６期
玻 璃 钢 ／复 合 材料 层 压 板 分层 缺 陷注射 修 补 工 艺研 究
龚志红 ，包 啸 ，李建川 ，苏 建
（ １ ． 中航工业成都 飞机工业 （ 集团 ）有限责任公司 ，成都 ６ １ ０ ０ ０ ０ ；
２ ． 南 京 航 空 航 天 大 学 。南 京 ２ １ １ ｌ Ｏ Ｏ ）
８ ６
中温 固化 复 合 材 料 层 压 板 分 层 缺 陷 注射 修 补 工 艺研 究
２ ０ １ ７年 ６月
２ ． ２ 试 样 制备
而对于中温 固化碳纤维复合材料层压板分层缺陷修
补 工艺 的研 究却 很少 。在 大 型复合 材 料层 压 板 构件
的实 际生产 过 程 中 ， 常 因 为 预 浸料 铺 叠 环 节 有 异 物
（ 真空 袋 、 腻 子条 和 美 工 刀 片碎 屑 等 ） 夹 杂 使 固化后 的层压 板产 生 分 层 缺 陷 。本 文 通 过 预 埋 石 英 砂 ， 制
蚀性 好等 优点 ［ １ － ４ ３ ， 被广 泛应 用于 飞机制 造业 Ｅ ｓ ］ 。大 量复 合材 料构 件在 生产 、 加工 、 装 配和使 用 过程 中不 可避 免地 会发 生 结 构 缺 陷／ 损 伤 。复 合 材 料 在 制 造 过程 中产 生 的缺 陷主要包 括分 层 、 脱胶 、 纤 维角 度错 误、 划痕 和碰伤 等 ； 在 使用 过程 中产 生 的损 伤 主要包 括分 层 、 撞伤（ 半 穿 透 型 和穿 透 型 ） 和 灼 烧 等 。一般
度适中、 力学 性 能好 ， 被 大量 应 用 于 飞 机 各 类 结 构 。 例如 ， 机身上蒙皮壁板 、 机翼 、 垂直 尾翼和翼肋 等。
收稿 日期 ：２ ０ １ ６ ． １ ２ ． ２ ３
本文作者还有徐恒元。 。汪冬冬 和崔益华 。 作者简介 ：龚志红 （ １ ９ ８ ４ ． ） ， 女 ，高级工程师 ，主要从事碳纤维复合材料构件制造方面的研究。 通讯作者 ：崔益华 （ ｔ ９ ７ ０ ． ） ，男 ， 教授 ，博士 ，主要从事复合材料方面的研究 ，ｃ ｕ ｉ ｙ ｈ ＠ ｎ ｕ ａ ａ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ 。
美国 Ａ ｉ ａ ｅ ｃ ｈ公 司 。
设备 ： Ｌ Ｂ Ｂ ３ ６ Ｈ ０ ３ ３ Ａ型 电钻 ， 美国 Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｓ公 司 ； Ｏ ｍ ｎ ｉ Ｓ ｃ ａ ｎ ＭＸ型相 控 阵探 伤 仪 ， 美国 Ｏ ｌ ｙ ｍ ｐ ｕ ｓ Ｎ Ｄ Ｔ
公司： ５ １ ５ ０型微 机 控 制 电子 万 能 试 验 机 ， 深 圳 新 三 思材 料检 测有 限公 司 。
摘 要 ：通过 预 埋 石 英砂 ， 制 备 了复 合 材 料 层 压 板 分 层 缺 陷试 样 。 采 用 注射 修 补 法 对 分 层 缺 陷试 样 进 行 了修 补 。使 用 电 钻
在 缺陷试样 单侧 打注胶孔 ， 通过注胶孔将 Ｄ Ｇ ． ８ 胶黏 剂注入缺 陷区域 ， 利用热补仪将注胶后 的试样 固化 。对修补后 的试样进行 了无损检 测、 力学性能测试和微观结构分 析。结果表 明 。 修 补后 的试样拉 伸和 压缩 强度恢 复率均达 ８ ５ ％以上 ． 试 样修 补 区的
的分 层 缺陷状 况 。本 文 的研究 结果 有 望为 中温 固化
为了保证生产和使用安全 ． 带有缺陷和损伤的碳纤 维复合材料部件会依据相关标准和检测结果进行报
废处理 ， 造 成材 料浪 费 。而对含 有缺 陷／ 损 伤 的复合
材料 部件进 行 及 时有 效 的修 补 。 则 可 以 提 高 复合 材
备 了层 压板 分 层 缺 陷试 样 ， 并 对 缺 陷试 样 进 行 了 注
射修 补 。对 修补 后 的试 样 进 行 了无 损 检 测 、 力 学 性 能测 试 和微 观结 构分 析 。与传 统 预埋 聚 四氟 乙烯 薄 膜模 拟 缺 陷相 比 ， 通 过 预埋 石 英 砂 模 拟 层 压 板 分 层 缺陷． 更 符合 实 际 生产 中复 合 材 料 层 压 板 构 件 出现
件、 缺 陷类 型和 修 补环 境 来 选 用 最合 适 的修 补 方 法 进 行修 补 。 中温 固化碳纤 维 复合材 料层 压板 因 为其 固化 温
２ 实 验 ２ ． １ 实验 原 材 料 与设 备
原材 料 ： Ｔ ７ ０ ０ ／ ３ ２ ３ ４单 向预 浸 料 ， 碳 纤 维 含 量 为 ７ ４ ． ７ ％， 中航 复 材责 任 有 限公 司 ； Ｄ Ｇ 一 ８胶 黏 剂 ， 中蓝 晨光 化工 研 究 院 有 限 公 司 ； 辅 助材料 （ 透气毡等 ） ，