碳纤维增强树脂基复合材料微波压力固化基础研究

基本信息
批准号:51575275
项目类别:面上项目
资助金额:63.00
负责人:郝小忠
学科分类:
依托单位:南京航空航天大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:James X. Gao,李楠垭,周靖,何永喜,吴晓春,刘舒霆,张灵林
关键词:
微波压力固化数字化制造与智能制造复合材料
结项摘要

Carbon fiber reinforced polymer composites are increasingly used in aerospace and other fields. Traditional autoclave curing technology exhibits serious problems, such as difficult to curing large thickness and variable thickness composites components, lower interfacial shear strength of composites, long curing period and high energy consumptions. This project present a method of carbon fiber reinforced polymer composites processed by pressure assisted microwave curing, to reveal the microwave curing mechanism of the carbon fiber reinforced polymer composites, establish temperature field prediction and control model of composite components, based on multiple microwave sources respectively control, and propose real time monitoring and adaptive control of pressure, curing degree and viscosity of the composite components by using pressure assisted microwave curing. For the sake of providing theoretical and technical supports for the high quality, high efficiency, low cost and low energy consumption curing of carbon fiber reinforced polymer composite materials.

碳纤维增强树脂基复合材料在航空航天等领域应用越来越广泛。针对传统热压罐难以固化成型大厚度与变厚度复材构件,热压罐固化复材构件的界面剪切强度低以及固化时间长、能耗高等问题,本项目提出碳纤维增强树脂基复材构件微波压力固化方法,旨在揭示碳纤维增强树脂基复材的微波固化机理,建立基于多路微波源分别控制的复材构件多尺度温度场预测和控制模型,提出复材构件微波压力固化过程中压实度、固化度和粘度的实时监测和自适应控制方法。为碳纤维增强树脂基复材构件的高质量、高效、低成本和低能耗固化成型提供理论和技术支撑。

项目摘要

针对传统热压罐难以固化成型大厚度与变厚度复材构件,热压罐固化复材构件的界面剪切强度低以及固化时间长、能耗高等问题,本项目深入研究了碳纤维增强树脂基复材构件微波压力固化方法,揭示了碳纤维增强树脂基复材的微波固化机理,建立了基于多路微波源分别控制的复材构件多尺度温度场预测和控制模型,提出了复材构件微波压力固化过程中压实度、固化度和粘度的实时监测和自适应控制方法。实验结果表明,相比于热压罐固化方法,微波压力固化碳纤维增强树脂基复材的界面剪切强度提高了52.8%,固化周期可缩短40%以上,能耗可降低50%以上。项目研究成果在国内某大型航空企业得到了初步应用和验证,对碳纤维增强树脂基复材构件的高质量、高效、低成本和低能耗固化成型具有重要意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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