復(fù)合材料的加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力,偏光應(yīng)力儀顯微鏡熱塑性基質(zhì)復(fù)合材料層間鍵合強(qiáng)度與工藝參數(shù)、壓力、溫度和接觸時(shí)間都有關(guān)。如果加工過(guò)程中溫度分布是非均勻的,那么層界面會(huì)以不同的速率鍵合(或愈合)。這樣,對(duì)于一個(gè)特定的加工過(guò)程,為了估算所需的加工時(shí)問(wèn),清楚復(fù)合層壓材料各點(diǎn)的溫度和自粘鍵合程度十分重要。 非等溫加工時(shí),可以用傳熱分析法預(yù)測(cè)層界面的瞬時(shí)溫度分布,分析自粘鍵合強(qiáng)度的增長(zhǎng)。用實(shí)際溫度對(duì)時(shí)間作圖,以此來(lái)確熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料凝固形成層壓結(jié)構(gòu)是由于層界面的自粘鍵合。自粘鍵合由兩個(gè)機(jī)理控制:①層界面的緊密接觸;②高分子鏈在界面上的擴(kuò)散(愈合)。自粘鍵合形成的速率,還有復(fù)合材料凝固的速率都與加工周期中的溫度、壓力和時(shí)間直接關(guān)聯(lián)。 如果層界面不緊密接觸,那么就不會(huì)有愈合或鍵合的形成。而緊密接觸的發(fā)生則依賴于預(yù)浸料表面的粗糙度、基體樹(shù)脂的黏度、層堆砌的順序和加工周期。在復(fù)合材料的加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力.這是因?yàn)樵诩由戏菣C(jī)械負(fù)荷時(shí)組成復(fù)合材料的兩相發(fā)生了不同的作用。例如:將一個(gè)熱膨脹系數(shù)較低的增強(qiáng)相加入到具有良好熱膨脹性能的基體相中,假如此物質(zhì)無(wú)初始應(yīng)力并且溫度降低,那么基體就會(huì)比增強(qiáng)相收縮得多。那么,增強(qiáng)相就處于壓力當(dāng)中(即內(nèi)壓應(yīng)力)。假如相之間結(jié)合良好,那么就可以用模型來(lái)預(yù)測(cè)加工過(guò)程中導(dǎo)致的殘余應(yīng)力場(chǎng)。生產(chǎn)聚合物基復(fù)合材料的標(biāo)準(zhǔn)周期是兩步固化周期。在這個(gè)周期中,溫度從室溫上升到第工一平臺(tái)溫度,并且保持溫度恒定約1h。然后,溫度繼續(xù)升高到第二平臺(tái)溫度并保持恒定約2~8h。然后溫度以一穩(wěn)定速率下降至室溫。因?yàn)橛袃蓚€(gè)平臺(tái)階段,這種固化周期被稱為兩步固化周期,第工一平臺(tái)的目的是讓氣體(如空氣、水蒸氣或揮發(fā)物)散出并且讓基材流動(dòng),讓基材密實(shí)。因此,在第工一平臺(tái)段,基材的黏度一定要低。高聚物基材的典型的黏度與溫度之間的關(guān)系是,隨著溫度的升高,高聚物的黏度降低至一最低黏度。隨著溫度的進(jìn)一步升高,高聚物開(kāi)始迅速地固化并且黏度顯著上升。第工一平臺(tái)溫度必須仔細(xì)選取,以使樹(shù)脂黏度較低而固化極少。
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