[发明专利]一种复合材料的固化方法

说明书

本发明提供一种复合材料的固化方法，包括振动预处理和低压微波固化，其中：振动预处理具体是：将待加工的复合材料制件进行振动处理得到预处理后的复合材料制件；低压微波固化具体是：将预处理后的复合材料制件在低压及微波条件下进行固化；复合材料制件在振动预处理过程和低压微波固化过程中均进行固化。应用本发明的技术方案，效果是：本发明采用振动预处理和低压微波固化的结合，使得最后的复合材料制件基本能够达到现有技术中高压条件下效果，在保证复合材料制件质量和性能优良的同时，降低成型过程中所需要的压力以及缩短固化时间，进而减少生产成本及提高安全系数。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别地，涉及一种复合材料的固化方法。

背景技术

复合材料相比于金属材料，具有更高的比强度和比模量，同时兼具优良的抗疲劳性能，是应用于航空航天等高新领域的理想材料，但是由于其成型过程复杂、成型后制件的质量难以保证，限制了该材料的广泛应用。

目前，最为成熟的复合材料成型工艺为热压罐工艺。热压罐工艺是通过热传导、热对流、热辐射三种传热方式对制件进行由外而内的加热方式，尽管在加热过程中，热压罐内的空气温度及固化压力相对均匀，但是由于复合材料是热的不良导体，在加热固化时当热量由材料外部向内部传递时，会在材料内部存在温度梯度，造成沿厚度方向上固化度不同，使树脂很难均匀和完全固化，因此产生较大的内应力，进而影响制件的整体质量。

微波固化工艺作为一种新的固化技术，以其高效、节能、环保的显著优势引起了国内外众多研究团队的关注。该工艺是将待加热的制件置于微波场中，在外加电磁场的作用下使制件内部介质发生极化，构成待固化制件内部的功率耗散，将微波能转化成热能。微波固化工艺的加热方式属于“分子内”加热，不需要加热材料周围的空气，而是直接将微波辐射至复合材料表面，同时穿透材料，实现材料内外同时均匀加热。同时，相比于传统的热压罐工艺，微波固化工艺的升温速率有很大的提高，通常在5℃/min之上，因此可以很大程度的提高生产效率。但是，微波固化工艺的高升温速率大大减少了复合材料制件的成型时间，限制了制件内部空气的排出，进而导致微波固化工艺所得到的复合材料制件的性能和质量远逊与采用传统热压罐工艺所得的制件，限制了该工艺在工程上的广泛应用。

关于复合材料微波固化成型工艺，国内外众多研究团队已展开了大量研究，并取得了丰硕的成果。如中国专利申请CN201310480686设计了一种采用微波工艺固化纤维增强树脂基复合材料构建的装置，该装置采用的微波源线性可调，通过步进电机控制滚珠丝杠转动进而控制工作台前后运动，利用八边形微波模谐振腔体结构来实现内部电磁场的均匀性；中国专利申请CN201310480701、CN201610027791、CN20161003557、CN201610025303等文件中公开了使用热压罐与微波结合用于加热固化复合材料的技术，采用微波对制件进行快速加热，使用热压罐施加高压，能基本实现对复合材料制件的均匀性加热，进而提高制件的质量和性能。但是对于微波高压固化工艺，虽然能体现出微波固化带来的高效率优势，但是一定程度上提高了生产制造成本，同时还存在一定的安全隐患。

因此，设计一种快速高效、操作方便、安全系数高、加工成本低且能够确保复合材料制件质量的复合材料的固化方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合材料的固化方法，在保证复合材料制件质量和性能优良的同时，降低成型过程中所需要的固化压力，缩短固化时间，进而减少生产成本、提高安全系数。具体方案如下：

一种复合材料的固化方法，包括振动预处理和低压微波固化；

振动预处理具体是：将待加工的复合材料制件进行振动处理得到预处理后的复合材料制件，其中：振动加速度为5g-20g，g＝9.8m/s；

低压微波固化具体是：将预处理后的复合材料制件在低压及微波条件下进行固化，其中：压力为0.1-0.4Mpa；