一種復(fù)合材料孔隙率檢測(cè)標(biāo)塊及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬?gòu)?fù)合材料檢測(cè)用標(biāo)塊技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種復(fù)合材料孔隙率檢測(cè)標(biāo)塊及其制備方法，特別是涉及一種將兩端封端的中空纖維分散在復(fù)合材料基體中的復(fù)合材料孔隙率檢測(cè)標(biāo)塊及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]孔隙是復(fù)合材料最常見(jiàn)的微小缺陷?？紫兜某霈F(xiàn)會(huì)降低材料性能，如層間剪切強(qiáng)度、縱向和橫向的彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度、抗疲勞性，以及高溫下的抗氧化性能等。即使孔隙含量很小，也會(huì)對(duì)材料的壽命造成很大的影響，因此對(duì)于復(fù)合材料的性能保證來(lái)說(shuō)，孔隙率的檢測(cè)非常重要?？紫对诓牧现械姆植?、形狀和大小很復(fù)雜，這就使得孔隙率的檢測(cè)十分困難?？偟膩?lái)說(shuō)復(fù)合材料孔隙率的檢測(cè)方法分為兩類:破壞性檢測(cè)法和無(wú)損檢測(cè)法。破壞性檢測(cè)方法由于在檢測(cè)后試件均已遭到破壞，無(wú)法再使用，因此此方法不經(jīng)濟(jì)，多數(shù)時(shí)候也是不可能的。無(wú)損檢測(cè)能在不損壞工件的條件下對(duì)復(fù)合材料制件進(jìn)行檢測(cè)，因此越來(lái)越受到人們的重視和廣泛使用，其中超聲檢測(cè)法具有穿透能力強(qiáng)、方向性好、靈敏度高、對(duì)人體無(wú)害等優(yōu)點(diǎn)，成為目前用于復(fù)合材料最通用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)；但是孔隙率標(biāo)準(zhǔn)試塊的制備是孔隙率超聲檢測(cè)難以突破的技術(shù)，傳統(tǒng)的工藝控制法制造的試塊，孔隙率大小分布不夠均勻，從而導(dǎo)致在工程應(yīng)用階段出現(xiàn)許多問(wèn)題。因此，如何制造出大尺寸、均勻性較好、不同孔隙率梯度的孔隙率標(biāo)準(zhǔn)試塊是解決復(fù)合材料孔隙率超聲檢測(cè)的核心問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合材料孔隙率檢測(cè)標(biāo)塊及其制備方法，特別是提供一種將兩端封端的中空纖維分散在復(fù)合材料中的孔隙率檢測(cè)標(biāo)塊及其制備方法。本發(fā)明將標(biāo)準(zhǔn)的兩端封端的中空纖維埋置于復(fù)合材料增強(qiáng)體中制成復(fù)合材料孔隙率檢測(cè)標(biāo)塊，經(jīng)理論計(jì)算就能得知該復(fù)合材料孔隙率檢測(cè)標(biāo)塊的孔隙率，然后用超聲檢測(cè)獲得對(duì)應(yīng)的波形圖；通過(guò)兩端封端的中空纖維的系列布置，就能取得系列的標(biāo)準(zhǔn)孔隙率的復(fù)合材料超聲檢測(cè)波形圖；在對(duì)實(shí)際生產(chǎn)的復(fù)合材料進(jìn)行孔隙率檢測(cè)時(shí)，只需將檢測(cè)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)圖譜對(duì)照，很方便地就能獲知該復(fù)合材料的孔隙率值。
[0004]本發(fā)明的一種復(fù)合材料孔隙率檢測(cè)標(biāo)塊，所述檢測(cè)標(biāo)塊為復(fù)合材料，在復(fù)合材料中分散有兩端封端的中空纖維。
[0005]作為優(yōu)選的技術(shù)方案:
[0006]如上所述的一種復(fù)合材料孔隙率檢測(cè)標(biāo)塊，所述復(fù)合材料為碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料、玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料、芳綸纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料；所述的樹(shù)脂為酚醛樹(shù)脂、乙烯基樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂。
[0007]如上所述的一種復(fù)合材料孔隙率檢測(cè)標(biāo)塊，所述檢測(cè)標(biāo)塊為不同厚度和大小的平板或圓筒形，厚度或高度為0.5mm?10mm。
[0008]如上所述的一種復(fù)合材料孔隙率檢測(cè)標(biāo)塊，所述兩端封端的中空纖維的內(nèi)徑^ 120 μπι，外徑< 150 μπι，壁厚5?40 μ m，中空纖維的長(zhǎng)度為< 500 μ m，所述兩端封端的中空纖維的孔隙為π (R_r)2d，其中R為中空纖維外徑，r為中空纖維內(nèi)徑，d為中空纖維長(zhǎng)度；所述兩端封端的中空纖維的加入量m為P X Ji (R-r)2d，其中P為中空纖維材質(zhì)的密度，根據(jù)待測(cè)復(fù)合材料的體積孔隙率，計(jì)算出需要加入的中空纖維的量；所述兩端封端的中空纖維的材質(zhì)為聚醚砜中空纖維、聚酯中空纖維、丙烯腈中空纖維或聚氨酯中空纖維。
[0009]如上所述的一種復(fù)合材料孔隙率檢測(cè)標(biāo)塊，所述分散是指中空纖維在復(fù)合材料中均勻分散或局部均勻分散。
[0010]本發(fā)明還提供了一種復(fù)合材料孔隙率檢測(cè)標(biāo)塊的制備方法，是包括以下步驟:
[0011](I)將中空纖維進(jìn)行兩端封端；
[0012](2)在復(fù)合材料鋪層時(shí)，放入兩端封端的中空纖維；
[0013](3)復(fù)合材料成型，成型的方式為真空輔助成型(VARI)。
[0014]如上所述的一種復(fù)合材料孔隙率檢測(cè)標(biāo)塊的制備方法，將所述中空纖維進(jìn)行兩端封端是采用熱熔方法對(duì)中空纖維進(jìn)行封端處理；所述復(fù)合材料鋪層的鋪層角度為0°、+45°、一 45°、90°或一 90°，根據(jù)待測(cè)復(fù)合材料的實(shí)際鋪層，制備出與其鋪層完全一致的孔隙率試塊。
[0015]如上所述的一種復(fù)合材料孔隙率檢測(cè)標(biāo)塊的制備方法，所述真空輔助成型，在模具上噴涂脫模劑，然后在模具上鋪放復(fù)合材料的纖維織物，并在復(fù)合材料的纖維織物之間鋪放兩端封端的中空纖維，然后將脫模布置于復(fù)合材料的纖維織物上，鋪設(shè)導(dǎo)流網(wǎng)，最后用真空袋密封；在樹(shù)脂低粘度100?300mPa.s溫度下，對(duì)樹(shù)脂加熱進(jìn)行真空脫泡，至樹(shù)脂表面沒(méi)有氣泡產(chǎn)生，然后進(jìn)行真空灌注，待有樹(shù)脂流出時(shí)，關(guān)閉樹(shù)脂注入管與真空管，進(jìn)行升溫固化。
[0016]如上所述的一種復(fù)合材料孔隙率檢測(cè)標(biāo)塊的制備方法，在模具上噴涂脫模劑具體為:在模具上每隔5分鐘噴涂一次脫模劑，共噴涂3次。
[0017]如上所述的一種復(fù)合材料孔隙率檢測(cè)標(biāo)塊的制備方法，利用超聲檢測(cè)儀判斷對(duì)比試塊孔隙均勻性，篩選出孔隙均勻的試塊；從試塊上切割一部分，先對(duì)試樣用60#砂紙粗磨，所磨的面為與纖維垂直的截面，磨平后，再用1500#砂紙細(xì)磨，待無(wú)明顯劃痕時(shí)，對(duì)試樣用絨布和粒度為1.5 μπι的拋光膏進(jìn)行拋光至無(wú)任何明顯劃痕為止，再進(jìn)行金相顯微鏡觀察，將中空纖維中空度保持完好的標(biāo)塊作為合格的檢測(cè)標(biāo)塊。
[0018]有益效果:
[0019]本發(fā)明專利在復(fù)合材料中預(yù)埋中空纖維，模擬孔隙缺陷，通過(guò)采用不同中空纖維的排布方式以及排布密度精確控制孔隙率大小，從而制造不同孔隙率階梯、尺寸較大、分布均勻的復(fù)合材料孔隙率對(duì)比塊，為復(fù)合材料孔隙率超聲檢測(cè)提供一種真實(shí)有效的比對(duì)與評(píng)價(jià)基準(zhǔn)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0021]本發(fā)明的一種復(fù)合材料孔隙率檢測(cè)標(biāo)塊，檢測(cè)標(biāo)塊為復(fù)合材料，在復(fù)合材料中分散有兩端封端的中空纖維。復(fù)合材料為碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料、玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料、芳綸纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料；所述的樹(shù)脂為酚醛樹(shù)脂、乙烯基樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂，所述檢測(cè)標(biāo)塊為不同厚度和大小的平板或圓筒形，厚度或高度為0.5_?1mm ;所述兩端封端的中空纖維的內(nèi)徑< 120 μ m，外徑< 150 μ m，壁厚5?40 μ m，中空纖維的長(zhǎng)度為< 500 μπι，所述兩端封端的中空纖維的體積為Ji (R-r)2d，其中R為中空纖維外徑，r為中空纖維內(nèi)徑，d為中空纖維長(zhǎng)度；所述兩端封端的中空纖維的加入量m為P X π (R-r)2d，其中P為中空纖維材質(zhì)的密度；所述兩端封端的中空纖維的材質(zhì)為聚醚砜中空纖維、聚酯中空纖維、丙烯腈中空纖維或聚氨酯中空纖維；所述分散是指中空纖維在復(fù)合材料中均勻分散或局部均勻分散。
[0022]實(shí)施例1
[0023]一種復(fù)合材料孔隙率檢測(cè)標(biāo)塊的制備方法，包括以下步驟:
[0024](I)采用熱熔方法對(duì)聚醚砜中空纖維進(jìn)行兩端封端，聚醚砜中空纖維的內(nèi)徑為120 μ m，外徑為150 μ m，壁厚5 μ m，聚醚砜中空纖維的長(zhǎng)度為500 μ m，兩端封端的聚醚砜中空纖維的體積為(R_r)2d，其中R