采用自行設計的熱隔膜成型工藝實驗裝置，制備了C形結構碳纖維復合材料預成型體，測試了成型過程中預成型體和模具溫度的變化規律，并考察了成型溫度、預成型體尺寸對C形預成型體表面質量和內部缺陷的影響。結果表明：熱隔膜成型過程中，采用模具預熱的方法與紅外燈輻射相配合，可保證預浸料溫度的分布均勻性；成型溫度過低時，預浸料粘性大、層間滑移能力差，導致預成型體拐角處出現纖維褶皺，并且內部孔隙偏多；預成型體的外形尺寸與模具尺寸接近，則預成型體易受隔膜架橋、變形量過大影響而出現翹曲等缺陷，因此預成型體與模具之間的尺寸比例應控制在一定范圍內。

       傳統的預浸料／熱壓罐工藝主要采用手工鋪疊的方式得到與制件結構相近的預成型體，然后采用熱壓罐固化。隨著復合材料在飛機結構的大量應用及其構件日趨大型化、復雜化，手工鋪疊工藝的生產效率低、成型質量不穩定等問題愈加突出，使得復合材料制件的自動鋪疊技術迅速發展。為了進一步提高生產效率，保證預成型質量，熱隔膜成型工藝應運而生。該工藝將手工鋪疊或自動鋪帶工藝鋪疊的預浸料平板置于兩層延展性較高的隔膜間，并整體轉移到熱隔膜機上，利用真空負壓和紅外加熱作用將平板壓制成復雜形狀的預成型體，其生產速度快、成型質量高、穩定性好。該工藝最早應用于熱塑性復合材料，目前主要用于熱固性復合材料的制備，例如，熱隔模成型工藝已成功應用于波音777長桁、V22長桁和A400M機翼前梁等大型構件的生產[2-4]，已經成為一種重要的低成本制造技術。

       國外學者對熱隔膜成型工藝進行了大量研究。Krebs[5]和Mallon等人針對碳纖維增強PEEK復合材料，研究了熱隔膜成型過程中模具、成型過程壓力和溫度、制件大小、層板厚度及鋪層方式等因素對成型質量的影響。Pantelakis等人研究了熱隔膜成型工藝的優化方法。Gutowski[81和Bersee等人研究了隔膜材料對成型熱塑性復合材料的影響。Labeas等人[IO]利用有限元方法模擬了熱隔膜成型過程中紅外輻射預熱階段熱塑性層板溫度的變化情況。以上研究都是針對熱塑性復合材料，對熱固性復合材料熱隔膜工藝的研究報道很少。而在國內此項技術尚處于開發試驗階段，缺乏相關的理論和技術基礎研究。

       本文采用自行設計搭建的熱隔膜成型工藝實驗裝置制備了C形碳纖維／環氧預浸料預成型體，測試分析了成型過程中溫度分布及變化規律，考察了成型溫度和預成型體尺寸對預成型體成型質量的影響。研究結果為熱隔膜成型工藝在我國的工程化應用提供理論和實驗依據。

資料下載：   碳纖維復合材料C形結構熱隔膜成型工藝.pdf