一种碳纤维增强树脂基复合材料孔隙率试块制造技术

本实用新型专利技术属于复合材料无损检测与孔隙率超声评估技术，涉及一种不同厚度的一种碳纤维增强树脂基复合材料孔隙率试块。所述的复合材料孔隙率试块由一组含有不同铺层与厚度及不同孔隙含量的试块组成，每个试块由不同纤维方向的铺层构成，铺层结构按照90°、+45°、-45°和0°四个纤维方向的不同组合依次铺层，复合材料孔隙率试块的孔隙特征和分布与被检测复合材料实际产生的孔隙特性一致；孔隙率体积含量范围包括0-0.5%、1-1.5%、1.5-2%和2.0-3.0%四个级差，每个复合材料孔隙率试块的孔隙率体积含量分布均匀性不大于0.5%。本实用新型专利技术为碳纤维增强树脂基复合材料孔隙率超声检测提供了一种真实有效的比对与评估基准。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

Carbon fiber reinforced resin matrix composite material porosity test block

The utility model belongs to the nondestructive testing and ultrasonic evaluation technology of composite material, which relates to a carbon fiber reinforced resin matrix composite material with different thickness. The porosity of composite specimens by a set of test blocks with different layer thickness and with different porosities, each block layer by different fiber orientation structure, layer structure according to the different combinations of 90 degrees, +45 degrees, -45 degrees and 0 degrees four fiber direction layer sequentially. Composite porosity test block pore characteristics and distribution and pore properties of the composite materials was consistent with the actual porosity; the volume content of 1-1.5%, 1.5-2%, including 0-0.5% and 2.0-3.0% four levels, each composite porosity volume porosity content block distribution uniformity is less than 0.5%. The utility model provides a true and effective comparison and evaluation basis for the ultrasonic testing of the porosity of the carbon fiber reinforced resin matrix composite material.

【技术实现步骤摘要】

本技术属于复合材料无损检测与孔隙率超声评估技术，涉及一种不同厚度的一种碳纤维增强树脂基复合材料孔隙率试块。
技术介绍
为了确保复合材料承力结构中的孔隙含量控制在设计要求的损伤容限范围内，工程设计和装机应用中，要求对复合材料承力结构进行孔隙含量进行无损检测与评估。目前主要有两种复合材料孔隙率检测方法:一种是通过对随炉件或者被检测复合材料零件中加工余量区取样后，进行金相观察分析，从而间接推测复合材料零件中的孔隙率含量，这种方法在工程实践中已逐步淘汰；另一种是利用与已知孔隙率分布的复合材料试块进行对t匕，通过分析来自对比试块和被检测零件之间的超声信号对应关系，评定被检测复合材料零件的孔隙率含量的符合性，这是目前比较推崇的一种非破坏性检测方法。采用这种复合材料孔隙率超声检测方法，首先需要建立与被检测复合材料结构工艺及材料一致的孔隙率试块。目前没有公开市售的碳纤维增强树脂基复合材料孔隙率试块，国外极少数企业有一些自用的环氧树脂基碳纤维复合材料孔隙率对比试块，但其复合材料孔隙率含量级差分布具有明显的不确定性，复合材料孔隙率试块中的每个试块的孔隙率体积含量分布波动性和离散性大，复合材料孔隙率试块主要为织物铺层结构，试块的厚度单一。北京航空制造工程研究所2012年专利技术一种多向铺层的复合材料孔隙率试块(专利号201220318356.6)，只涉及+45°、90°、-45°和0°方向的依次铺层组合，孔隙率体积含量范围只包括0-0.5%、1-1.5%、1.5-2%三个级差，孔隙率试块只包括3mm、8mm和13mm三种固定厚度，试块的铺层限定为Cycom X850-35-12KIM+-190单向带铺层结构。北京航空制造工程研究所2012年专利技术的一种环氧树脂基碳纤维复合材料孔隙率试块种多向铺层的复合材料孔隙率试块(专利号201220316760.X)，只涉及+45°、-45°、0°和90°方向的依次铺层，孔隙率试块的孔隙含量级差只包括0-0.5%、1-1.5%、1.5-2%三个级差，孔隙率试块只包括3mm、5mm和9mm三种固定厚度的试块，试块的铺层限定为Cycom 977-2-35-12KHTS-268单向带铺层结构。对实际复合材料结构孔隙率超声评估与检测，通常需要结合被检测复合材料结构的增强体和基体材料、工艺铺层和厚度等特征和设计要求制造相应的复合材料孔隙率试块。
技术实现思路
本技术的目的是提出一种用于检测碳纤维增强树脂基复合材料结构件孔隙率含量的复合材料孔隙率试块。本技术的技术解决方案是，所述的复合材料孔隙率试块由一组含有不同铺层与厚度及不同孔隙含量的试块组成，每个试块按照实际被检测复合材料结构所用纤维增强体和树脂基体，由不同方向纤维铺层构成，铺层结构按照90°、+45°、-45°和0°方向铺层组合,复合材料孔隙率试块的孔隙特征和分布与被试复合材料实际产生的孔隙特性一致；孔隙率体积含量包括0-0.5%、1-1.5%、1.5-2%和2.0-3.0%四个级差，每个复合材料孔隙率试块的孔隙率体积含量分布均匀性不大于0.5%。所述的复合材料孔隙率试块包括四种不同复合材料铺层组合，依次对应的厚度为3.05.0 gmm、8.0 3mm和u.0 jmm，每种不同纤维方向的铺层组合和厚度的复合材料孔隙率试块中的孔隙率体积含量包括0-0.5%、1-1.5%、1.5-2%和2.0-3.0%四个级差。所述的每个试块以各种角度的单向带铺层或者织物铺层组合构成不同厚度的复合材料孔隙率试块。所述的每个试块的铺层由T300、T700、T800和CCF300碳纤维增强体和双马树脂与环氧树脂的单向带铺层或者织物铺层构成不同多向铺层结构的复合材料孔隙率试块。本技术具有的优点和有益效果，本技术的复合材料孔隙率试块包括多种不同碳纤维增强树脂基单向带铺层和织物铺层组合和厚度，每种铺层组合及其厚度与实际被检测复合材料结构一致，保证了孔隙率试块与被检测复合材料结构比对条件严格一致性；每种铺层的复合材料孔隙率试块包含有不同的孔隙率分布，孔隙率分布和体积含量级差、孔隙率分布范围与目前复合材料工程结构设计采用的评判标准一致，适用性非常强，孔隙率级差更多；每个试块的孔隙率体积含量分布均匀性好，对实际复合材料结构件孔隙率的评估和仪器检测参数调节以及复合材料孔隙率的评估与分析的准确性和代表性更好。本技术的复合材料孔隙率试块的工艺结构和孔隙率的物理特征与分布与实际被复合材料结构完全一致，复合材料孔隙率试块中孔隙率的代表性和真实性更好。本技术的复合材料孔隙率含量具有更多的不同体积含量级差分布，可以用于不同厚度复合材料结构件孔隙率的超声检测与评估分析。本技术的复合材料孔隙率含量试块具有更多灵活的不同厚度范围，可以用于不同厚度复合材料结构孔隙率的超声检测与评估分析。本技术的复合材料孔隙率含量试块包括不同碳纤维增强体与树脂基体以及铺层组合与铺层结构，可以用于不同碳纤维增强树脂基复合材料结构孔隙率的超声检测与评估分析。附图说明图1是本技术的单向带铺层复合材料孔隙率试块铺层示意图。图2是本技术的织物铺层复合材料孔隙率试块铺层示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术作详细说明。用于碳纤维增强树脂基复合材料层压结构孔隙率超声检测的孔隙率试块，它由一组含有不同铺层与厚度及不同孔隙含量的试块组成，如图1所示；每个试块按照实际复合材料工艺结构，由不同铺层构成，铺层结构按照铺层I为90°、铺层2为+45°、铺层3为-45°和铺层4为0°纤维方向依次铺层，以及他们的组合构成不同厚度的复合材料孔隙率试块，不同方向铺层中的纤维取向如图1中所示；铺层的数量由复合材料孔隙率试块厚度要求确定，复合材料孔隙率试块的铺层数量η根据复合材料孔隙率试块厚度H由式(I)确定:n=H/h (I)式中，h为单个铺层的厚度。铺层结构采用T300、T700、CCF300单向带或者织物；试块的制作工艺采用热压罐固化成型工艺制作而成；每个试块中的孔隙随机分布在各铺层界面之间，孔隙特征和分布与复合材料实际产生的孔隙特性一致；孔隙率体积含量范围包括0-0.5%、1-1.5%、1.5-2%、2.0-3.0%四个级差，每个复合材料孔隙率试块的孔隙率体积含量分布均匀性不大于0.5%。所说的碳纤维增强树脂基复合材料孔隙率试块中的铺层为T300、T700、CCF300单向带或者他们的编织物。所说碳纤维增强树脂基复合材料孔隙率试块中的孔隙率随机分布在试块中相邻铺层连接界面，孔隙率的性质与物理特征与实际复合材料中产生的孔隙率一致，对应每种铺层组合的复合材料孔隙率试块中的孔隙率体积含量包括0-0.5%、1-1.5%、1.5-2%、2.0-3.0%四个级差，与目前复合材料结构设计中孔隙率验收许用值一致。所述的碳纤维增强树脂基复合材料孔隙率试块包括四种不同铺层组合，依次对应的厚度为3.0f mm、5.0:；;；mm、8.0:；:；mm和丨3.0.；；!mm,每种不同纤维方向的铺层组合和厚度的复合材料孔隙率试块中的孔隙率体积含量包括0-0.5%、1-1.5%、1.5-2%和2.0-3.0%四个级差，每个级·差的复合材料孔隙率试块中孔隙率体积含量分布均匀性不大于0.5% ；所述的碳纤维增强树脂基复合材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纤维增强树脂基复合材料孔隙率试块，其特征是，所述的复合材料孔隙率试块由一组含有不同铺层与厚度及不同孔隙含量的试块组成，每个试块由不同纤维方向的铺层构成，铺层结构按照90°、+45°、?45°和0°四个纤维方向的铺层不同组合依次铺层，复合材料孔隙率试块的孔隙特征和分布与被试复合材料实际产生的孔隙特性一致；孔隙率体积含量范围包括0?0.5%、1?1.5%、1.5?2%和2.0?3.0%四个级差，每个复合材料孔隙率试块的孔隙率体积含量分布均匀性不大于0.5%。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘松平，史俊伟，荀国立，刘菲菲，李乐刚，白金鹏，傅天航，曹正华，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所，
类型：实用新型
国别省市：