先进复合材料成型工艺过程中的质量控制.pdf

复合材料加工2011年2月第1期

先进复合材料成型工艺过程中的质量控制

王天成葛云浩沃西源
（北京空间机电研究所，北京100076）

摘要：介绍了先进复合材料的性能和工艺特点，着重从原材料质量控制、工艺过程质量
控制和成品检验等方面阐述了研究先进复合材料成型工艺过程中的质量控制的意义。实践表
明，加强先进复合材料成型工艺过程中的质量控制，对先进复合材料内部的质量进行全面监
测控制，可有效地提高航天器复合材料的产品质量和可靠性。
关键词：先进复合材料；原材料；工艺过程；成品检验；质量控制

QualityControlforAdvancedCompositeMaterialsFabricationProcessing

WangTianchengGeYunhaoWoXiyuan
（BeijingInstituteofSpaceMechanicsandElectricity,Beijing100076）

Abstract：Inthispaper,theperformanceandthetechnicsofadvancedcompositematerialsareintroduced.Then
thispaperemphasizesthestudyonthemeaningofqualitycontrolforadvancedcompositematerialsfabrication
processingbyqualitycontrolforrawmaterials,qualitycontrolfortechnics,finishedproductcheckoutandsoon.
Enhancingqualitycontrolforadvancedcompositematerialsfabricationprocessingandexaminingtheinnerqualityof
compositematerialscaneffectivelyadvancethequalityandthedependabilityincompositematerialsproductsof
spacecraft.
Keywords：advancedcompositematerials；rawmaterials；fabricationprocessing；finishedproductcheckout；
qualitycontrol

1引言平和发展速度，很大程度上决定着航天高新技术的进
一步发展，因此许多发达国家将先进复合材料制备技
先进复合材料主要是指结构优于铝合金的复合术作为优先发展的关键技术。先进复合材料凭借其优
材料，如用高性能增强体碳纤维、芳纶纤维等与高分异性能，现已广泛应用于航天航空领域。但由于先进
子聚合物树脂基体构成的聚合物基复合材料，此外还复合材料成型工艺还未完全脱离手工操作，其工艺的
包括金属基、陶瓷基和碳（石墨）基复合材料以及功稳定性和性能数据的分散性，成为影响先进复合材料
能复合材料。先进复合材料的发展正推动着航天器结在航天器结构上更加广泛应用的重要问题之一。实践
构设计的变革。先进复合材料不同于传统金属材料，表明，先进复合材料成型工艺过程对产品造成影响的
由于铺层中各层增强纤维取向各异，纤维束在粘接基因素十分复杂，传统的工艺过程由于难以得到所加工
体中的结构可人为设计铺层，因此先进复合材料比传材料内部状态变化的信息，因而只能遵循经验。一旦
统金属材料具有更多可设计性。原材料、工作环境稍有波动，复合材料产品性能就暴
航天新材料、新技术、新工艺是现代航天的关键露出可重复性较差、随炉件数据离散性大等缺点。因
技术，也是航天高新技术的先导和基础，它的基础水此，必须对先进复合材料成型工艺过程进行质量控

作者简介：王天成（1984-），工程师，材料学专业；研究方向：复合材料成型工艺
研究。
收稿日期：2011-02-10

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复合材料加工航天制造技术

制。为此笔者通过收集资料，总结工作实践经验，以2.1先进复合材料的构成
聚合物基复合材料为例，从原材料、工艺过程和成品先进复合材料是由两种或两种以上材料独立物
检验等内容系统阐述了先进复合材料的质量控制手理相通过复合工艺组合构成的新型材料。其中，连续
段。利用新技术对材料内部的固化情况进行监测控制相称为树脂基体，分散相称为纤维增强体，两相彼此
（监测固化温度、应力），使经验工艺向基于科学的之间有明显的界面。它既保留原组分材料的主要特
处理过程转变，有效地提高了先进复合材料成型工艺点，并通过复合效应获得原组分材料所不具备的性
效率、产品性能和质量，同时降低了生产成本。实践能。通过材料设计可以使各组分材料的性能互相补
表明，对先进复合材料质量控制工作的研究探索，具充、彼此