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年月北京航空航天大学学报
第卷第期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsVol.No.
碳纤维复合材料C形结构热隔膜成型工艺

姚双李敏顾轶卓马晓星

（北京航空航天大学，材料科学与工程学院，北京100191）（上海飞机制造有限公司航空制造技术研究所复合材料中心，上海200436）
摘要：采用自行设计的热隔膜成型工艺实验装置，制备了C形结构碳纤维复合材料预成型体，测试了成型
过程中预成型体和模具温度的变化规律，并考察了成型温度、预成型体尺寸对C形预成型体表面质量和内
部缺陷的影响。结果表明：热隔膜成型过程中，采用模具预热的方法与红外灯辐射相配合，可保证预浸料
温度的分布均匀性；成型温度过低时，预浸料粘性大、层间滑移能力差，导致预成型体拐角处出现纤维褶
皱，并且内部孔隙偏多；预成型体的外形尺寸与模具尺寸接近，则预成型体易受隔膜架桥、变形量过大影
响而出现翘曲等缺陷，因此预成型体与模具之间的尺寸比例应控制在一定范围内。
关键词：碳纤维复合材料；热隔膜成型工艺；C形结构；预浸料；预成型体
中图分类号：TB332
文献标识码：A
HotdiaphragmformingofcarbonfibercompositewithC-shapedstructure

YaoShuangLiMinGuYizhuo
（SchoolofMaterialsScienceandEngineering,BeihangUniversity,Beijing100191）

MaXiaoxing
（CompositemanufacturingcenterofcommercialaircraftShanghaiAircraftmanufacturing，Shanghai200436）

Abstract:Thedeviceofhotdiaphragmformingwasdesigned.Thepreformsofcarbonfibercompositewith
C-shapestructurewerefabricated.Thevariationsoftemperaturesonthepreformsandthemouldweremeasured.
Furthermore,theinfluencesoftheformingtemperatureandthesizeofperformontheprocessingqualityand
internaldefectwereinvestigated.Itshowsthecombinationofpreheatingofmouldwiththeradiationheating
effectduringthehotdiaphragmformingcouldguaranteethetemperatureoftheprepregdistributes
homogeneously.Whentheformingtemperatureislow,theviscidityoftheprepregisrelativelygreatandthe
abilityofslippingbetweenprepregispoorwhichcausethefiberwrinkleatthecornerofpreformandhigh
poriness.Inaddition,thepreformtendstowarp,whenthesizeofpreformisclosetothatofthemould.This
phenomenonresultsfromthediaphragmbridgingandlargedeformationofthepreform,hencepropersize
proportionbetweenpreformandmouldmustbecontrolled.
Keywords:carbonfibercomposite;hotdiaphragmforming;c-shapestructure;prepreg;preform

传统的预浸料/热压罐工艺主要采用手工铺叠热作用将平板压制成复杂形状的预成型体，其生产
的方式得到与制件结构相近的预成型体，然后采用速度快、成型质量高、稳定性好。该工艺最早应用
热压罐固化。随着复合材料在飞机结构的大量应用于热塑性复合材料，目前主要用于热固性复合材料
及其构件日趋大型化、复杂化，手工铺叠工艺的生的制备，例如，热隔模成型工艺已成功应用于波音
产效率低、成型质量不稳定等问题愈加突出，使得777长桁、V22长桁和A400M机翼前梁等大型构件
复合材料制件的自动铺叠技术迅速发展[1]。为了进的生产[2-4]，已经成为一种重要的低成本制