專利名稱：不完全固化Z-pin的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合材料Z-Pin的制造方法，其特征在于不完全固化，屬于復(fù)合材料制造方法技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
Z-pin技術(shù)是將針狀細(xì)桿Z-pin植入到鋪迭好的預(yù)浸料中形成三維增強(qiáng)，經(jīng)共固化形成的整體結(jié)構(gòu)，參見參考文獻(xiàn)“Review of Z-pinned composite laminates” (Mouritz A P, Application Science and Manufacturing，2007，38/12)。該項(xiàng)技術(shù)可明顯改善復(fù)合材料層合板的層間韌性，并具有操作簡單，可設(shè)計(jì)性強(qiáng)及易于整體成型的特點(diǎn)，應(yīng)用前景廣泛，特別是在航空航天方面具有替代金屬材料的潛力。但是，根據(jù)目前的文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)和試驗(yàn)證明，利用目前的制造技術(shù)得到的Z-pin增強(qiáng)的復(fù)合材料在承受載荷時(shí)，通常以Z-pin從面板材料中拔脫的形式破壞，因此，Z-pin與面板的結(jié)合強(qiáng)度是限制Z-pin發(fā)揮增強(qiáng)效果的關(guān)鍵因素，參見參考文獻(xiàn)"Experimental study on Z-pin bridging law by pull-out test，，(Dai S C, Yan W Y, Liu H Y, et al, Composite Science and Technology, 2004, 64/16)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，改善現(xiàn)有Z-pin制造技術(shù)和方法的不足，提供一種不完全固化Z-pin的制造方法，以加強(qiáng)Z-pin與被增強(qiáng)層合板間的化學(xué)結(jié)合，解決Z-pin增強(qiáng)復(fù)合材料在承載時(shí)Z-pin易拔脫的難題。一種不完全固化Z-pin的植入方法，包括Z-pin的制備過程和Z_pin的植入過程； 其特征在于上述Z-pin指固化度為50 80%的不完全固化Z_pin ；不完全固化Z-pin的制備過程如下(1)、根據(jù)預(yù)浸料的材料體系選擇Z-pin所用的樹脂基體，建立不完全固化Z-pin 的制備參數(shù)數(shù)據(jù)庫，其中不完全固化Z-pin的固化度為50 80% ；該數(shù)據(jù)庫每條記錄包含Z-pin材料、制備參數(shù)、所制備的Z-pin的固化度、所制備的Z-pin的模量；上述制備參數(shù)包括膠槽溫度、模具溫度、烘道溫度、拉擠速度；該數(shù)據(jù)庫所有記錄中，所制備的Z-pin模量的最大值計(jì)作E1，最小值計(jì)算EO ；(2)、利用Z-pin試驗(yàn)件測量超聲植入時(shí)，Z-pin受到的預(yù)浸料的阻力F，由此確定超聲植入槍需提供的最小壓力Fmin ；根據(jù)一段固定支座，一段自由情況下的壓桿失穩(wěn)公式，可計(jì)算出完成超聲植入所需的Z-Pin的最小模量^lin;
權(quán)利要求
1. 一種不完全固化Z-Pin的植入方法，包括Z-Pin的制備過程和Ζ-pin的植入過程； 其特征在于上述Z-pin指固化度為40 80%的不完全固化Z-pin ；不完全固化Z-pin的制備過程如下(1)、根據(jù)預(yù)浸料的材料體系選擇Z-pin所用的樹脂基體，建立不完全固化Z-pin的制備參數(shù)數(shù)據(jù)庫，其中不完全固化Z-pin的固化度為50 80% ；該數(shù)據(jù)庫每條記錄包含Z-pin材料、制備參數(shù)、所制備的Z-pin的固化度、所制備的 Z-pin的模量；上述制備參數(shù)包括膠槽溫度、模具溫度、烘道溫度、拉擠速度；該數(shù)據(jù)庫所有記錄中，所制備的Z-pin模量的最大值計(jì)作E1，最小值計(jì)算；(2)、利用Z-pin試驗(yàn)件測量超聲植入時(shí)，Z-pin受到的預(yù)浸料的阻力F，由此確定超聲植入槍需提供的最小壓力Fmin ；根據(jù)一段固定支座，一段自由情況下的壓桿失穩(wěn)公式，可計(jì)算出完成超聲植入所需的 Z-pin的最小模量Emin ；
全文摘要
一種不完全固化復(fù)合材料Z-pin的植入方法。其特征在于一、該過程包括不完全固化Z-pin的制造和植入；二、其制造過程包括建立不完全固化Z-pin的制備參數(shù)數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫每條記錄包含Z-pin材料、制備參數(shù)、所制備的Z-pin的固化度、模量；計(jì)算所選預(yù)浸料材料植入所需Z-pin的最小模量與上述數(shù)據(jù)庫中不完全固化Z-pin模量范圍的關(guān)系選擇合適的制造參數(shù)。三、對剛度不滿足植入要求的Z-pin進(jìn)行冷凍處理。該種Z-pin的初始固化度較低，植入預(yù)浸料后，在共固化過程中可與預(yù)浸料的基體樹脂發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，強(qiáng)大的化學(xué)鍵合力可提高Z-pin與面板間的化學(xué)結(jié)合強(qiáng)度。該種Z-pin增強(qiáng)的復(fù)合材料較完全固化Z-pin增強(qiáng)復(fù)合材料力學(xué)性能顯著提高。
文檔編號(hào)B29C70/54GK102431180SQ201110268509
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者張向陽, 文立偉, 李勇, 王顯峰, 還大軍, 齊俊偉 申請人:南京航空航天大學(xué)