專利名稱：一種碳纖維增強樹脂基復合材料孔隙率試塊的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于復合材料無損檢測與孔隙率超聲評估技術，涉及一種不同厚度的一種碳纖維增強樹脂基復合材料孔隙率試塊。
背景技術：
為了確保復合材料承力結構中的孔隙含量控制在設計要求的損傷容限范圍內，工程設計和裝機應用中，要求對復合材料承力結構進行孔隙含量進行無損檢測與評估。目前主要有兩種復合材料孔隙率檢測方法:一種是通過對隨爐件或者被檢測復合材料零件中加工余量區(qū)取樣后，進行金相觀察分析，從而間接推測復合材料零件中的孔隙率含量，這種方法在工程實踐中已逐步淘汰；另一種是利用與已知孔隙率分布的復合材料試塊進行對t匕，通過分析來自對比試塊和被檢測零件之間的超聲信號對應關系，評定被檢測復合材料零件的孔隙率含量的符合性，這是目前比較推崇的一種非破壞性檢測方法。采用這種復合材料孔隙率超聲檢測方法，首先需要建立與被檢測復合材料結構工藝及材料一致的孔隙率試塊。目前沒有公開市售的碳纖維增強樹脂基復合材料孔隙率試塊，國外極少數(shù)企業(yè)有一些自用的環(huán)氧樹脂基碳纖維復合材料孔隙率對比試塊，但其復合材料孔隙率含量級差分布具有明顯的不確定性，復合材料孔隙率試塊中的每個試塊的孔隙率體積含量分布波動性和離散性大，復合材料孔隙率試塊主要為織物鋪層結構，試塊的厚度單一。北京航空制造工程研究所2012年發(fā)明一種多向鋪層的復合材料孔隙率試塊(專利號201220318356.6)，只涉及+45°、90°、-45°和0°方向的依次鋪層組合，孔隙率體積含量范圍只包括0-0.5%、1-1.5%、1.5-2%三個級差，孔隙率試塊只包括3mm、8mm和13mm三種固定厚度，試塊的鋪層限定為Cycom X850-35-12KIM+-190單向帶鋪層結構。北京航空制造工程研究所2012年發(fā)明的一種環(huán)氧樹脂基碳纖維復合材料孔隙率試塊種多向鋪層的復合材料孔隙率試塊(專利號201220316760.X)，只涉及+45°、-45°、0°和90°方向的依次鋪層，孔隙率試塊的孔隙含量級差只包括0-0.5%、1-1.5%、1.5-2%三個級差，孔隙率試塊只包括3mm、5mm和9mm三種固定厚度的試塊，試塊的鋪層限定為Cycom 977-2-35-12KHTS-268單向帶鋪層結構。對實際復合材料結構孔隙率超聲評估與檢測，通常需要結合被檢測復合材料結構的增強體和基體材料、工藝鋪層和厚度等特征和設計要求制造相應的復合材料孔隙率試塊。
發(fā)明內容本實用新型的目的是提出一種用于檢測碳纖維增強樹脂基復合材料結構件孔隙率含量的復合材料孔隙率試塊。本實用新型的技術解決方案是，所述的復合材料孔隙率試塊由一組含有不同鋪層與厚度及不同孔隙含量的試塊組成，每個試塊按照實際被檢測復合材料結構所用纖維增強體和樹脂基體，由不同方向纖維鋪層構成，鋪層結構按照90°、+45°、-45°和0°方向鋪層組合,復合材料孔隙率試塊的孔隙特征和分布與被試復合材料實際產(chǎn)生的孔隙特性一致；孔隙率體積含量包括0-0.5%、1-1.5%、1.5-2%和2.0-3.0%四個級差，每個復合材料孔隙率試塊的孔隙率體積含量分布均勻性不大于0.5%。[0004]所述的復合材料孔隙率試塊包括四種不同復合材料鋪層組合，依次對應的厚度為
3.05.0 gmm、8.0 3mm和u.0 jmm，每種不同纖維方向的鋪層組合和厚度
的復合材料孔隙率試塊中的孔隙率體積含量包括0-0.5%、1-1.5%、1.5-2%和2.0-3.0%四個級差。所述的每個試塊以各種角度的單向帶鋪層或者織物鋪層組合構成不同厚度的復合材料孔隙率試塊。所述的每個試塊的鋪層由T300、T700、T800和CCF300碳纖維增強體和雙馬樹脂與環(huán)氧樹脂的單向帶鋪層或者織物鋪層構成不同多向鋪層結構的復合材料孔隙率試塊。本實用新型具有的優(yōu)點和有益效果，本實用新型的復合材料孔隙率試塊包括多種不同碳纖維增強樹脂基單向帶鋪層和織物鋪層組合和厚度，每種鋪層組合及其厚度與實際被檢測復合材料結構一致，保證了孔隙率試塊與被檢測復合材料結構比對條件嚴格一致性；每種鋪層的復合材料孔隙率試塊包含有不同的孔隙率分布，孔隙率分布和體積含量級差、孔隙率分布范圍與目前復合材料工程結構設計采用的評判標準一致，適用性非常強，孔隙率級差更多；每個試塊的孔隙率體積含量分布均勻性好，對實際復合材料結構件孔隙率的評估和儀器檢測參數(shù)調節(jié)以及復合材料孔隙率的評估與分析的準確性和代表性更好。本實用新型的復合材料孔隙率試塊的工藝結構和孔隙率的物理特征與分布與實際被復合材料結構完全一致，復合材料孔隙率試塊中孔隙率的代表性和真實性更好。本實用新型的復合材料孔隙率含量具有更多的不同體積含量級差分布，可以用于不同厚度復合材料結構件孔隙率的超聲檢測與評估分析。本實用新型的復合材料孔隙率含量試塊具有更多靈活的不同厚度范圍，可以用于不同厚度復合材料結構孔隙率的超聲檢測與評估分析。本實用新型的復合材料孔隙率含量試塊包括不同碳纖維增強體與樹脂基體以及鋪層組合與鋪層結構，可以用于不同碳纖維增強樹脂基復合材料結構孔隙率的超聲檢測與評估分析。

圖1是本實用新型的單向帶鋪層復合材料孔隙率試塊鋪層示意圖。圖2是本實用新型的織物鋪層復合材料孔隙率試塊鋪層示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作詳細說明。用于碳纖維增強樹脂基復合材料層壓結構孔隙率超聲檢測的孔隙率試塊，它由一組含有不同鋪層與厚度及不同孔隙含量的試塊組成，如圖1所示；每個試塊按照實際復合材料工藝結構，由不同鋪層構成，鋪層結構按照鋪層I為90°、鋪層2為+45°、鋪層3為-45°和鋪層4為0°纖維方向依次鋪層，以及他們的組合構成不同厚度的復合材料孔隙率試塊，不同方向鋪層中的纖維取向如圖1中所示；鋪層的數(shù)量由復合材料孔隙率試塊厚度要求確定，復合材料孔隙率試塊的鋪層數(shù)量η根據(jù)復合材料孔隙率試塊厚度H由式(I)確定:n=H/h (I)[0017]式中，h為單個鋪層的厚度。鋪層結構采用T300、T700、CCF300單向帶或者織物；試塊的制作工藝采用熱壓罐固化成型工藝制作而成；每個試塊中的孔隙隨機分布在各鋪層界面之間，孔隙特征和分布與復合材料實際產(chǎn)生的孔隙特性一致；孔隙率體積含量范圍包括0-0.5%、1-1.5%、1.5-2%、2.0-3.0%四個級差，每個復合材料孔隙率試塊的孔隙率體積含量分布均勻性不大于0.5%。所說的碳纖維增強樹脂基復合材料孔隙率試塊中的鋪層為T300、T700、CCF300單向帶或者他們的編織物。所說碳纖維增強樹脂基復合材料孔隙率試塊中的孔隙率隨機分布在試塊中相鄰鋪層連接界面，孔隙率的性質與物理特征與實際復合材料中產(chǎn)生的孔隙率一致，對應每種鋪層組合的復合材料孔隙率試塊中的孔隙率體積含量包括0-0.5%、1-1.5%、1.5-2%、
2.0-3.0%四個級差，與目前復合材料結構設計中孔隙率驗收許用值一致。所述的碳纖維增強樹脂基復合材料孔隙率試塊包括四種不同鋪層組合，依次對
應的厚度為3.0f mm、5.0:；;；mm、8.0:；:；mm和丨3.0.；；!mm,每種不同纖維方向的鋪層
組合和厚度的復合材料孔隙率試塊中的孔隙率體積含量包括0-0.5%、1-1.5%、1.5-2%和
2.0-3.0%四個級差，每個級·差的復合材料孔隙率試塊中孔隙率體積含量分布均勻性不大于
0.5% ；所述的碳纖維增強樹脂基復合材料孔隙率試塊的鋪層由T300、T700、T800和CCF300碳纖維增強體、雙馬樹脂、環(huán)氧樹脂的單向帶鋪層或者織物鋪層構成不同多向鋪層結構。所說的碳纖維增強樹脂基復合材料孔隙率試塊大小為:80mmX60mm—10OmmX 1 50mm 之間。所說的碳纖維增強樹脂基多向碳纖維/環(huán)氧樹脂單向帶鋪層的復合材料孔隙率試塊內部沒有分層、夾雜等宏觀缺陷、復合材料孔隙率試塊外表光滑平整，便于攜帶。
權利要求1.一種碳纖維增強樹脂基復合材料孔隙率試塊，其特征是，所述的復合材料孔隙率試塊由一組含有不同鋪層與厚度及不同孔隙含量的試塊組成，每個試塊由不同纖維方向的鋪層構成，鋪層結構按照90°、+45°、-45°和0°四個纖維方向的鋪層不同組合依次鋪層，復合材料孔隙率試塊的孔隙特征和分布與被試復合材料實際產(chǎn)生的孔隙特性一致；孔隙率體積含量范圍包括0-0.5%、1-1.5%、1.5-2%和2.0-3.0%四個級差，每個復合材料孔隙率試塊的孔隙率體積含量分布均勻性不大于0.5%。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種碳纖維增強樹脂基復合材料孔隙率試塊，其特征是，所述的復合材料孔隙率試塊包括四種不同復合材料鋪層組合，依次對應的厚度為3.0:；；mm.5.0 ；；:mm, 8.0 Kmm和13.0 二mm，每種不同纖維方向的鋪層組合和厚度的復合材料孔隙率試塊中的孔隙率體積含量包括0-0.5%、1-1.5%、1.5-2%和2.0-3.0%四個級差。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種碳纖維增強樹脂基復合材料孔隙率試塊，其特征是，所述的每個試塊以各種角度的單向帶鋪層或者織物鋪層組合構成不同厚度的復合材料孔隙率試塊。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種碳纖維增強樹脂基復合材料孔隙率試塊，其特征是，每個試塊的鋪層由T300、T700、T800和CCF300碳纖維增強體和雙馬樹脂與環(huán)氧樹脂的單向帶鋪層或者織物鋪層構成不同多向鋪層結構的復合材料孔隙率試塊。
專利摘要本實用新型屬于復合材料無損檢測與孔隙率超聲評估技術，涉及一種不同厚度的一種碳纖維增強樹脂基復合材料孔隙率試塊。所述的復合材料孔隙率試塊由一組含有不同鋪層與厚度及不同孔隙含量的試塊組成，每個試塊由不同纖維方向的鋪層構成，鋪層結構按照90°、+45°、-45°和0°四個纖維方向的不同組合依次鋪層，復合材料孔隙率試塊的孔隙特征和分布與被檢測復合材料實際產(chǎn)生的孔隙特性一致；孔隙率體積含量范圍包括0-0.5%、1-1.5%、1.5-2%和2.0-3.0%四個級差，每個復合材料孔隙率試塊的孔隙率體積含量分布均勻性不大于0.5%。本實用新型為碳纖維增強樹脂基復合材料孔隙率超聲檢測提供了一種真實有效的比對與評估基準。
文檔編號G01N15/08GK203053830SQ201320020780
公開日2013年7月10日 申請日期2013年1月15日 優(yōu)先權日2013年1月15日
發(fā)明者劉松平, 史俊偉, 荀國立, 劉菲菲, 李樂剛, 白金鵬, 傅天航, 曹正華 申請人:中國航空工業(yè)集團公司北京航空制造工程研究所