CN111805945A - 一种航天航空碳纤维复合材料试件的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于碳纤维材料技术领域，提供了一种航天航空碳纤维复合材料试件的加工方法，碳纤维复合材料试件包括碳纤维材料、环氧树脂材料和陶瓷纤维材料，陶瓷纤维材料包覆在环氧树脂材料的表面上，碳纤维材料包覆在陶瓷纤维材料的外表面上，通过设置作为填充材料的环氧树脂材料，包覆在环氧树脂材料的表面上的陶瓷纤维材料，包覆在陶瓷纤维材料的外表面上的碳纤维材料，从而形成碳纤维复合材料试件，并且通过先制备环氧树脂填充材料，再依次包覆陶瓷纤维材料和碳纤维材料以制备碳纤维复合材料试件的成品，本发明的碳纤维复合材料试件通过添加陶瓷纤维，有效的增加的结构强度，同时制备工艺简单，便于进行大批量加工。
Description
技术领域
本发明属于航天航空材料加工技术领域，尤其涉及一种航天航空碳纤维复合材料试件的加工方法。
背景技术
碳纤维是由有机纤维经过一系列热处理转化而成，含碳量高于90％的无机高性能纤维，是一种力学性能优异的新材料，具有碳材料的固有本性特征，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。碳纤维材料在航空航天领域应用广泛，并且碳纤维材料一般作为复合材料的一种成分呈现。
但是现有的碳纤维复合材料的材料的结构强度不足，且制作工艺复杂，生产效率低，不利于提高产能和进行低成本的大批量制造。
发明内容
本发明提供一种航天航空碳纤维复合材料试件的加工方法，旨在解决现有技术存在的问题。
本发明是这样实现的，一种航天航空碳纤维复合材料试件的加工方法，碳纤维复合材料试件包括碳纤维材料、环氧树脂材料和陶瓷纤维材料，所述环氧树脂材料作为填充材料，所述陶瓷纤维材料包覆在所述环氧树脂材料的表面上，所述碳纤维材料包覆在所述陶瓷纤维材料的外表面上形成所述碳纤维复合材料试件；
所述碳纤维复合材料试件的制备方法包括以下步骤：
S1、制备环氧树脂填充材料，将环氧树脂、固化剂和稀释剂按照质量比20:1:2的比例均匀混合成混合液，将混合液注入模具一内，加热固化，固化完成后，获得环氧树脂填充材料；
S2、将陶瓷纤维材料包覆在环氧树脂填充材料的表面上，并放入模具二内，将模具二放置在成型机内成型，获得碳纤维复合材料预制件；
S3、将碳纤维材料包覆在环氧树脂填充材料包覆在碳纤维复合材料预制件的表面上，并放入模具三内，将模具三放置在成型机内成型，获得碳纤维复合材料试件的成品。
优选的，在所述步骤S1中，加热所述混合液至40℃～60℃之间。
优选的，在所述步骤S1中，所述混合液在模具中先在40℃～50℃之间加热5min，再在50～60℃之间加热10～20min。
优选的，在所述步骤S3中，按照预设的结构图编排碳纤维材料，将碳纤维材料切割成预设的大小和形状，然后按照结构图编排的顺序和位置将碳纤维材料包覆在碳纤维复合材料预制件的表面上。
优选的，在所述步骤S1之后，进一步还包括：将所述环氧树脂填充材料在常温环境下放在1～2天。
优选的，在进行所述步骤S2之前，对所述环氧树脂填充材料的表面进行粗化处理。
优选的，在进行所述步骤S3之前，对所述碳纤维复合材料预制件的表面进行粗化处理。
优选的，在完成所述步骤S3之后，去除所述碳纤维复合材料的成品的毛边，并进行后续涂装加工。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种航天航空碳纤维复合材料试件的加工方法，通过设置作为填充材料的环氧树脂材料，包覆在环氧树脂材料的表面上的陶瓷纤维材料，包覆在陶瓷纤维材料的外表面上的碳纤维材料，从而形成碳纤维复合材料试件，并且通过先制备环氧树脂填充材料，再依次包覆陶瓷纤维材料和碳纤维材料以制备碳纤维复合材料试件的成品，本发明的碳纤维复合材料试件通过添加陶瓷纤维，有效的增加的结构强度，同时制备工艺简单，操作方便，便于进行大批量加工。
附图说明
图1为本发明的一种航天航空碳纤维复合材料试件的加工方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
请参阅图1，本实施例提供一种技术方案：一种航天航空碳纤维复合材料试件的加工方法，碳纤维复合材料试件包括碳纤维材料、环氧树脂材料和陶瓷纤维材料，所述环氧树脂材料作为填充材料，所述陶瓷纤维材料包覆在所述环氧树脂材料的表面上，所述碳纤维材料包覆在所述陶瓷纤维材料的外表面上形成所述碳纤维复合材料试件。
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高。抗拉强度大。抗拉强度在标准状态下是6.3～6.9g/d，湿润状态5.4～5.8g/d。密度2.54。耐热性好，温度达300℃时对强度没影响。有优良的电绝缘性，与树脂接着性良好。玻纤价格便宜，主要用于替代部分碳纤维原料，降低成本，用作轮椅支架的增强材料。
环氧树脂具有很强的内聚力，分子结构致密，由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶的具有三向网状结构的高聚物。固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，变定收缩率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性。
然后按照以下步骤制备碳纤维复合材料试件：
S1、制备环氧树脂填充材料，将环氧树脂、固化剂和稀释剂按照质量比20:1:2的比例均匀混合成混合液，将混合液注入模具一内，加热固化。所述混合液在模具中先在40℃～50℃之间加热5min，再在50～60℃之间加热10min。固化完成后，获得环氧树脂填充材料。将所述环氧树脂填充材料在常温环境下放在1天。
S2、对所述环氧树脂填充材料的表面进行粗化处理，将陶瓷纤维材料包覆在环氧树脂填充材料的表面上，并放入模具二内，将模具二放置在成型机内成型，获得碳纤维复合材料预制件。
S3、对所述碳纤维复合材料预制件的表面进行粗化处理，按照预设的结构图编排碳纤维材料，将碳纤维材料切割成预设的大小和形状，然后按照结构图编排的顺序和位置将碳纤维材料包覆在碳纤维复合材料预制件的表面上，并放入模具三内，将模具三放置在成型机内成型，获得碳纤维复合材料试件的成品。去除所述碳纤维复合材料的成品的毛边，并进行后续涂装加工。
实施例二
请参阅图1，本实施例提供一种技术方案：一种航天航空碳纤维复合材料试件的加工方法，碳纤维复合材料试件包括碳纤维材料、环氧树脂材料和陶瓷纤维材料，所述环氧树脂材料作为填充材料，所述陶瓷纤维材料包覆在所述环氧树脂材料的表面上，所述碳纤维材料包覆在所述陶瓷纤维材料的外表面上形成所述碳纤维复合材料试件。
然后按照以下步骤制备碳纤维复合材料试件：
S1、制备环氧树脂填充材料，将环氧树脂、固化剂和稀释剂按照质量比20:1:2的比例均匀混合成混合液，将混合液注入模具一内，加热固化。所述混合液在模具中先在40℃～50℃之间加热5min，再在50～60℃之间加热15min。固化完成后，获得环氧树脂填充材料。将所述环氧树脂填充材料在常温环境下放在1.5天。
S2、对所述环氧树脂填充材料的表面进行粗化处理，将陶瓷纤维材料包覆在环氧树脂填充材料的表面上，并放入模具二内，将模具二放置在成型机内成型，获得碳纤维复合材料预制件。
S3、对所述碳纤维复合材料预制件的表面进行粗化处理，按照预设的结构图编排碳纤维材料，将碳纤维材料切割成预设的大小和形状，然后按照结构图编排的顺序和位置将碳纤维材料包覆在碳纤维复合材料预制件的表面上，并放入模具三内，将模具三放置在成型机内成型，获得碳纤维复合材料试件的成品。去除所述碳纤维复合材料的成品的毛边，并进行后续涂装加工。
实施例三
请参阅图1，本实施例提供一种技术方案：一种航天航空碳纤维复合材料试件的加工方法，碳纤维复合材料试件包括碳纤维材料、环氧树脂材料和陶瓷纤维材料，所述环氧树脂材料作为填充材料，所述陶瓷纤维材料包覆在所述环氧树脂材料的表面上，所述碳纤维材料包覆在所述陶瓷纤维材料的外表面上形成所述碳纤维复合材料试件。
然后按照以下步骤制备碳纤维复合材料试件：
S1、制备环氧树脂填充材料，将环氧树脂、固化剂和稀释剂按照质量比20:1:2的比例均匀混合成混合液，将混合液注入模具一内，加热固化。所述混合液在模具中先在40℃～50℃之间加热5min，再在50～60℃之间加热20min。固化完成后，获得环氧树脂填充材料。将所述环氧树脂填充材料在常温环境下放在2天。
S2、对所述环氧树脂填充材料的表面进行粗化处理，将陶瓷纤维材料包覆在环氧树脂填充材料的表面上，并放入模具二内，将模具二放置在成型机内成型，获得碳纤维复合材料预制件。
S3、对所述碳纤维复合材料预制件的表面进行粗化处理，按照预设的结构图编排碳纤维材料，将碳纤维材料切割成预设的大小和形状，然后按照结构图编排的顺序和位置将碳纤维材料包覆在碳纤维复合材料预制件的表面上，并放入模具三内，将模具三放置在成型机内成型，获得碳纤维复合材料试件的成品。去除所述碳纤维复合材料的成品的毛边，并进行后续涂装加工。
综上所述，本发明通过设置作为填充材料的环氧树脂材料，包覆在所述环氧树脂材料的表面上的陶瓷纤维材料，包覆在所述陶瓷纤维材料的外表面上的碳纤维材料，从而形成所述碳纤维复合材料试件，并且通过先制备环氧树脂填充材料，再依次包覆陶瓷纤维材料和碳纤维材料以制备碳纤维复合材料试件的成品，本发明的碳纤维复合材料试件通过添加陶瓷纤维，有效的增加的结构强度，同时制备工艺简单，操作方便，便于进行大批量加工。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种航天航空碳纤维复合材料试件的加工方法，其特征在于：碳纤维复合材料试件包括碳纤维材料、环氧树脂材料和陶瓷纤维材料，所述环氧树脂材料作为填充材料，所述陶瓷纤维材料包覆在所述环氧树脂材料的表面上，所述碳纤维材料包覆在所述陶瓷纤维材料的外表面上形成所述碳纤维复合材料试件；
所述碳纤维复合材料试件的制备方法包括以下步骤：
S1、制备环氧树脂填充材料，将环氧树脂、固化剂和稀释剂按照质量比20:1:2的比例均匀混合成混合液，将混合液注入模具一内，加热固化，固化完成后，获得环氧树脂填充材料；
S2、将陶瓷纤维材料包覆在环氧树脂填充材料的表面上，并放入模具二内，将模具二放置在成型机内成型，获得碳纤维复合材料预制件；
S3、将碳纤维材料包覆在环氧树脂填充材料包覆在碳纤维复合材料预制件的表面上，并放入模具三内，将模具三放置在成型机内成型，获得碳纤维复合材料试件的成品。
2.如权利要求1所述的一种航天航空碳纤维复合材料试件的加工方法，其特征在于：在所述步骤S1中，加热所述混合液至40℃～60℃之间。
3.如权利要求2所述的一种航天航空碳纤维复合材料试件的加工方法，其特征在于：在所述步骤S1中，所述混合液在模具中先在40℃～50℃之间加热5min，再在50～60℃之间加热10～20min。
4.如权利要求1所述的一种航天航空碳纤维复合材料试件的加工方法，其特征在于：在所述步骤S3中，按照预设的结构图编排碳纤维材料，将碳纤维材料切割成预设的大小和形状，然后按照结构图编排的顺序和位置将碳纤维材料包覆在碳纤维复合材料预制件的表面上。
5.如权利要求1所述的一种航天航空碳纤维复合材料试件的加工方法，其特征在于：在所述步骤S1之后，进一步还包括：将所述环氧树脂填充材料在常温环境下放在1～2天。
6.如权利要求1所述的一种航天航空碳纤维复合材料试件的加工方法，其特征在于：在进行所述步骤S2之前，对所述环氧树脂填充材料的表面进行粗化处理。
7.如权利要求1所述的一种航天航空碳纤维复合材料试件的加工方法，其特征在于：在进行所述步骤S3之前，对所述碳纤维复合材料预制件的表面进行粗化处理。
8.如权利要求1所述的一种航天航空碳纤维复合材料试件的加工方法，其特征在于：在完成所述步骤S3之后，去除所述碳纤维复合材料的成品的毛边，并进行后续涂装加工。
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