聚合物复合材料讲解(详细版)(17)

4.6.5拉挤成型

拉挤法的前半部分与缠绕法相似，一束长纤维被拉过树脂浴，并使之完全浸润。被浸润的纤维随后被引入一个成型模具。在经过模具时，同时发生树脂的固化与成型。从模具出口出来的已经是成品的型材了。这种方法与热塑性塑料挤出成型十分相似，适用于生产固定截面的制品，制品截面可以是任意形状。图4-18(a)是拉挤工艺的示意图，4-18(b)是一种代表制品的截面。这种T型材的材料是石墨纤维增强环氧树脂，用作飞机结构的加强筋。4-18(c)是T型材上的纤维取向。所用纤维束为12K。型材由8层预浸片组成，各层上的纤维取向依次为0°，90°，+45°，-45°，+45°，-45°，90°和0°。两层不同取向的纤维是用聚酯线缝在一起的，0°（长度方向）与90°（宽度方向）的两层间是织在一起的，用这两种方法将各层纤维按各自的位置结合在一起。纤维体积占54%。纤维编织、预浸、叠合、成型一次完成。从这一T形型材所演示的工艺可以看出，先进的拉挤技术可以基本省掉复合材料加工中的手工操作。同时由于使用了纤维编织和纤维取向设计，保证了能够获得所设计的性能。在拉挤过程中还可以用超声技术探测是否存在孔穴或分层。这种实时反馈使操作人员可以随时更正或中断生产，以免造成过多的残次品。

图4-18 (a)拉挤工艺示意图；(b)一种型材截面；(c)型材各层纤维取向

4.6.6纤维编织

增强纤维可以多种形式存在于基体之中。短纤维往往是无规取向的。这种纤维易于与基体混合，所得复合材料一般为各向同性的。而长纤维或纤维束则会造成复合材料的各向异性。如果纤维是单轴取向的，平行于纤维方向的强度与模量极高，而垂直于纤维方向的性质就很差。单轴取向玻璃纤维的环氧树脂的强度与纤维取向的关系见图4-19a。按照纤维与外力的夹角标识纤维的取向。与外力平行为0°，与外力垂直为90°。为了适应不同的受力情况，可以将不同取向的纤维迭合在一起。简单的可以为0°与90°交错，复杂些的可以按0°，45°，90°或0°，30°，60°，