保持精确的纤维对齐是在低温脱脂阶段施加少量压力的关键原因。大约 5 MPa 的微压力起到物理约束作用,在临时粘合剂(如聚甲基丙烯酸甲酯)热分解并气化时固定纤维束。
核心要点 随着粘合剂的挥发,产生的气流会物理性地扰动纤维束的放置。施加特定的微压力可以有效地将纤维夹紧在原位,抵消逸出气体的力,确保均匀分布,而不会过早密封基体。
纤维稳定机制
挥发挑战
在 SiCf/TB8 复合材料的制备过程中,必须通过热分解去除临时粘合剂。
随着粘合剂分解,它会转化为气体并从复合材料预制件内部逸出。
气体的快速释放会产生内部运动和力,很容易改变轻质纤维束的位置。
微压力的作用
为了抵消这一点,在真空热压炉中施加了大约5 MPa的压力。
该压力足以将纤维物理固定在 TB8 钛合金箔上,防止移动。
它确保了尽管逸出气体湍流,纤维仍保持其预期的排列。
确保均匀性
如果在该阶段允许纤维移动,最终的复合材料将出现结构错位。
通过在早期将纤维锁定在原位,制造商可以确保成品中纤维分布均匀。
理解工艺的权衡
为何避免高压
将此阶段与最终固结阶段区分开来至关重要。
虽然主要参考资料强调脱脂过程中需要5 MPa,但补充数据指出,扩散键合需要稍后施加30–50 MPa的压力。
在脱脂阶段施加如此高的压力(30–50 MPa)将是一个关键错误。
捕获气体的风险
高压旨在诱导金属基体的塑性流动以消除空隙。
如果粘合剂仍在分解时发生这种塑性流动,金属将过早地密封间隙。
这将导致气体被困在复合材料内部,从而产生内部缺陷,而不是实心、无孔的结构。
为您的目标做出正确选择
真空热压中压力的应用是一个多阶段的过程,时机至关重要。
- 如果您的主要关注点是纤维对齐:确保仅在低温阶段维持恒定的微压力(约 5 MPa)以抵消气体位移。
- 如果您的主要关注点是基体致密化:将高压(30–50 MPa)保留在高温阶段,以在所有粘合剂气体完全排出后才诱导塑性流动。
精确的压力分级是无缺陷复合材料与纤维错位和气孔堵塞的复合材料之间的区别。
总结表:
| 阶段 | 温度 | 施加压力 | 主要功能 |
|---|---|---|---|
| 脱脂 | 低温 | ~5 MPa(微压力) | 固定纤维并允许气体逸出 |
| 固结 | 高温 | 30–50 MPa | 诱导塑性流动和扩散键合 |
| 风险因素 | 不适用 | 过大压力 | 捕获气体,导致内部缺陷 |
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