三維編織復(fù)合材料及RTM工藝進(jìn)展

　　摘要本文綜述了三維編織復(fù)合材料及其RTM成型工藝和發(fā)展過程。同時(shí)，簡(jiǎn)單介紹了一種新的工藝，該工藝可降低成本并且能夠提高復(fù)合材料制品的力學(xué)性能。

　　1 引 言

　　材料是社會(huì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)，而新材料則是社會(huì)進(jìn)步的重要里程碑。21世紀(jì)是復(fù)合材料飛速發(fā)展的時(shí)代。三維編織復(fù)合材料作為復(fù)合材料的一個(gè)領(lǐng)域，是以三維整體織物作為增強(qiáng)體的復(fù)合材料，是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一種新型織物復(fù)合材料。隨著纖維復(fù)合材料編織技術(shù)的不斷發(fā)展，編織復(fù)合材料以其優(yōu)異的性能逐漸顯示出較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。RTM工藝則是綜合性能最好的一種成型工藝，和其它傳統(tǒng)復(fù)合材料生產(chǎn)技術(shù)相比，RTM有許多優(yōu)點(diǎn)能夠制造高質(zhì)量、高精度、低孔隙率、高纖維含量的復(fù)雜復(fù)合材料構(gòu)件，是成型三維整體編織構(gòu)件的有效方法。RTM-三維編織技術(shù)融合了RTM與三維編織各自的特點(diǎn)，從而使制品具有更加優(yōu)異的性能。以RTM工藝制作的三維整體編織復(fù)合材料，可大幅度提高層間剪切強(qiáng)度和整體損傷容限，使復(fù)合材料由原來的次承力結(jié)構(gòu)件成為主承受構(gòu)件之一。

　　2 RTM工藝及發(fā)展

　　RTM是樹脂傳遞模塑工藝的縮寫（Resin TransferMolding），一般指在模具的型腔里預(yù)先鋪放增強(qiáng)材料，合模后，在一定的溫度和壓力下將樹脂注入模具，浸漬織物增強(qiáng)體并固化，最后脫模得到制品的一種工藝。RTM成型工藝是從濕法鋪層和注塑工藝演衍生出來的一種新的復(fù)合材料成型工藝，是目前航天航空先進(jìn)復(fù)合材料的發(fā)展方向之一。運(yùn)用于航天產(chǎn)品的RTM成型工藝制造的復(fù)合材料，其使用的纖維增強(qiáng)體采用編織成型，產(chǎn)品價(jià)格較高，但隨著國(guó)內(nèi)多家企業(yè)對(duì)編織技術(shù)、編織機(jī)械的大力發(fā)展，編織體的價(jià)格已大幅下降，為RTM成型技術(shù)在航天產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用提供了可能。RTM技術(shù)是一種適宜多品種、中小批量、高質(zhì)量復(fù)合材料生產(chǎn)的成型技術(shù)，近年來得到聲迅速發(fā)展。美國(guó)國(guó)家宇航局對(duì)RTM給予了高度重視，并認(rèn)為該技術(shù)是制造結(jié)構(gòu)材料的一種成本低、效益好的方法。RTM與纏繞、拉擠等幾種復(fù)合材料制備技術(shù)的綜合比較見表1。從表1可以看出，RTM在這幾項(xiàng)低成本制造技術(shù)中的綜合優(yōu)勢(shì)是明顯的。

　　進(jìn)入21世紀(jì)后，RTM技術(shù)朝著高技術(shù)、多領(lǐng)域方面發(fā)展，伴隨而來的是清潔、自動(dòng)、快速、低成本、高質(zhì)量的復(fù)合材料制造技術(shù)和低壓力、低投資的設(shè)備及模具。進(jìn)一步研究缺陷形成機(jī)理和影響因素，建立高效、準(zhǔn)確的RTM成型工藝過程和模擬模型、相關(guān)軟件和技術(shù)的進(jìn)一步完善，可使其對(duì)實(shí)際制造過程具有準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)、指導(dǎo)和實(shí)時(shí)控制功能，以保證構(gòu)件的內(nèi)部質(zhì)量，降低材料孔隙率，提高纖維體積含量。RTM技術(shù)發(fā)展將成為復(fù)合材料主要制造技術(shù)之一。