CN202793985U

CN202793985U - 一种多向铺层的复合材料孔隙率试块

Info

Publication number: CN202793985U
Application number: CN 201220318356
Authority: CN
Inventors: 刘松平; 史俊伟; 荀国立; 曹正华; 傅天航; 刘卫平; 刘奎; 于光; 刘晶晶; 周晖
Original assignee: Shanghai Aircraft Manufacturing Co Ltd; AVIC Beijing Aeronautical Manufacturing Technology Research Institute
Current assignee: Shanghai Aircraft Manufacturing Co Ltd; AVIC Beijing Aeronautical Manufacturing Technology Research Institute
Priority date: 2012-07-02
Filing date: 2012-07-02
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2022-07-02

Abstract

本实用新型属于复合材料无损检测与孔隙率超声评估技术，涉及一种不同厚度的一种多向铺层的复合材料孔隙率试块。所述的复合材料孔隙率试块由一组含有不同铺层与厚度及不同孔隙含量的试块组成，每个试块按照实际复合材料工艺结构，由不同角度纤维的铺层构成，铺层结构按照+45°、90°、-45°和0°方向依次铺层，复合材料孔隙率试块的孔隙特征和分布与被试复合材料实际产生的孔隙特性一致；孔隙率体积含量范围涵盖0-2%，包括0-0.5%、1-1.5%、1.5-2%三个级差，每个复合材料孔隙率试块的孔隙率体积含量分布均匀性不大于0.5%。本实用新型为复合材料孔隙率超声检测提供了一种真实有效的比对与评估基准。

Description

一种多向铺层的复合材料孔隙率试块

技术领域

本实用新型属于复合材料无损检测与孔隙率超声评估技术，涉及一种不同厚度的一种多向铺层的复合材料孔隙率试块。

背景技术

随着复合材料在航空航天等关键产品上承力结构部位的应用，要求对复合材料承力结构进行孔隙含量进行无损检测和评估，确保复合材料承力结构中的孔隙含量控制在设计要求的损伤容限范围内。复合材料孔隙率检测方法目前主要有两种：一种是通过对随炉件或者被检测复合材料零件中加工余量区取样后，进行金相观察分析，从而间接推测复合材料零件中的孔隙率含量，这种方法在工程实践中已逐步淘汰；另一种是利用与已知孔隙率分布的复合材料试块进行对比，通过分析来自对比试块和被检测零件之间的超声信号对应关系，评定被检测复合材料零件的孔隙率含量的符合性，这是目前比较推崇的一种非破坏性检测方法。采用这种复合材料孔隙率超声检测方法，首先需要建立与被检测复合材料结构工艺及材料一致的孔隙率试块。目前没有公开市售的环氧树脂基碳纤维复合材料孔隙率试块，国外极少数企业有一些自用的环氧树脂基碳纤维复合材料孔隙率对比试块，但其复合材料孔隙率含量级差分布具有明显的不确定性，复合材料孔隙率试块中的每个试块的孔隙率体积含量分布波动性和离散性大，复合材料孔隙率试块主要为织物铺层结构，试块的厚度单一。对实际复合材料结构孔隙率超声评估与检测，通常需要结合被检测复合材料结构的材料、工艺铺层和厚度等特征和设计要求制造相应的复合材料孔隙率试块。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种用于检测不同多向碳纤维/环氧树脂预浸料复合材料层压结构零件孔隙率含量的多向铺层的复合材料孔隙率试块。本实用新型的技术解决方案是，所述的复合材料孔隙率试块由一组含有不同铺层与厚度及不同孔隙含量的试块组成，每个试块按照实际复合材料工艺结构，由不同角度纤维的铺层构成，铺层结构按照+45°、90°、-45°和0°方向依次铺层，复合材料孔隙率试块的孔隙特征和分布与被试复合材料实际产生的孔隙特性一致；孔隙率体积含量范围涵盖0-2%，包括0-0.5%、1-1.5%、1.5-2%三个级差，每个复合材料孔隙率试块的孔隙率体积含量分布均匀性不大于0.5%。

所述的复合材料孔隙率试块包括三种不同复合材料铺层组合，依次对应的厚度为3mm、8mm和13mm，每种预浸料铺层组合和厚度的复合材料孔隙率试块中的孔隙率体积含量包括0-0.5%、1-1.5%、1.5-2%三个级差。

所述的每个试块以各种角度的铺层组合构成不同厚度的复合材料孔隙率试块。

本实用新型具有的优点和有益效果，本实用新型的复合材料孔隙率试块包括多种不同多向碳纤维/环氧树脂预浸料铺层组合和厚度，每种铺层组合及其厚度与实际复合材料结构一致，保证了孔隙率试块与被检测复合材料结构比对条件严格一致性；每种铺层的复合材料孔隙率试块包含有不同的孔隙率分布，孔隙率分布和体积含量级差、孔隙率分布范围与目前复合材料工程结构设计采用的评判标准一致，适用性非常强；每个试块的孔隙率体积含量分布均匀性好，对实际复合材料结构件孔隙率的评估和仪器检测参数调节以及复合材料孔隙率的评估与分析的准确性和代表性更好。

本实用新型的复合材料孔隙率试块的工艺结构和孔隙率的物理特征与分布与实际被复合材料结构完全一致，复合材料孔隙率试块中孔隙率的代表性和真实性更好。

本实用新型的复合材料孔隙率含量具有不同的体积含量级差分布，可以用于不同厚度复合材料结构件孔隙率的超声检测与评估分析。

附图说明

图1是本实用新型的复合材料孔隙率试块铺层示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细说明。

用于碳纤维/环氧树脂基复合材料层压结构孔隙率超声检测的孔隙率试块，它由一组含有不同铺层与厚度及不同孔隙含量的试块组成，如图1所示；每个试块按照实际复合材料工艺结构，由不同铺层构成，铺层结构按照铺层1为+45°、铺层2为90°、铺层3为-45°和铺层4为0°纤维方向依次铺层，以及他们的组合构成不同厚度的复合材料孔隙率试块,不同方向铺层中的纤维取向如图1中所示；铺层的数量由复合材料孔隙率试块厚度要求确定,复合材料孔隙率试块的铺层数量n根据复合材料孔隙率试块厚度H由式（1）确定：

n=H/h （1）

式中，h为单个预浸料铺层的厚度。

预浸料铺层结构采用Cycom X850-35-12KIM+-190；试块的制作工艺采用Cycom X850-35-12KIM+-190预浸料铺层结构成型工艺制作而成；每个试块中的孔隙随机分布在各铺层界面之间，孔隙特征和分布与复合材料实际产生的孔隙特性一致；孔隙率体积含量范围涵盖0-2%，包括0-0.5%、1-1.5%、1.5-2%三个级差，每个复合材料孔隙率试块的孔隙率体积含量分布均匀性不大于0.5%。

所说多向碳纤维/环氧树脂预浸料铺层的复合材料孔隙率试块中的预浸料铺层结构为Cycom X850-35-12KIM+-190单向带；

所说多向碳纤维/环氧树脂预浸料铺层的复合材料孔隙率试块中的孔隙率随机分布在试块中相邻铺层连接界面，孔隙率的性质与物理特征与实际复合材料中产生的孔隙率一致，对应每种多向铺层组合的复合材料孔隙率试块中的孔隙率体积含量包括0-0.5%、1-1.5%、1.5-2%三个级差，与目前复合材料结构设计中孔隙率验收许用值一致；

所述的多向碳纤维/环氧树脂预浸料铺层的复合材料孔隙率试块包括三种不同铺层组合，依次对应的厚度为3mm、8mm和13mm，每种预浸料铺层组合和厚度的复合材料孔隙率试块中的孔隙率体积含量包括0-0.5%、1-1.5%、1.5-2%三个级差，每个级差的复合材料孔隙率试块中孔隙率体积含量分布均匀性不大于0.5%；

所说多向碳纤维/环氧树脂预浸料铺层的复合材料孔隙率试块大小为：100mm×80mm-100mm×150mm之间；

所说多向碳纤维/环氧树脂预浸料铺层的复合材料孔隙率试块内部没有分层、夹杂等宏观缺陷、复合材料孔隙率试块外表光滑平整，便于携带。

Claims

1.一种多向铺层的复合材料孔隙率试块，其特征是，所述的复合材料孔隙率试块由一组含有不同铺层与厚度及不同孔隙含量的试块组成，铺层结构按照+45°、90°、-45°和0°方向依次铺层，复合材料孔隙率试块的孔隙特征和分布与被试复合材料实际产生的孔隙特性一致；孔隙率体积含量范围，包括0-0.5%、1-1.5%、1.5-2%三个级差，每个复合材料孔隙率试块的孔隙率体积含量分布均匀性不大于0.5%。

2.根据权利要求1所述的一种多向铺层的复合材料孔隙率试块，其特征是，所述的复合材料孔隙率试块包括三种不同复合材料铺层组合，依次对应的厚度为3mm、8mm和13mm，每种预浸料铺层组合和厚度的复合材料孔隙率试块中的孔隙率体积含量包括0-0.5%、1-1.5%、1.5-2%三个级差。

3.根据权利要求1所述的一种多向铺层的复合材料孔隙率试块，其特征是，所述的每个试块以各种角度的铺层组合构成不同厚度的复合材料孔隙率试块。