一種真空輔助成型中空微球復(fù)合材料孔隙率檢測標(biāo)塊及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬復(fù)合材料檢測用標(biāo)塊技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種真空輔助成型中空微球復(fù)合材 料孔隙率檢測標(biāo)塊及其制備方法，特別是涉及一種將中空微球分散在復(fù)合材料基體中的復(fù) 合材料孔隙率檢測標(biāo)塊及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 孔隙是復(fù)合材料最常見的微小缺陷?？紫兜某霈F(xiàn)會降低材料性能，如層間剪切強(qiáng) 度、縱向和橫向的彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度、抗疲勞性，以及高溫下的抗氧化性能等。即使孔隙 含量很小，也會對材料的壽命造成很大的影響，因此對于復(fù)合材料的性能保證來說，孔隙率 的檢測非常重要?？紫对诓牧现械姆植?、形狀和大小很復(fù)雜，這就使得孔隙率的檢測十分困 難?？偟膩碚f復(fù)合材料孔隙率的檢測方法分為兩類：破壞性檢測法和無損檢測法。破壞性 檢測方法由于在檢測后試件均已遭到破壞，無法再使用，因此此方法不經(jīng)濟(jì)，多數(shù)時候也是 不可能的。無損檢測能在不損壞工件的條件下對復(fù)合材料制件進(jìn)行檢測，因此越來越受到 人們的重視和廣泛使用，其中超聲檢測法具有穿透能力強(qiáng)、方向性好、靈敏度高、對人體無 害等優(yōu)點，成為目前用于復(fù)合材料最通用的無損檢測技術(shù)；但是孔隙率標(biāo)準(zhǔn)試塊的制備是 孔隙率超聲檢測難以突破的技術(shù)，傳統(tǒng)的工藝控制法制造的試塊，孔隙率大小分布不夠均 勻，從而導(dǎo)致在工程應(yīng)用階段出現(xiàn)許多問題。因此，如何制造出大尺寸、均勻性較好、不同孔 隙率梯度的孔隙率標(biāo)準(zhǔn)試塊是解決復(fù)合材料孔隙率超聲檢測的核心問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種真空輔助成型中空微球復(fù)合材料孔隙率檢測標(biāo)塊及其 制備方法，特別是提供一種將中空微球分散在復(fù)合材料中的孔隙率檢測標(biāo)塊及其制備方 法。本發(fā)明將標(biāo)準(zhǔn)的中空微球埋置于復(fù)合材料增強(qiáng)體中制成復(fù)合材料孔隙率檢測標(biāo)塊，經(jīng) 理論計算就能得知該復(fù)合材料孔隙率檢測標(biāo)塊的孔隙率，然后用超聲檢測獲得對應(yīng)的波形 圖；通過中空微球的系列布置，就能取得系列的標(biāo)準(zhǔn)孔隙率的復(fù)合材料超聲檢測波形圖； 在對實際生產(chǎn)的復(fù)合材料進(jìn)行孔隙率檢測時，只需將檢測結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)圖譜對照，很方便地 就能獲知該復(fù)合材料的孔隙率值。
[0004] 本發(fā)明的一種真空輔助成型中空微球復(fù)合材料孔隙率檢測標(biāo)塊，所述檢測標(biāo)塊為 真空輔助成型的復(fù)合材料，在復(fù)合材料中分散有中空微球。
[0005] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案：
[0006] 如上所述的一種真空輔助成型中空微球復(fù)合材料孔隙率檢測標(biāo)塊，所述復(fù)合材料 為碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料、玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料、芳綸纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合 材料；所述的樹脂為酚醛樹脂、乙烯基樹脂、丙烯酸樹脂或環(huán)氧樹脂。
[0007] 如上所述的一種真空輔助成型中空微球復(fù)合材料孔隙率檢測標(biāo)塊，所述檢測標(biāo)塊 為不同厚度和大小的平板或圓筒形，厚度或高度為〇. 5mm~10mm。
[0008] 如上所述的一種真空輔助成型中空微球復(fù)合材料孔隙率檢測標(biāo)塊，所述中空微球 的內(nèi)徑< 120 μ m，外徑< 150 μ m，壁厚5~40 μ m，所述中空微球的體積為
【主權(quán)項】
1. 一種真空輔助成型中空微球復(fù)合材料孔隙率檢測標(biāo)塊，其特征是；所述檢測標(biāo)塊為 真空輔助成型的復(fù)合材料，在復(fù)合材料中分散有中空微球。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空輔助成型中空微球復(fù)合材料孔隙率檢測標(biāo)塊，其特 征在于，所述復(fù)合材料為碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料、玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料、芳絕 纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料；所述的樹脂為酪醒樹脂、己締基樹脂、丙締酸樹脂或環(huán)氧樹脂。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空輔助成型中空微球復(fù)合材料孔隙率檢測標(biāo)塊，其特 征在于，所述檢測標(biāo)塊為不同厚度和大小的平板或圓筒形，厚度或高度為0. 5mm~10mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空輔助成型中空微球復(fù)合材料孔隙率檢測標(biāo)塊，其特 征在于，所述中空微球的內(nèi)徑《120ym，外徑《150ym，壁厚5~40ym，所述中空微球的體 積為其中R為中空微球外徑，r為中空微球內(nèi)徑；所述中空微球的加入量m為 戶x!；r(/?-r)3,其中P為中空微球材質(zhì)的密度；所述中空微球的材質(zhì)為玻璃中空微球、四 氣己締中空微球、聚丙締酷胺中空微球、聚丙締酸甲醋中空微球。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空輔助成型中空微球復(fù)合材料孔隙率檢測標(biāo)塊，其特 征在于，所述分散是指中空微球在復(fù)合材料中均勻分散或局部均勻分散。
6. 如權(quán)利要求1~5中任一項所述的一種真空輔助成型中空微球復(fù)合材料孔隙率檢測 標(biāo)塊的制備方法，其特征是包括W下步驟： (1) 在復(fù)合材料鋪層時，放入中空微球； (2) 復(fù)合材料成型，成型的方式為真空輔助成型。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種真空輔助成型中空微球復(fù)合材料孔隙率檢測標(biāo)塊的制 備方法，其特征在于，所述復(fù)合材料鋪層的鋪層角度為0°、+45。、一45。、90°或一90。。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種真空輔助成型中空微球復(fù)合材料孔隙率檢測標(biāo)塊的制 備方法，其特征在于，所述真空輔助成型，在模具上噴涂脫模劑，然后在模具上鋪放復(fù)合材 料的纖維織物，并在復(fù)合材料的纖維織物之間均勻撒上中空微球，然后將脫模布置于復(fù)合 材料的纖維織物上，鋪設(shè)導(dǎo)流網(wǎng)，最后用真空袋密封；在樹脂低粘度100~300mPa?S溫度 下，對樹脂加熱進(jìn)行真空脫泡，至樹脂表面沒有氣泡產(chǎn)生，然后進(jìn)行真空灌注，待有樹脂流 出時，關(guān)閉樹脂注入管與真空管，進(jìn)行升溫固化。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種真空輔助成型中空微球復(fù)合材料孔隙率檢測標(biāo)塊的制 備方法，其特征在于，在模具上噴涂脫模劑具體為；在模具上每隔5分鐘噴涂一次脫模劑， 共噴涂3次。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種真空輔助成型中空微球復(fù)合材料孔隙率檢測標(biāo)塊的制 備方法，其特征在于，利用超聲檢測儀判斷對比試塊孔隙均勻性，篩選出孔隙均勻的試塊； 從試塊上切割一部分，先對試樣用60#砂紙粗磨，所磨的面為與纖維垂直的截面，磨平后， 再用1500#砂紙細(xì)磨，待無明顯劃痕時，對試樣用絨布和粒度為1. 5ym的拋光膏進(jìn)行拋光 至無任何明顯劃痕為止，再進(jìn)行金相顯微鏡觀察，將中空微球分布均勻的標(biāo)塊作為合格的 檢測柄塊。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種真空輔助成型中空微球復(fù)合材料孔隙率檢測標(biāo)塊的制備方法，所述的孔隙率檢測標(biāo)塊是將不同內(nèi)外徑、不同壁厚、不同材料的中空微球預(yù)埋進(jìn)復(fù)合材料中，以中空微球的中空作為復(fù)合材料的孔隙，模擬復(fù)合材料孔隙缺陷，這樣就達(dá)到已知復(fù)合材料孔隙的目的，按照不同的基體，不同的增強(qiáng)材料，選擇不同的鋪層方式，通過真空輔助成型制備復(fù)合材料孔隙率標(biāo)塊，以滿足實際檢測中多樣化的需求；用超聲技術(shù)對復(fù)合材料標(biāo)塊進(jìn)行掃描，驗證試塊孔隙率分布的均勻性、孔隙率的相對大小，再與真實孔隙缺陷的超聲衰減信號進(jìn)行對比分析，結(jié)合已知復(fù)合材料的孔隙，為復(fù)合材料孔隙率超聲檢測提供一種真實有效的比對與評價基準(zhǔn)。
【IPC分類】G01N15-08, B29C70-06, G01N29-30
【公開號】CN104792678
【申請?zhí)枴緾N201510163049
【發(fā)明人】余木火, 周金利, 朱姝, 孫澤玉, 丁小馬, 李丙鵬, 倪加其, 徐英凱, 賈文品, 程超, 陶磊, 張照
【申請人】東華大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月8日