引言
先进的碳纤维树脂基复合材料由于其较高的比刚度、比强度和良好的可设计性而在航空航天等领域中得到广泛的应用。[1] QY9511双马来酰亚胺树脂因其固有的良好的耐热性和化学结构的可设计性，使其可兼顾韧性、耐热性与工艺性，成为航空领域复合材料结构最受欢迎的基体之一。QY9511树脂基碳纤维预浸料目前已广泛应用于飞机各类壁板的生产中。当壁板结构复杂、厚度较大时，QY9511树脂基复合材料壁板通常采取先预吸胶再固化的成型工艺方式。预吸胶工序可以有效的控制壁板的内部质量和厚度，但对于大型壁板来说，增加预吸胶工序一方面提高了生产成本，另一方面降低了生产效率。为了节能降耗、实现精益生产，本文验证了通过优化固化参数实现QY9511树脂基复合壁板直接固化成型的可行性。
1.材料介绍
传统来讲，为了保证飞机厚壁板的产品质量，对于厚度大于2mm的QY9511树脂基复合材料壁板确定的预吸胶和固化工艺通常为：预吸胶在110～130℃下进行，加压0.2～0.4MPa，保温10～50min后进行降温；固化工艺为适时加压0.6～1.5MPa，185℃下保温固化2h，200℃下保温后处理4h，后处理在同等压力条件下进行，后处理过程结束后降温。[2]
2.零件介绍
本文选用的研究对象为由CCF300/QY9511碳纤维预浸料制备的复合材料大型蒙皮壁板。零件尺寸约为4000 mm×2000 mm，零件贴袋面存在多处下陷区，厚度为1.68～4.8mm，零件采用手工铺叠、真空袋-热压罐法成型。由于壁板大部分区域厚度大于2mm，以往该壁板的成型方式为先进行预吸胶再固化成型。选取的典型零件的结构示意图如图1所示。
图1 典型零件结构示意图
3.研究内容
已有的工艺方案满足零件生产对质量的要求，但随着CCF300/QY9511碳纤维预浸料制备技术的日趋完善，本文探究了以所选取研究对象为代表的厚度较大、结构较复杂的复材壁板取消预吸胶直接固化的可行性。研究了适用于该类零件的固化工艺参数，同时对包括零件内部质量、表面质量、厚度在内的零件整体质量进行了监测。
3.1固化参数优化
固化参数优化前壁板预吸胶的程序设定为温度升至125℃加压，在125±5℃下保温10min后降温。预吸胶后的固化程序为：温度升至70℃加压，继续升温至185℃，在185～190℃下保温固化60min，再升温至200℃，在200±5℃下保温后处理300min，降温。取消预吸胶直接进行零件的固化，有可能导致零件内小分子不能充分排除，从而导致零件内部产生质量缺陷。已有研究表明，通过结合预浸料粘温特性曲线，优化零件的固化工艺参数，可以有效改善复合材料的内部质量。[3]取消预吸胶的固化程序参数调整为：在温度升温至185℃之前，增加125±5℃温度下保温10min这一保温段。
3.2零件质量监测
取消预吸胶、优化固化参数后通过无损检测对零件内部质量监测，零件无分层和空隙密集缺陷产生。对零件厚度监测，零件厚度可以控制在±8%。取消零件预吸胶直接固化，在固化过程中选择合适的工艺盖板，可以减少预吸胶过程中带来的表面褶皱，从而优化零件的表面质量。
结论
1）对于厚度大于2mm的CCF300/QY9511复合材料壁板可以通过优化固化参数取消预吸胶直接进行固化成型；
2）取消预吸胶直接固化CCF300/QY9511复合材料壁板对零件内部质量、厚度无影响，可以一定程度上优化复杂壁板的表面质量。
参考文献
[1]陈绍杰.我国先进复合材料产事业发展[J].玻璃钢，2014（1）：13-26.
[2]赵渠森，王京城.高韧性双马树脂QY9511及其复合材料[C].复合材料—生命、环境与高技术，2002.
[3]李志峰，曹磊.复合材料典型结构梁固化参数研究[J].直升机技术，2017（1）：50-54.
作者简介：吕永慧（1991—）女，工程师，硕士研究生，研究方向：复合材料成型工艺