聚酰亞胺樹脂(zhī)基複(fù)合材料因其力學性能、耐高溫(wēn)、耐輻射等性(xìng)能優異而廣泛應用於(yú)航空、航天等領域。國內外研製的耐溫等級為310~371 ℃的係列聚酰亞胺複合材料已成(chéng)功應(yīng)用(yòng)於發動機外涵道、高速(sù)武(wǔ)器的耐高溫部段等。但是隨著先進武器係統的不斷發展,飛行速度更高,需要更(gèng)高的有效載荷/結構質量比,這些性能的實現很大程度上依(yī)賴於新型耐高溫先進樹脂(zhī)基複合材料的應用,310~371℃的耐溫等(děng)級已無(wú)法(fǎ)滿足需求,因此研製出了耐(nài)420℃的KH420聚酰亞胺樹脂及其複合材料。
通過(guò)對耐(nài)420℃聚酰亞胺(àn)樹脂的化學反(fǎn)應特性、流變性能(néng)分析(xī)以及加壓時機和(hé)壓力大(dà)小等成型工藝參數對複合材料性能的影(yǐng)響,確定了最優的複(fù)合材料成型工藝。同時采用超聲水穿透法對製得(dé)的複(fù)合材料進行超聲檢測,並(bìng)結合金相顯微鏡分析討論了衰減比例與孔隙率(lǜ)之間的關係,確定了超聲檢測參數。結(jié)果表明:分段階梯加壓,可有效控製複合材料的樹脂含(hán)量和(hé)孔隙(xì)率,選用5 MHz探頭、15 dB增益的超聲水穿透檢測(cè)參數可有效評(píng)判2-3 mm厚複合材料的成型質量。研製的聚酰亞胺複合(hé)材料在4200C的彎曲強度保持率為65%,彎曲模量保持率為89%,表現出良好的高溫性能。
聚酰亞胺樹脂的亞胺化反應(yīng)在2200C之前基本完成,在80—145℃反應最為(wéi)劇烈,放出了大量的小分子(水分(fèn)和醇),質量失重較大,可達16.24%。樹脂的熔體黏度在260~310℃隨溫度(dù)的提(tí)高不斷下降,在305℃左右熔體黏度**,約為242Pa-S,表現出良好的成型工藝性(xìng)能。
選用90℃加壓0.05 MPa,120℃加壓0-3 MPa的分步亞胺化、階段跨段梯度加壓的(de)成型(xíng)工藝可有效控製複合材料的(de)纖維體(tǐ)積分數和孑L隙率,製得的複(fù)合材料孔隙率≤l%,其420℃的彎曲強度保持率為65%,彎曲模量(liàng)保持率高達89%,表現出(chū)優異的耐高溫性能。
超聲水穿透c掃描檢測參數的設定對測試結果的可靠性(xìng)具有較(jiào)大的(de)影響(xiǎng),對於2 mm厚複合材料(liào)試板選用5 MHz+15 dB的檢測參數可以有效評判複合材料的內部質量。此外,由於厚(hòu)度的變化對穿透(tòu)波的能量有一定(dìng)的影響(xiǎng),因此(cǐ)厚度發生變化時(shí),在(zài)此厚度的基準檢測參數基礎上適當調整增益值。