[发明专利]一种真空辅助成型中空微球复合材料孔隙率检测标块及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属复合材料检测用标块技术领域，涉及一种真空辅助成型中空微球复合材料孔隙率检测标块及其制备方法，特别是涉及一种将中空微球分散在复合材料基体中的复合材料孔隙率检测标块及其制备方法。

背景技术

孔隙是复合材料最常见的微小缺陷。孔隙的出现会降低材料性能，如层间剪切强度、纵向和横向的弯曲强度和拉伸强度、抗疲劳性，以及高温下的抗氧化性能等。即使孔隙含量很小，也会对材料的寿命造成很大的影响，因此对于复合材料的性能保证来说，孔隙率的检测非常重要。孔隙在材料中的分布、形状和大小很复杂，这就使得孔隙率的检测十分困难。总的来说复合材料孔隙率的检测方法分为两类：破坏性检测法和无损检测法。破坏性检测方法由于在检测后试件均已遭到破坏，无法再使用，因此此方法不经济，多数时候也是不可能的。无损检测能在不损坏工件的条件下对复合材料制件进行检测，因此越来越受到人们的重视和广泛使用，其中超声检测法具有穿透能力强、方向性好、灵敏度高、对人体无害等优点，成为目前用于复合材料最通用的无损检测技术；但是孔隙率标准试块的制备是孔隙率超声检测难以突破的技术，传统的工艺控制法制造的试块，孔隙率大小分布不够均匀，从而导致在工程应用阶段出现许多问题。因此，如何制造出大尺寸、均匀性较好、不同孔隙率梯度的孔隙率标准试块是解决复合材料孔隙率超声检测的核心问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种真空辅助成型中空微球复合材料孔隙率检测标块及其制备方法，特别是提供一种将中空微球分散在复合材料中的孔隙率检测标块及其制备方法。本发明将标准的中空微球埋置于复合材料增强体中制成复合材料孔隙率检测标块，经理论计算就能得知该复合材料孔隙率检测标块的孔隙率，然后用超声检测获得对应的波形图；通过中空微球的系列布置，就能取得系列的标准孔隙率的复合材料超声检测波形图；在对实际生产的复合材料进行孔隙率检测时，只需将检测结果与标准图谱对照，很方便地就能获知该复合材料的孔隙率值。

本发明的一种真空辅助成型中空微球复合材料孔隙率检测标块，所述检测标块为真空辅助成型的复合材料，在复合材料中分散有中空微球。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种真空辅助成型中空微球复合材料孔隙率检测标块，所述复合材料为碳纤维增强树脂基复合材料、玻璃纤维增强树脂基复合材料、芳纶纤维增强树脂基复合材料；所述的树脂为酚醛树脂、乙烯基树脂、丙烯酸树脂或环氧树脂。

如上所述的一种真空辅助成型中空微球复合材料孔隙率检测标块，所述检测标块为不同厚度和大小的平板或圆筒形，厚度或高度为0.5mm～10mm。

如上所述的一种真空辅助成型中空微球复合材料孔隙率检测标块，所述中空微球的内径≤120μm，外径≤150μm，壁厚5～40μm，所述中空微球的体积为其中R为中空微球外径，r为中空微球内径；所述中空微球的加入量m为其中ρ为中空微球材质的密度；根据待测复合材料的体积孔隙率，计算出需要加入的中空微球的量；所述中空微球的材质为玻璃中空微球、四氟乙烯中空微球、聚丙烯酰胺中空微球、聚丙烯酸甲酯中空微球。

如上所述的一种真空辅助成型中空微球复合材料孔隙率检测标块，所述分散是指中空微球在复合材料中均匀分散或局部均匀分散。

本发明还提供了一种真空辅助成型中空微球复合材料孔隙率检测标块的制备方法，是包括以下步骤：

(1)在复合材料铺层时，放入中空微球；

(2)复合材料成型，成型的方式为真空辅助成型(VARI)。

如上所述的一种真空辅助成型中空微球复合材料孔隙率检测标块的制备方法，所述复合材料铺层的铺层角度为0°、+45°、－45°、90°或－90°，根据待测复合材料的实际铺层，制备出与其铺层完全一致的孔隙率试块。

如上所述的一种真空辅助成型中空微球复合材料孔隙率检测标块的制备方法，所述真空辅助成型，在模具上喷涂脱模剂，然后在模具上铺放复合材料的纤维织物，并在复合材料的纤维织物之间均匀洒上中空微球，然后将脱模布置于复合材料的纤维织物上，铺设导流网，最后用真空袋密封；在树脂低粘度100～300mPa·s温度下，对树脂加热进行真空脱泡，至树脂表面没有气泡产生，然后进行真空灌注，待有树脂流出时，关闭树脂注入管与真空管，进行升温固化。

如上所述的一种真空辅助成型中空微球复合材料孔隙率检测标块的制备方法，在模具上喷涂脱模剂具体为：在模具上每隔5分钟喷涂一次脱模剂，共喷涂3次。