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對于 &階段材料的固化處理工作量隨不同的材料供應商而不同。 &階段的程度隨材料時效而不斷變化。冷凍可以使固化過程延緩達一年。
’()*+,和玻璃纖維材料一般以織物的形式提供,石墨材料可以以帶或織物的形式提供,使用哪種材料要根據使用要求而確定。復雜形狀必須用織物。絕大部分修理使用織物。
織物的優點:
(-)比帶抵抗纖維斷裂和層間分離能力強。
(.)損傷容限高,對“固化皺損”要求低,對于修理工作比帶好。
()編織中減少了絲束分離。幾乎允許形成任意的外形,但隨著產品外形的復雜會提高織物的成本。
(/)抗疲勞損傷。
七、基體
基體是一種將復合材料中的纖維或長纖維粘接在一起的均勻材料。熱塑性材料是能不斷反復進行物理變化的材料,加熱使它軟化,冷卻使它硬化。它可以模壓成型,且冷卻時形狀不變。在熱塑性樹脂這一軟化硬化周期中加熱,只要符合溫度范圍要求,不過冷,不過熱,可以按需要重復多次。熱固性樹脂是通過熱、催化劑、紫外線等進行化學反應的材料(和熱塑性的物理變化不同)。一旦變硬,不像熱塑性材料,再多的熱也不能使它變回液態。即熱固塑料加熱時不會軟化,且在溶化之前會發生焦化進而燃燒。熱固性塑料本身的強度不高,但通常與紙、布、玻璃纖維、 ’()*+,纖維、碳纖維和硼纖維加強后會形成強度非常高且重量輕的結構材料,現代飛機的許多零部件就是用這種材料制成的。絕大部分飛機構件中使用的樹脂是熱固性的環氧樹脂體系,不斷提高環氧樹脂的韌性,近年也用耐高溫且沖擊韌性好的雙馬樹脂系列。
八、環氧樹脂體系
環氧樹脂由兩部分組成:樹脂和催化劑(或稱固化劑)。環氧樹脂提供了很好的機械和抗疲勞性能,尺寸穩定性相當好,抗腐蝕,層間結合強度高,有良好的電學性能和低的吸濕性。
先進復合材料使用的環氧樹脂相對較粘稠,這使得它難于調合并難于浸潤絲束。為了克服這個困難,環氧樹脂制造商將樹脂浸潤纖維到 &階段。在室溫條件下它呈現弱粘性,必須冷凍存貯以防止樹脂固化。
環氧樹脂是以重量來度量的,而不是體積。例如 01份的樹脂對 -份催化劑。它們必須用以克作單位的天平,非常精確地測量。如果要求有長的保存時間或固化時 •32•
間,則采用不同的但相適合的催化劑。千萬不要自行改變樹脂與催化劑的比例。
纖維所嵌入的樹脂是結構件的粘合劑,液態的樹脂用于浸潤纖維織物,二者一起固化形成制件。當樹脂用得太多,則這部分就稱為富脂區,如果太少,就稱為貧脂區。富脂區由于缺少纖維支持而易于斷裂。貧脂區則較弱,因為存在空隙,且纖維沒有固定在一起,其支持條件沒有樹脂完全浸透時好。樹脂體系對溫度要求很嚴,必須保持相應的正確的固化溫度。環氧樹脂在室溫到 "都能固化。聚酯樹脂固化溫度在室溫到 "之間,聚酰 %亞胺樹脂(高溫)固化溫度在 " % &。
九、纖維增強材料
(一)玻璃纖維玻璃纖維增強材料有許多形式,例如帶、織物、編織成的預成型件、或者是纏繞用的長絲。 ’玻璃、 (玻璃和 )玻璃是玻璃纖維中使用最廣的三種。 ’表示有電磁場使用要求的玻璃,用于雷達天線罩等。 )表示強度,用于有強度要求的結構部分。 (表示化學性能好,用于防腐部分。此外還有 *玻璃,其彈性模量較高。 +玻璃含鉛較多,用于電磁輻射的屏蔽, ,玻璃用于介電。一根紗線有的含有多達 根長絲。我們常說“先進復合材料”,所謂先進是指最近發展的材料,除碳、芳綸、硼纖維等先進復合材料以外,還應包括新近發展的特種玻璃纖維材料,一般的玻璃纖維材料早在 -年前就已出現,不屬于先進復合材料,但近年發展的特種玻璃材料,經過適當的處理之后,特性十分優越且成本低廉,應該包括在先進復合材料范圍之內。玻璃纖維是使加熱到 ./的融化了的玻璃球通過小孔制成纖維。然后在完全凝固之前拉伸以減小直徑。(二) 012345纖維一芳綸纖維 012345是 ’3 ,6789: ,1 ;1<865= > (8<749?的注冊商標,它在許多次要結構中取代了玻璃纖維。它有很高的拉伸強度和良好的抗沖擊能力,在許多飛機結構中,取代了玻璃纖維,但由于它抗拉伸性能太好,切割時就發生了麻煩,在芳綸上鉆孔,一般鉆
頭會被纖維纏住甚至拉斷,切斷的材料看起來起毛,如果緊固件的孔是毛絨絨的,就會破壞密封,還會像燈芯一樣吸收濕氣、水、滑油、燃油和液壓油,這些液體不會損傷纖維,但會引起樹脂老化、分層。此外芳綸對溫度的靈敏性也太高。 “ 012345 -@”是飛
機構級,其他級是 @和 .@。 012345 .@用作防彈背心,美國的警察和美國陸軍用的頭盔,軍艦和車輛的防彈鋼板。 012345 @很輕,重量僅相當鋁的一半。 •&A@•
"%& ’(是承載能力很好的結構用材,它和 "%&有相同的強度,但有更高的模量, "%& )(和 ’(不像碳纖維那樣,既不導電也不透波,而是像玻璃纖維可作雷達天線罩。但 "%&的介電系數比一般 *玻璃纖維要好。 "%&纖維的直徑與碳纖維和玻璃纖維很相似,但材料供應的方式不同。
(三)碳 +石墨碳纖維是從聚丙烯腈或一種特殊石油的產品瀝青中所得到的。讓聚丙烯腈或瀝青通過高溫爐(,)--. )---/),進行碳化,形成僅僅幾微米粗的纖維,很強、剛硬且易碎。通過高溫和長時間加熱,碳纖維變成石墨纖維。(美國一般稱之為石墨纖維而歐洲人則稱之為碳纖維,二者是通用的)。(四)硼硼纖維是通過蒸發把硼蒸氣沉淀在很細的鎢絲或碳絲上面。纖維直徑大約 -0 --’12。有很優良的壓縮強度和剛度。顏色是黑的,劇毒。(五)陶瓷纖維陶瓷纖維用于近 ))--左右的高溫區如防火墻,發動機部件等。陶瓷纖維是白色的。
十、粘接劑
有三種形式的粘接劑:薄膜狀、糊狀、和液狀。它們需要不同的處理過程。(一)膠膜膠膜是涂在一層支持薄膜上的粘接劑。混合物涂在網狀滌綸、尼龍或玻璃纖維布的載體上。膠膜的主要優點是易于使用,不需要混合的設備,性能穩定,厚度均勻。缺點是必須冷凍保存。為了獲得滿意的粘接必須加溫和加壓,并且較貴。(二)糊狀粘接劑兩種組分的糊狀粘接劑可在室溫或加熱固化。保存期長月—不需冷凍。但臨使用之前倉促混合,有導致人為錯誤的可能。例如,混合不充分和重量不準確等。(三)泡沫粘接劑泡沫粘接劑是含泡沫劑的環氧樹脂體系。泡沫劑在固化過程中膨脹。它用于蜂窩搭接區域的邊緣填充和修理。膨脹比在 ,0 3到 40 -之間,可以有糊狀和膜狀兩種。(四)填充劑 +填充劑的類型填充劑是在混合后的樹脂中加入材料,它可以改變樹脂的物理性能,如密度、強度、彈性等等。其他的填充劑是觸變膠的,以控制粘性。這些對于蜂窩修理和防止脫開很有作用。
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飛機檢測與維修實用手冊 2(98)