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摘要:
为降低3D打印连续纤维增强聚合物(CFRP)复合材料的孔隙率,提高树脂对纤维的浸渍程度,需要开展熔融浸渍连续纤维预浸丝制备与3D打印性能研究,开发纤维预浸渍一体化设备。本文以玻璃纤维(GF)、碳纤维(CF)作为增强体,聚碳酸酯(PC)为基体,开发熔融浸渍预浸丝制备工艺,研究浸渍工艺对预浸丝性能的影响。以预浸丝为原料,研究3D打印成形工艺参数对纤维含量、孔隙率及力学性能的影响规律。结果表明:连续玻璃纤维增强聚碳酸酯(CGF/PC)预浸丝的拉伸强度为627.8 MPa,当打印温度为260℃,分层厚度为0.10 mm,扫描间距为1.0 mm时,连续碳纤维增强聚碳酸酯(CCF/PC)复合材料纤维含量为28.66vol%,拉伸强度和模量分别644.8 MPa和85.6 GPa,优化后孔隙率为3.87%。当打印温度为280℃,分层厚度为0.14 mm,扫描间距为1.2 mm时,CGF/PC复合材料纤维含量为51.35vol%,拉伸强度和模量分别为381.4 MPa和23.6 GPa,优化后孔隙率为4.41%。
摘要:

针对丝材预浸渍处理的连续碳纤维增强聚醚醚酮复合材料(CCF/PEEK),采用同步辐射计算机断层扫描(μCT)表征手段,分析了拉伸/弯曲过程中碳纤维/树脂界面和层间的失效模式及机制,结合缺陷和拉伸力学性能分析,揭示了预浸渍处理对CCF/PEEK材料结构和力学性能的影响。研究结果表明:由于不良浸渍及层间温度梯度,预浸渍样品在纤维/树脂界面和层间均存在缺陷,并随拉伸/弯曲载荷作用演变为层间裂纹,原丝样品则发生纤维脱粘和拔出;预浸渍处理后试样平均拉伸强度提高17.21%,孔隙率降低56.6%,树脂充分渗入纤维丝束,明显改善了材料纤维/树脂界面结合和力学性能。