微波固化成型三维中空复合材料结构的力学性能

袁铁军^1,2，周来水¹，郑伟峰¹，安鲁陵¹，刘威³

1. 南京航空航天大学机电学院2. 盐城工学院机械学院3. 苏州科技大学机械工程学院

摘 要：为了改善三维中空复合材料结构微波固化成型的固化均匀性,提出了添加外部导热附加模具和内部微波吸收剂两种不同的方法。通过试验研究了附加模具的材料、厚度以及微波吸收剂种类和含量对三维中空复合材料结构力学性能的影响。结果表明,结构的平压失效模式包括芯柱失稳和压溃,剪切失效模式为芯材剪切失效和界面脱粘,短梁弯曲的失效模式为面板/芯材界面的脱粘后屈曲破坏。相比于未添加附加模具,AlN和Al₂O₃陶瓷均可以提高结构的力学性能,但AlN的增强效果更显著。AlN模具厚度的增加不利于结构的力学性能,模具厚度从0.5 mm增加到1.5 mm时,结构的平压、剪切和芯材剪切强度均随之降低。微波吸收剂的添加均可提高中空结构的力学性能,其中剪切和芯材剪切强度随着石墨含量的增加而增加,平压强度随着石墨含量的增加先增加后降低,而Fe₃O₄含量变化则对结构力学性能的影响不显著。

关键词：三维中空复合材料构件;微波固化;导热陶瓷模具;微波吸收剂;力学性能;