1.一種碳纖維表面快速復(fù)合強化處理及制備復(fù)合材料的方法,其特征在于,該方法包括以下步驟:
1)檢測碳纖維參數(shù):檢測待處理的碳纖維的具體參數(shù)值,該參數(shù)值包括抗拉強度值、彈性模量;其中無明顯的表面缺陷,抗拉強度>70MPa,模量>200GPa,纖維直徑均勻且同一束纖維直徑相對誤差<5%;
2)選擇微顆粒轟擊處理機的類型:根據(jù)前一步檢測碳纖維的上述參數(shù)值選擇適合對該碳纖維進行機械轟擊處理的微顆粒轟擊處理機,其中該微顆粒轟擊處理機類型選擇的標準為:微顆粒的直徑應(yīng)當與待機械轟擊碳纖維直徑同一數(shù)量級且直徑小于待機械轟擊碳纖維直徑的微顆粒轟擊處理機;
3)選擇微顆粒的類型:該微顆粒的種類為球形顆?;蛘邫E球形顆粒;
4)控制微顆粒轟擊處理機處理碳纖維的操作參數(shù):在選擇好微顆粒轟擊處理機與微顆粒類型后,控制該微顆粒轟擊處理機的轟擊壓力為碳纖維的抗拉強度的1/10-1/3,微顆粒的轟擊速率根據(jù)碳纖維纏繞線速度確定,其中,碳纖維纏繞線速度400-500m/s,則每根碳纖維單位長度平均接受的微顆粒數(shù)目為20-100粒/m;
5)選擇輻照處理機:根據(jù)步驟1)中檢測碳纖維的具體參數(shù)值選擇合適的激光輻照處理機;其中,輻照處理機類型的選擇標準為:CO2激光處理機或光纖激光處理機;
6)控制輻照處理機的操作參數(shù):控制輻照處理機的功率為50-200W,掃描速度為20-30mm/s,掃描方向為沿著碳纖維束方向,光斑直徑為2.5-5mm,碳纖維側(cè)向單位截面上激光束停留時間為0.5-5s,光束入射角為20-30°,光束錐角為10-15°;
7)對碳纖維進行轟擊和輻照處理:在完成上述步驟后,控制微顆粒的轟擊處理機的上述操作參數(shù),當待機械轟擊碳纖維表面上均出現(xiàn)轟擊凹部時,停止微顆粒轟擊處理機的機械轟擊動作;將機械轟擊處理后的碳纖維移設(shè)到激光輻照處理機上,根據(jù)碳纖維轟擊凹部的數(shù)量,進行激光輻照處理,控制該階段的輻照處理機的上述操作參數(shù)值,對碳纖維轟擊凹部進行輻照處理;
激光處理后,輻照強化區(qū)內(nèi)的碳纖維束中各碳纖維抗拉強度和耐折性彎曲強度均達到其最大值,伸長率達1.5-2%;
8)對經(jīng)過輻照處理后的碳纖維進行性能檢測:檢測處理后的碳纖維是否滿足制備復(fù)合材料的標準,其中檢測的種類包括碳纖維的抗拉強度值、彈性模量、應(yīng)變值是否滿足設(shè)計標準,如符合設(shè)計標準,則繼續(xù)下述步驟;如不符合設(shè)計標準,則重新返回上述步驟7);
9)制備復(fù)合材料:在碳纖維復(fù)合材料機上進行碳纖維與樹脂基體復(fù)合,并對復(fù)合后的復(fù)合材料進行強度檢測,待強度檢測達標后,停止上述步驟1)至步驟8),或者繼續(xù)重復(fù)上述步驟1)至步驟8),對下一批待接轟擊碳纖維進行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維表面快速復(fù)合強化處理及制備復(fù)合材料的方法,其特征在于:在上述步驟7)中的微顆粒轟擊處理中,微顆粒轟擊處理機進行轟擊處理時,微顆粒的直徑為待機械轟擊碳纖維直徑的1/10-1/3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維表面快速復(fù)合強化處理及制備復(fù)合材料的方法,其特征在于:在上述步驟7)中微顆粒轟擊處理中,還設(shè)置有碳纖維傳送裝置,該碳纖維傳送裝置分別設(shè)置在微顆粒轟擊處理機和激光束處理機前部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維表面快速復(fù)合強化處理及制備復(fù)合材料的方法,其特征在于:所述微顆粒轟擊處理機采用空氣壓縮機噴射微顆粒,并且該微顆粒轟擊處理機上還設(shè)置有多個微顆粒噴頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維表面快速復(fù)合強化處理及制備復(fù)合材料的方法,其特征在于:在輻照處理中,輻照處理機能夠選擇在低溫環(huán)境下進行輻照,其中該低溫環(huán)境的溫度為-100-0℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的一種碳纖維表面快速復(fù)合強化處理及制備復(fù)合材料的方法,其特征在于:在輻照處理中,輻照處理機還可采用電子束輻照處理或者等離子體輻照處理。