1 引 言
材料是社會發展的物質基礎和先導，而新材料則是社會進步的重要里程碑。21世紀是復合材料飛速發展的時代。三維編織復合材料作為復合材料的一個領域，是以三維整體織物作為增強體的復合材料，是20世紀80年代發展起來的一種新型織物復合材料。隨著纖維復合材料編織技術的不斷發展，編織復合材料以其優異的性能逐漸顯示出較強的競爭力。RTM工藝則是綜合性能最好的一種成型工藝，和其它傳統復合材料生產技術相比，RTM有許多優點：能夠制造高質量、高精度、低孔隙率、高纖維含量的復雜復合材料構件，是成型三維整體編織構件的有效方法。RTM-三維編織技術融合了RTM與三維編織各自的特點，從而使制品具有更加優異的性能。以RTM工藝制作的三維整體編織復合材料，可大幅度提高層間剪切強度和整體損傷容限，使復合材料由原來的次承力結構件成為主承受構件之一。
2 RTM工藝及發展
RTM是樹脂傳遞模塑工藝的縮寫(Resin TransferMolding)，一般指在模具的型腔里預先鋪放增強材料，合模后，在一定的溫度和壓力下將樹脂注入模具，浸漬織物增強體并固化，最后脫模得到制品的一種工藝。RTM成型工藝是從濕法鋪層和注塑工藝演衍生出來的一種新的復合材料成型工藝，是目前航天航空先進復合材料的發展方向之一。運用于航天產品的RTM成型工藝制造的復合材料，其使用的纖維增強體采用編織成型，產品價格較高，但隨著國內多家企業對編織技術、編織機械的大力發展，編織體的價格已大幅下降，為RTM成型技術在航天產品的廣泛應用提供了可能。RTM技術是一種適宜多品種、中小批量、高質量復合材料生產的成型技術，近年來得到聲迅速發展。美國國家宇航局對RTM給予了高度重視，并認為該技術是制造結構材料的一種成本低、效益好的方法。RTM與纏繞、拉擠等幾種復合材料制備技術的綜合比較見表1。從表1可以看出，RTM在這幾項低成本制造技術中的綜合優勢是明顯的。
進入21世紀后，RTM技術朝著高技術、多領域方面發展，伴隨而來的是清潔、自動、快速、低成本、高質量的復合材料制造技術和低壓力、低投資的設備及模具。進一步研究缺陷形成機理和影響因素，建立高效、準確的RTM成型工藝過程和模擬模型、相關軟件和技術的進一步完善，可使其對實際制造過程具有準確的預測、指導和實時控制功能，以保證構件的內部質量，降低材料孔隙率，提高纖維體積含量。RTM技術發展將成為復合材料主要制造技術之一。
3 三維編織復合材料及發展
傳統層合復合材結構抵抗損傷導致的層間破壞能力較低，因此使得研究人員致力于研發一種全新概念的復合材料三維編織復合材料。三維編織預制件及其復合材料除了有著傳統復合材料所固有的重量輕、強度高等優點外，還有著傳統復合材料所不具備的結構特點。傳統的復俁材料制件層與層之間存在純基體區，即層與層之間沒有纖維增強。由于基體的性能比較低，傳統的層合板復合材料具有一些難以克服的弱點，如厚度方向的剛度和強度低、面內剪切和層間剪切強度低、易分層、沖擊韌性和損傷容限水平低等。三維編織復合材料則克服了傳統復合材料分層的缺點，從理論上講三維編織復合材料可以達到任意厚度，而且沿厚度方向有纖維增強，形成了不分層的整體網狀結構。從不同結構的三維機織預制件的橫截面看，編織物的厚度方向有纖維穿過，并且與沿其它方向分布的纖維相互交織、交叉在一起，是一個完全的整體結構，根本不存在“層”的概念。因此，三維編織復合材料具有良好的層間性能、抗沖擊性能和其他一些優良性能。同時，三維編織復合材料可以直接織造成各種異型件，避免了后加工造成的纖維損傷，提高了復合材料的損傷容限。美國宇航局從20世紀80年代末開始的先進復合材料技術(ACT)計劃，對編織復合材料進行了全方位的研究，并取得了一系列的成果，編織復合材料納入了紡織工業的自動化生產概念。作為一種在工程上很有應用潛力的編織復合材料，三維編織增強體RTM成型的復合材料得到了工程界的重視，在研發工作上也取得了很大的成績，具有很好的發展前景。
4 RTM-三維編織材料及其應用
RTM-三維編織復合材料是一種新型的、性能優異的結構材料，是采用編織方法先將纖維做成預制件，然后采用RTM工藝將低粘度的樹脂注入到已鋪好預制件的模具中，最后進行固化。由于RTM工藝對制件不施加外力，而是借助注射壓力將液態樹脂注放密封的模腔，因此不會改變織物的原結構，是成型三維編織復合材料較為理想的工藝。采用新型的編織方法， 用RTM工藝成型的RTM-三維編織復合材料克服了傳統復合材料諸多不足，獲得了優異的力學性能，因而逐漸得到了人們的重視。雖然用RTM成型三維編織復合材料技術上存在著許多優點，但目前國內外的RTM技術在成型三維編織復合材料還存在一些難點和問題：大面積、結構復雜的模具型腔內，模塑過程中樹脂的流動不均衡，而這個動態過程無法觀察，難以進行預測和控制；樹脂對纖維的浸漬不夠理想，制品內存在空隙率較高、纖維干斑等現象。要解決上述難點和問題，在現有的基礎上改進RTM-三維編織復合材料的成型工藝是一條有效的途徑。
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