纤维增强热塑性树脂基复合材料自动铺放与原位固化技术结合,无需热压罐后固化,提高了效率并降低了成本,在其成型过程中,基体的结晶情况受工艺控制,并会对制品的性能产生影响。本文以T700连续碳纤维增强聚醚醚酮基复合材料(T700/PEEK)为对象,开展工艺-结晶-性能的研究,为纤维增强热塑性树脂基复合材料的自动铺放工艺提供参考。(1)采用DSC试验方法,分别运用Avrami、Ozawa和Mo理论,研究了纯PEEK、树脂质量分数分别为20%与57%的T700/PEEK复合材料基体的非等温结晶行为。结果表明,Mo方程适用于表征T700/PEEK基体的结晶动力学;T700纤维具有形核剂的作用,相比于纯PEEK,57%和20%树脂质量分数的复合材料基体的结晶速度分别提高了约20%和50%,但基体球晶的生长空间受到纤维压缩,使二次结晶发生的相对结晶度提前的同时,抑制晶体长大导致最终结晶度的下降。(2)通过热压后处理的方式,获得了质量结晶度分别为20.0%、24.5%和38.8%的T700/PEEK复合材料单向层合板,并进行了拉伸、层间剪切和摆锤冲击试验。研究表明,0°拉伸强度对结晶度不敏感,基体结晶对强度的贡献远远没有纤维高,拉伸强度在1.7GPa附近;层间剪切强度随着结晶度的提高而明显提升,分别由54.6MPa提高了10.0%和27.4%;简支梁摆锤冲击强度呈现相反的规律,非晶相变形能力使韧性更加突出,三者的冲击强度分别为145.8kJ/m~2、174.7kJ/m~2和177.4kJ/m~2。(3)基于超声原位固结成型工艺,制备T700/PEEK复合材料层合板,并与铺放后热压和直接平板热压试样比较力学性能差异,为热塑性复合材料的自动铺放提供参考。结果表明,超声热源能够满足T700/PEEK铺放的能量要求,功率的增加和铺放速度的降低有利于铺层结合;与平板热压试样相比,铺放成型试样的结晶度低、孔隙率高,浸渍不均匀,纤维存在部分损伤;在节约了超过12小时的平板热压后固化周期的情况下,超声铺放单向层合板试样拉伸强度、模量和层间剪切强度分别为1.32GPa、113.8GPa和39.2MPa,达到了直接热压试样的80.4%、84.8%和65.1%,在经过热压后固化后,分别提高到直接热压的92.1%、92.6%和82.5%。超声原位固结成型试样的简支梁摆锤冲击失效形式为分层,其经过热压后,孔隙率下降,铺层结合强度提高,且其试样的冲击失效形式为断裂,与直接热压的相同。