【摘 要】
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碳纤维增强树脂基（CFRP）复合材料轻质、高强,广泛应用于航空航天领域。然而,CFRP复合材料构件热压罐固化时存在固化残余应变大的问题,导致构件变形严重。微波固化技术在机理上对残余应变有一定优化效果,且具有温控灵敏、加热高效等突出优势。围绕上述问题,本文研究了微波交变热载荷固化工艺,主要研究成果如下:（1）提出了CFRP复合材料微波交变热载荷工艺设计方法。针对CFRP复合材料构件固化残余应变大的问
【基金项目】
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国家科技重大专项子课题“航空先进复合材料高效节能固化技术与装备”（项目编号:2017ZX04002001-04）； 国家自然科学基金面上项目“碳纤维增强树脂基复合材料微波压力固化基础研究”（项目编号:51575275）；
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碳纤维增强树脂基（CFRP）复合材料轻质、高强,广泛应用于航空航天领域。然而,CFRP复合材料构件热压罐固化时存在固化残余应变大的问题,导致构件变形严重。微波固化技术在机理上对残余应变有一定优化效果,且具有温控灵敏、加热高效等突出优势。围绕上述问题,本文研究了微波交变热载荷固化工艺,主要研究成果如下:（1）提出了CFRP复合材料微波交变热载荷工艺设计方法。针对CFRP复合材料构件固化残余应变大的问题,考虑复合材料固化特性动态变化对固化应变的影响,研究了固化前、中、后期交变热载荷工艺的作用机理,提出了微波交变热载荷固化工艺设计方法,有效降低了固化残余应变,减小了固化变形。（2）提出强电磁高压环境中高效降温系统设计方法。针对微波固化装备无法满足交变热载荷工艺高效降温需求的问题,考虑微波固化装备的特殊双层腔体结构,兼顾电磁屏蔽和气体低损耗流动的设计要求,提出了强电磁高压环境高效降温系统设计方法,实现了强电磁高压环境中CFRP复合材料的高效降温。（3）基于上述研究成果,研发集成了降温子系统,对降温系统效果和微波交变热载荷工艺效果进行实验验证。结果表明,复合材料降温速率可达约6℃/min;交变热载荷工艺可降低V型复合材料构件残余应变约30%,各项固化变形指标均优于传统固化工艺,其中正法向偏差最大值降低约56%,几何偏差平均值降低约32%。
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