【中译版】先进复合材料讲义汇总leyu乐鱼体育官方网站典藏版（上）

　　复合材料由混合在一起以达到特定结构性能的材料组合而成。单体材料不会完全溶解或融合在复合材料中，但它们会作为一个整体一起作用。通常情况下，组件之间的接口可以被物理识别。复合材料的性能优于由其构成的单体材料的性能。

　　一种先进的复合材料是由溶入树脂基体的纤维材料制成的，通常由交替定向的纤维层压，以提供材料的强度和刚度。纤维材料并不常见;木材是人类所知的最常见的纤维结构材料。

　　各向同性材料在所有方向上都具有均匀的性质(指同一材料的等向性)。各向同性材料的测量性质与测试轴无关。以金属材料的铝和钛为例来说明各向同性材料的例证。

　　纤维是复合材料的主要承载元素。复合材料只有在纤维的方向上才有强度和硬度。单向复合材料在一个方向上具有主要的力学性能，被称为各向异性，其力学或物理性能与材料固有的自然参考轴的方向不同。leyu乐鱼体育官方网站由纤维增强复合材料制成的部件可以设计成纤维取向产生最佳的机械性能，但它们只能接近金属的真正各向同性性能，如铝和钛。

　　复合基质支撑着纤维，并将它们粘结在复合材料中。基体将任何施加的载荷转移到纤维上，使纤维保持在其位置和选择的方向，给出复合材料的环境电阻，并确定复合材料的最高使用温度。

　　复合材料层压板的结构性能，如刚度、维度稳定性和强度，取决于层压的堆叠顺序。堆叠顺序描述了层压板厚度中铺层方向的分布。随着具有选择方向层数的增加，更多的堆叠顺序是可能的。例如，一个具有四种不同铺层方向的对称八层层压板有24种不同的堆叠顺序。

　　复合材料的强度和刚度取决于铺层的定向顺序。碳纤维的实际强度和刚度范围从低至高，如玻璃纤维提供的强度和刚度值，高至钛纤维提供的强度和刚度值。这个值的范围是由层压对施加的负载的方向决定的。在先进复合材料中，适当选择铺层方向是提供结构高效设计的必要条件。该部分可能需要0°层反应轴向负荷，±45°层反应剪切负荷，90°层反应侧负荷。因为强度设计要求是施加荷载方向的函数，所以铺层方向和铺层顺序必须正确。在修复过程中，用相同材料和方向的层替换每一层损坏的层是至关重要的。

　　单体材料中的纤维在一个方向上运动，强度和刚度只在纤维的方向上。预浸料(预浸胶膜)胶带是单向铺层定向的一个例子。

　　双向材料中的纤维在两个方向上流动，通常间隔90°。平纹结构是双向铺层方向的一个例子。这些铺层方向在两个方向上都有强度，但强度不一定相同。如图1所示

　　准各向同层铺的层序为0°、-45°、45°和90°或0°、-60°和60°。如图2所示,这些类型的铺层取向模拟各向同性材料的特性。许多航空复合材料结构是由准各向同性材料制成的。

　　经向是指织物的纵向纤维。leyu乐鱼体育官方网站由于纤维的直线度，经向是高强度的方向。翘曲经向用于在图表、规格表或制造商的表上描述纤维的方向。如果织物上没有翘曲方向，当织物从卷上下来时，翘曲方向默认为零。因此，90°到零是织物的宽度。如图3所示

　　所有的产品形式通常都是从单向线的原纤维开始，包装成连续的股。一根单独的纤维叫做细丝。“线”这个词也被用来表示一种单独的玻璃纤维。成束的细丝可分为细纱、纱线或粗纱。玻璃纤维纱线是扭曲的，而kevlar®纱线不是。丝束和粗纱没有任何扭力。大多数纤维都是干纤维，在使用前需要用树脂浸渍(预浸渍)，或在树脂已经涂在纤维上的地方用预浸渍材料。

　　粗纤是一组细丝或纤维末端，如20端或60端玻璃粗纱。所有细丝方向一致，不扭曲。碳纤维粗纱通常被确定为3K、6K或12K粗纱，K表示1000根丝。大多数粗纱产品的应用都是利用芯轴进行纤维缠绕，然后树脂固化到最终配置。

　　单向预浸带多年来一直是航空航天工业的标准，纤维通常是浸渍热固性树脂。最常见的制备方法是将准直的生(干)股拉入浸渍机，在浸渍机中，热熔树脂通过加热和压力与股结合。胶带产品在纤维方向上有很高的强度，而在纤维上几乎没有强度。纤维被树脂固定住。胶带的强度比机织织物高。如图4所示

　　对于复杂形状的层叠，大多数织物结构比直接的单向胶带提供了更多的灵活性。织物提供了通过溶液或热熔工艺浸渍树脂的选择。通常，用于结构应用的织物在经线(纵向)和纬线(横向)两个方向使用相同重量或屈服度的纤维或股。对于航空航天结构，紧密编织的织物通常是节省重量的选择，减少树脂空洞的大小，并在制造过程中保持纤维的取向。

　　织物结构通常由加固的增强丝束、股或纱线在织造过程中相互交错而成。更常见的织物款式是平织或缎纹编织。平纹编织结构是由每根纤维在每根交叉的股(束、束或纱)上面和下面交替形成的。在常见的缎面织法中，如5束或8束，纤维束在经纱方向和纬纱方向上来回移动的频率较低。

　　这些缎纹织物比平纹织物卷曲少，更容易变形。在平纹织物和大多数5或8束织物中，经向和纬纱方向的纤维股数相等。例如:3K平织通常有一个额外的名称，如12 x 12，这意味着每英寸在每个方向上有12个牵引。此计数名称可以改变，以增加或减少织物重量，或适应不同重量的不同纤维。如图5所示

　　编织物或缝纫织物可以提供许多单向胶带的机械优点。纤维的放置可以是直的或单向的，没有机织织物的上下转弯。经预先选定的一层或多层干板方向后，用细纱或细线缝合，使纤维固定。这些类型的织物提供了广泛的多层定向。虽然可能会增加一些重量或失去一些最终增强纤维性能，但可能会实现层间剪切和韧性性能的某些提高。一些常见的缝纫纱线是涤纶、芳纶或热塑性塑料。如图6所示

　　玻璃纤维常用于飞机的二级结构，如整流罩、天线罩和翼尖。玻璃纤维也用于直升机旋翼叶片。有几种类型的玻璃纤维用于航空工业。电子玻纤，或E-glass，被认定为这样的电子应用。它对电流有很高的阻力。电子玻纤是由硼硅酸盐玻璃纤维制成的。S-glass和S2-glass是比E-glass具有更高强度的结构玻璃纤维。S-glass玻璃纤维是由镁铝硅酸盐制成的。玻璃纤维的优点是成本低于其他复合材料，耐化学或电腐蚀，以及电学性能(玻璃纤维不导电)。玻璃纤维呈白色，可作为干纤维织物或预浸料使用。

　　凯夫拉(Kevlar)是杜邦公司芳纶纤维的名称。芳纶纤维重量轻、结实、坚韧。两种芳纶纤维用于航空工业。Kevlar®49具有高刚度，而Kevlar®29具有低刚度。芳纶纤维的一个优点是抗冲击损伤能力强，因此常用于易受冲击损伤的区域。芳纶纤维的主要缺点是在压缩性和吸湿性方面普遍存在缺陷。服役报告表明，一些由kevlar®制成的部件在水中吸收高达8%的重量。因此，由芳纶纤维制成的零件需要受到环境的保护。另一个缺点是凯夫拉纤维很难钻孔和切割。纤维很容易起毛，需要专门的剪刀来剪切。

　　凯夫拉纤维通常用于军事弹道和防弹衣应用。它有天然的黄色，可作为干织物和预浸料。芳纶纤维束的大小不像碳纤维或玻璃纤维那样取决于纤维的数量，而是取决于重量。

　　此纤维之间的第一个区别是碳纤维和石墨纤维之间的区别，尽管这两个术语经常互换使用。碳纤维和石墨纤维是基于碳中的单层石墨(六边型)层网络。如果单层石墨层或平面按三维顺序堆叠，则该材料被定义为石墨。通常需要延长时间和温度加工形成这种顺序，使石墨纤维更昂贵。平面间的键合很弱。无序经常发生，以至于在层中只存在二维顺序。这种物质被定义为碳纤维。

　　碳纤维非常坚韧，硬度是玻璃纤维的3到10倍。碳纤维用于飞机结构应用，如底梁，稳定器，飞行控制，以及主机身和机翼结构。优点是强度高、耐腐蚀。缺点包括导电性比铝低;因此，对于容易受到雷击的飞机部件，必须安装防雷网或防雷涂层。碳纤维的另一个缺点是成本高。碳纤维是灰或黑的颜色，可作为干织物和预浸料。当与金属紧固件和结构一起使用时，碳纤维有引起电偶腐蚀的高潜力。

　　硼纤维非常坚硬，具有很高的抗拉和抗压强度。纤维的直径比较大，弯曲性不好;因此，它们只能作为预浸料胶带产品。环氧树脂基体常与硼纤维一起使用。硼纤维用于修复开裂的铝飞机外壳，因为硼的热膨胀接近铝，没有电偶腐蚀的潜力。如果基材表面有一个轮廓形状，硼纤维就很难使用。硼纤维非常昂贵，对人员可能有危险。硼纤维主要用于军事航空领域。

　　陶瓷纤维用于高温应用，如燃气涡轮发动机的涡轮叶片。陶瓷纤维可用于高达2200°F的温度。

　　铝制飞机的导电性很好，能够驱散雷击产生的大电流。碳纤维对电流的电阻是铝的1000倍，环氧树脂的电阻是1,000,000倍(即垂直于表皮)。外部复合材料部件的表面通常由一层或一层导电材料组成，用于防雷，因为复合材料的导电性比铝低。许多不同类型的导电材料被使用，从镀镍石墨布到金属网到铝化玻璃纤维到导电涂料。该材料可用于湿铺层或预浸料。

　　除了正常的结构修复，技术人员还必须重新创造设计到部件的导电性。这类修复通常需要用电阻表进行导电性测试，以验证整个结构的最小电阻。当修理这些类型的结构时，非常重要的是只使用来自授权供应商的批准材料，包括诸如灌封化合物、密封剂、粘合剂等。如图8和图9所示

　　树脂是指聚合物的通称。树脂及其化学成分和物理性能从根本上影响复合材料的加工、制造和最终性能。热固性树脂是所有人造材料中最多样和应用最广泛的。它们很容易被浇铸或形成任何形状，与大多数其他材料兼容，而且很容易(通过加热或催化剂)固化为不溶性固体。热固性树脂也是很好的粘合剂和粘接剂。

　　聚酯树脂是相对便宜且易加工的树脂，通常用于低成本的应用。低烟聚酯树脂用于飞机的内部部件。纤维增强聚酯可采用多种加工方法。常用的加工方法有配套金属模具成型、湿铺层压(真空袋)成型、注塑成型、纤维缠绕、拉挤和高压蒸汽。

　　乙烯基酯树脂的外观、处理性能和固化特性具有与常规树脂相同的聚酯树脂。但是，耐蚀性和乙烯基酯复合材料的力学性能比标准聚酯树脂复合材料有很大提高。

　　酚醛树脂在20世纪初被首次用于市场商业化生产。尿素甲醛和三聚氰胺甲醛在20世纪20-30年代作为较低成本的低温使用的替代品出现。酚醛树脂因其低烟和低可燃性的特点而被用于室内部件。

　　环氧树脂是可聚合的热固性树脂，具有从液体到固体的各种粘度。环氧树脂有许多不同的类型，技术人员应该以使用维护手册来选择正确的类型进行特定的修复。环氧树脂广泛应用于预浸料和结构粘合剂。环氧树脂的优点是强度和模量高，挥发物含量低，附着力好，收缩率低，耐化学性好，易于加工。它们的主要缺点是易碎和在水分的存在下性能下降。环氧树脂的加工或固化比聚酯树脂慢。加工工艺包括高压罐成型、纤维缠绕、模压成型、真空袋成型、树脂转移成型和拉挤成型。固化温度范围从室温到大约350°F(180°C)。最常见的固化温度范围在250°至350°F(120-180°C)之间。如图10所示

　　聚酰亚胺树脂在高温环境中表现优异，其耐热性、氧化稳定性、低热膨胀系数和耐溶剂性有利于设计。它们的主要用途是电路板、热发动机和机体结构。聚酰亚胺可以是热固性树脂或热塑性塑料。聚酰亚胺需要较高的固化温度，通常超过550°F(290°C)。因此，普通的环氧复合袋装材料是不可用的，钢制工装成为一种必需品。使用聚酰亚胺袋装和释放膜，如Kapton®。Upilex®取代较低成本的尼龙套袋和聚四氟乙烯(PTFE)脱模膜是非常重要的环氧复合材料加工常见的程序。

　　玻璃纤维面层由于聚酯纤维的熔点低，必须用可排放透气材料来代替聚酯纤维作为垫料。

　　聚苯并咪唑树脂具有极强的耐高温性能，用于耐高温材料。这些树脂可用作粘合剂和纤维。

　　双马来酰亚胺树脂比环氧树脂具有更高的耐温能力和更高的韧性，并且在环境和高温下都具有优异的性能。双马来酰亚胺树脂的处理方法与环氧树脂类似。BMI用于航空发动机和高温部件。BMIs适用于标准的热压罐加工，注塑成型，树脂铸模成型，模压复合成型(SMC)等。

　　热塑性材料可以通过温度升高反复软化，并通过温度降低反复硬化。加工速度是热塑性材料的主要优点。材料在加工过程中不发生化学固化，材料在柔软时可通过模压或挤压成型。

　　半晶热塑性塑料具有固定的阻燃性能，优越的韧性，良好的高温和冲击后的机械性能，及低吸湿性。它们用于二级和一级飞机结构。与增强纤维结合，它们可用于注塑成型化合物，可压缩成型的随机薄板，单向胶模，由预浸丝束(预浸丝料)制成的预浸料，和织物预浸料。浸渍在半晶热塑性塑料中的纤维包括碳纤维，镀镍碳，芳纶，玻璃纤维，石英和其他。

　　非晶态热塑性塑料有多种物理形态，包括薄膜、丝状和粉末。与增强纤维结合，它们也可用于注塑复合材料，可压缩成型的随机薄板，单向胶模，编织预浸料等。所用的纤维主要是碳纤维、芳纶和玻璃纤维。非晶态热塑性塑料的特殊优势取决于聚合物。通常，这种树脂以其加工方便、速度、高温能力、良好的机械性能、优异的韧性和冲击强度以及化学稳定性而闻名。稳定性的结果在于无限的贮存寿命期，消除了热固性预浸料冷贮存的要求。

　　聚醚醚酮，俗称PEEK，是一种高温热塑性塑料。这种芳香族酮材料具有优异的高热和燃烧特性，并耐各种溶剂和专有溶流体。PEEK也可以用玻璃纤维和碳纤维加强体。

　　•A阶段:树脂组分(基材和固化剂)已经混合，但化学反应还没有开始。在湿铺层过程中，树脂处于A阶段。

　　•B阶段:树脂的组分已经混合，化学反应已经开始。这时材料变厚且很粘。预浸料的树脂处于B阶段。为了防止进一步固化，将树脂放在0°F的冰箱中。在冷冻状态下，预浸料的树脂停留在B段。当材料从冰箱中取出并再次加热时，就开始固化。

　　•C阶段:树脂完全固化。有些树脂在室温下固化，有些则需要高温固化循环才能完全充分固化。

　　预浸料由基体和增强纤维组合而成。它有单向形式(一个增强方向)和织物层压形式(几个增强方向)。所有五种主要的基体树脂家族都可以用于浸渍各种纤维形态。然后树脂不再处于低粘度阶段，但已被推进到B级固化水平，以获得更好的处理特性。以下产品可采用预浸料形式:单向胶模、机织纤维物、连续纱束和碎切垫。预浸料必须在0°F以下的冰箱中存储，以延缓固化过程。预浸料用升高的温度固化。航空航天中使用的许多预浸材料都是用环氧树脂浸渍的，它们在250华氏度或350华氏度下固化。预浸料用高压釜、烤箱或热毯固化。他们通常购买和储存在一个密封的塑料袋卷，以避免水分污染。如图11所示

　　干纤维材料，如碳纤维，玻璃纤维和kevlar®，用于许多飞机维修程序。在修复工作开始之前，干燥的织物被树脂浸渍。这个过程通常被称为湿铺层。采用湿铺层工艺的主要优点是纤维和树脂可以在室温下长时间保存。复合材料可以在室温下固化，也可以用高温固化来加快固化过程，增加强度。缺点是工艺混乱，强化材料的性能低于预浸料的性能。如图12所示

　　图12：干织物材料(从上到下:铝防雷材料，kevlar®，玻璃纤维和碳纤维)

　　助剂（触变性剂）静止时呈凝胶状，搅动时变为液体。这些材料具有较高的静剪强度和较低的动剪强度，同时在应力作用下失去粘度。

　　用于航空航天的结构粘合剂通常以薄膜形式提供，支撑在脱模纸上，并在冷藏条件下(-18°C,或0°F)存储。薄膜胶粘剂可使用高温芳香胺或催化固化剂与广泛的柔韧剂和增韧剂。橡胶增韧环氧膜胶粘剂广泛应用于航空工业。121-177°C(250-350°F)的温度上限通常取决于所需的增韧程度以及树脂和固化剂的总体选择。一般来说，增韧树脂会导致较低的使用温度。薄膜材料通常由纤维支撑，以改善固化前对薄膜的处理，控制粘接过程中的胶粘剂流动，并协助控制粘接线的厚度。纤维可制成定向随意的短纤维毡，也可制成编织布。常见的纤维有聚酯纤维、聚酰胺纤维(尼龙)和玻璃纤维。含有编织布的胶粘剂，由于水被纤维吸干，可能有轻微的环境性能退化。由于粘接过程中不受限制的纤维会移动，所以随意垫布在控制薄膜厚度方面不如编织布有效。纺捻无纺布不动，因此被广泛使用。如图13及14所示

　　粘贴胶粘剂作为薄膜粘合剂的替代品。这些通常用于二次粘结修复补丁的损坏部件,并在薄膜胶粘剂难以应用的地方使用。在环氧树脂中,主要是用浆料粘在结构粘结剂上。一个部分和两个部分系统是可用的。粘贴胶粘剂的优点是可以储存在室温下,有很长的保质期。缺点是粘结线厚度很难控制,影响了粘接的强度。

　　大多数发泡胶粘剂均为0.025英寸至0.10英寸厚的B级环氧树脂。泡沫胶粘剂固化于250°F（121℃）或350°F（176℃）。在固化周期中,发泡胶粘剂展开。发泡胶粘剂需要储存在冰箱里,就像预浸料一样,它们的储存寿命有限。在预修复中,发泡胶粘剂被用来在夹层结构中拼接在蜂窝上,并在现有的核心中修复。如图16所示

　　理论上,夹层结构是一种结构面板概念,它由两种相对较薄、平行的面层组成,由一个相对厚或轻的芯材分开。该芯材支持面岑对抗弯曲和抵抗自平面剪切载荷。芯材必须具有高剪切强度和压缩刚度。复合夹层结构通常是用高压罐固化、压力机固化或真空袋固化而制造的。表皮层叠可以预先固化,然后再共固化操作中结合在一起,或结合两种方法。蜂窝状结构的例子是:机翼破坏,滑石,副翼,襟翼,机舱,地板,和舵。如图17所示

　　在铝和复合板层结构的比较中,夹层结构的弯曲刚度非常高。大多数蜂窝都是各向异性,即属性是定向的。如图18所示，说明了使用蜂窝结构的优点。增加岩心厚度大大提高了蜂窝结构的刚度,而重量增加最小。由于蜂窝状结构的高刚度,没有必要使用外部硬板,如同梁架。如图18所示

　　大多数在飞机施工中使用的蜂窝结构有铝、玻璃纤维、kevlar®或碳纤维面材。碳纤维表面板不能与铝蜂窝芯材料一起使用,因为它导致铝腐蚀。在高温结构中,钛和钢用于特种应用。许多组件的面材,如扰流板和飞行控制,都非常薄,有时只有3到4个厚度（指mm）。参数报告显示,这些面材板没有良好的冲击阻力。

　　每个蜂窝芯材料都能具有一定的良好性能。如图19所示，最常见的用于飞机蜂窝结构的核心材料是芳纶纸(Nomex®or Korex®)。玻璃纤维用于更高强度的应用。

　　•热塑性塑料—其热质绝缘性能良好,吸收性能好或可重置定向,光滑的细胞壁,湿度和化学阻力,具有环境兼容性,美观,成本相对较低。

　　•铝-强度最佳，高重量比和能量吸收,具有良好的传热性能,电磁屏蔽性能,具有光滑、超薄的细胞壁,易加工,成本相对较低。

　　•特种金属(钛)-具有相对较高的强度、重量比,良好的传热性能,化学阻力,以及耐热性高温。

　　•碳纤维—其保持了碳质的稳定性,高温性,高刚度,和极低的热膨胀系数,易控的导热系数,剪切模量相对较高,但价格昂贵。

　　•陶瓷-其高温耐热性良好，绝缘性好,且具有非常小的细胞结构,但价格昂贵。

　　航空航天应用的蜂窝芯通常是六边形的。这些芯材是由特殊位置的粘结堆叠薄板制成的。堆叠的薄板被拉伸成六边形。在水平方向延伸的被称为带状方向。

　　二等分六边形核芯有另一层材料交叉切割在每一个六边形上。二等分蜂窝比六角形核芯更硬、更强。过拉伸的核芯是通过扩大纸张来制造六边形的。过拉伸核心的芯材是矩形的。过拉伸核芯是柔性垂直于带的方向,使用简单的曲线。铃形的核芯,或弯曲的芯,有弯曲的芯材,使它在各个方向灵活。铃形核芯是用在复杂曲线的面板方向。

　　蜂窝芯有不同的芯材尺寸。小尺寸为三明治板材强度提供更好的强度。蜂窝芯也有不同的密度。密度高的蜂窝芯比低密度核芯更硬、更坚固。如图20所示

　　泡沫芯用于住宅建筑和轻型飞机,为机翼的尖端、飞行控制、机身部分、机翼和翼肋提供支撑力和形状。泡沫芯不常用在商用飞机上。泡沫通常比蜂窝芯重,也不那么强固。可以作为核芯材料的各种泡沫包括:

　　•聚苯乙烯(更常用的是聚苯乙烯泡沫)-航空级泡沫聚苯乙烯，具有紧密封闭的胞状蜂窝芯结构，胞芯之间没有空隙;抗压强度高，抗水渗透性能好;可用热丝切割，制成机翼形状。

　　•聚氨酯-用于生产机身、翼尖和其他小型飞机的弯曲部件;相对便宜，耐燃，并与大多数粘合剂兼容;不可使用热丝切割聚氨酯泡沫;易用大型刀具和打磨设备进行轮廓优化。

　　•聚丙烯-用于制造翼型形状;可以用热丝切割;与大多数胶粘剂和环氧树脂兼容;不可与聚酯树脂一起使用，可溶于燃料和溶剂。

　　•聚氯乙烯(PVC) (Divinycell, Klegecell和Airex)其是一种闭孔介质的中高密度泡沫，具有高压缩强度，耐用性和优异的防火性能;可真空成型复合形状和使用热弯曲成型;与聚酯、乙烯基酯和环氧树脂兼容。

　　•聚甲基丙烯酰亚胺(Rohacell) -用于轻质夹层结构的闭孔泡沫;优良的机械性能，高温下性能稳定，耐溶剂性好，抗蠕变压缩性能突出;比其他类型的泡沫更贵，但有超强的机械性能。

　　巴莎木是一种天然木材产品，具有细长的闭合细胞;根据结构、外观和物理特性，它有多种等级可供选择。巴尔沙木的密度不到传统木制品密度的一半。然而，巴尔沙木的密度比其他类型的结构芯要高得多。

　　制造损伤包含异常，如气孔、微开裂和由加工差异引起的分层。它还包括这样的事项，如无意的边缘切割，表面凿痕和划痕，损坏的紧固件孔，和冲击损坏。制造过程中出现的缺陷例子包括被污染的粘接表面或夹杂物，如预浸料衬纸或分离膜，这是在铺层过程中无意中遗留在层间的。在装配、运输或操作过程中，细节部件或部件可能发生无意(非加工)损坏。

　　如果一个零件使用了太多的树脂，那么它就可能树脂超量，对于非结构应用来说，这并不一定是坏事，但是它增加了重量。如果在固化过程中流出了太多的树脂，或者在湿铺层过程中没有应用足够的树脂，则该部件称为树脂匮乏。树脂匮乏区由纤维表面显现。纤维与树脂的比例为60:40被认为是最佳的。

　　在复合材料的结构配置中，损伤可能发生在几个层段上。这范围从基体和纤维的损坏到断裂的元件和粘结或螺栓附件的失效。损伤程度控制重复载荷寿命和残余强度，对损伤容限至关重要。

　　纤维断裂可能是至关重要的，因为结构通常被设计为纤维主导(即纤维承载大部分负载)。幸运的是，纤维断裂通常仅限于撞击点附近的区域，并因撞击对象大小和能量的限制。只有前一单元的少数与服役相关的元素可能导致大面积的纤维损坏。

　　基体缺陷通常发生在基体-纤维界面或平行于纤维的基体处。这些缺陷会轻微降低材料的某些性能，但很少对结构产生关键影响，除非基体退化是普遍存在的。

　　基体积累裂纹会导致基体主导性能退化。对于设计成用纤维(纤维为主)传输载荷的层合板，当基体严重损坏时，也只观察到性能的轻微下降。基体裂纹或微裂纹可显著降低依赖于树脂或纤维-树脂界面的性能，如层间剪切和压缩强度。微裂化会对高温树脂的性能产生非常不利的影响。基体缺陷可能发展成分层，这是一种更严重的损伤类型。

　　脱层形成在层压板中各层之间的界面上。脱层可能会由基层扩展到层间层的基体裂纹或低能冲击形成。粘结也可以由生产过程中沿两种元素之间的黏结线形成，并在相邻的层压层中开始分层（脱层）。在某些条件下，分层或粘结会在反复加载时增长，并可能在层压加载时导致灾难性的破坏。分层或粘结的临界取决于:

　　•位置——在层压板的厚度，在结构中，靠近自由边缘，应力集中区域，几何不连续等。

　　•加载——分层和粘结的行为取决于加载类型。它们对受拉层合板的响应影响不大。然而，在压缩或剪切荷载作用下，与分层或剥离单元相邻的子层可能发生屈曲，并导致荷载重新分配机制，从而导致结构破坏。

　　一般来说，撞击事件会造成多种损害。大物体(如涡轮叶片)的高能撞击可能导致元件破碎或附件失效。由此产生的损伤可能包括明显的纤维失效、基体开裂、分层、紧固件断裂和剥离元件。低能量冲击造成的损伤更容易被控制，但也可能包括纤维断裂、基体裂纹和多重分层的组合。

　　在制造过程中可能会出现钻孔不当、紧固件安装不良、紧固件缺失等情况。在使用过程中，由于反复加载循环，可能会导致件孔伸长。

　　多数蜂窝芯结构，如机翼扰流板，整流罩，飞行控制和起落架门，都有很薄的表面板，经历耐久性问题，大致可以分为三类:低抗冲击，液体进入和侵（腐）蚀。这些结构具有足够的刚度和强度，但对服役环境的抵抗力较低，在这种环境中，部件会被爬过，工具会掉落，服务人员通常不会意识到薄皮夹层部件的脆弱性。这些部件的损坏，如芯体挤压、冲击损坏和脱落，通常很容易通过目视检查发现，因为它们的表面薄。然而，它们有时会被服务人员忽视或损坏，因为他们不想延迟飞机起飞或引起人们对事故的关注，这可能会影响他们的业绩记录。因此，损坏有时被放任不管，往往导致由于液体进入蜂芯而造成的损坏增加。不耐用的设计细节(如不适当的蜂窝芯边缘裁切)也会导致液体进入。

　　由于液体进入零件的修复可能因液体而异，最常见的是水或液压油。水往往会在修复的零件中造成额外的损伤，除非所有的水分从零件中去除。大多数修复材料系统在高于水沸点的温度下固化，这可能会导致表皮与核芯界面的脱粘，造成哪里都有积水。因此，在进行任何修复之前通常都要进行蜂芯循环干燥。一些操作人员采取额外的步骤，将损坏但未修复的部件放入高压罐体中干燥，以防止在修复期间发生任何额外的损伤。液压油是另外一个不同的问题。一旦三明治板材的核心部分饱和，完全清除液压油几乎是不可能的。即使在固化过程中，该部分也会继续渗漏液体，直到渗漏污染被全部清除。作为修复的一部分，强烈建议去除受污染的蜂芯和粘合剂。如图21所示

　　复合材料的侵（腐）蚀能力已知低于铝，因此，它们通常被避免应用在尖端表面。然而，复合材料已用于高度复杂的几何领域，但通常配合腐蚀涂层应用。一些腐蚀涂料的耐磨性和维护性都不理想。另一个不似第一个那么明显的问题是，如果门或面板暴露在气流中，它们的边缘会被腐蚀。这种侵蚀可能是由于设计或安装（安装不当）造成的。另一方面，与这些复合部件接触或附近的金属结构可能由于铝合金的选择不当、金属部件在组装或拼接时腐蚀密封胶损坏、密封胶不足或在梁、肋条和配件的界面上缺乏玻璃纤维隔离层而出现腐蚀损伤。如图22所示

　　多数玻璃纤维和kevlar®零件有一个优良的铝网防雷。这种铝网经常在螺栓或螺丝孔周围腐蚀。腐蚀影响面板电粘接，需要拆下铝网，安装新网，恢复面板电粘接。如图23所示

　　紫外线会影响复合材料的强度。复合材料结构需要用一层顶层涂层来保护，以防止紫外线的影响。专门的UV底漆和涂料已被开发来保护复合材料。

　　目测检查是在役检测的主要检查方法。大多数类型的损伤会使复合材料表面烧焦、污染、凹陷、穿透、磨损或碎裂，使损伤可见。一旦发现损伤，需要用手电筒、放大镜、镜子和管道镜更仔细地检查受影响的区域。这些工具被用来放大缺陷，否则可能不容易看到，并允许视觉检查区域，不容易被发现。树脂不足、树脂过剩、褶皱、胶层跨接、变色(由于过热、雷击等)、任何原因的冲击损坏、异物、水泡和脱粘都是可以通过目视检查检测到的差异。目测不能发现复合材料的内部缺陷，如分层（脱层）、散结和基体开裂。需要更复杂的NDI技术来检测这些类型的缺陷。

　　有时被称为音频、声波或轻叩，这种技术利用可听范围内的频率(10hz到20hz)。在经验丰富的人员手中，轻触测试是一种惊人的精确方法，可能是用于检测分层和/或脱粘的最常用技术。该方法是通过用固体圆环或轻量级锤状装置轻敲检查区域，并倾听结构对锤的响应来完成的。如图24所示，清晰、尖锐、振铃的声音表明结构粘结良好，而沉闷或类似砰砰声的声音表示有差异区域。

　　敲击的速度需要足够快，以产生足够多的声音，以便耳朵能够分辨出任何不同的音色。轻敲测试是有效的薄层板加强粘结线，蜂窝夹层与薄面板，甚至在厚层压板表面附近，如旋翼机叶片支撑。同样，该方法固有的可能性是，结构内部元素的变化可能会产生被解释为缺陷的音高变化，而实际上它们是通过设计出现的。这种检查应该在尽可能安静的地方完成，并由熟悉零件内部配置的有经验的人员完成。这种方法对于四层以上的结构是不可靠的。它常用于在薄的蜂窝面板上标出损坏情况。如图24所示

　　这种测试非常类似于手动轻敲测试，其使用螺线管而不是锤子。螺线管在单一区域产生多重冲击。冲击器的尖端有一个传感器，记录冲击器的力与时间信号。力的大小取决于冲击器、冲击能量和结构的力学性能。

　　冲击持续时间(周期)对冲击力的大小不敏感;然而，这个持续时间随着结构刚度的改变而改变。因此，使用来自无缺陷区域的信号进行校准，与这个无缺陷信号的任何偏差都表明损伤的存在。

　　超声检查已被证明是一种非常有用的工具，用于检测内部分层，空洞，或复合材料组件的不一致，否则无法通过视觉或敲击方法识别。超声波技术有很多;然而，每种技术使用的声波能量的频率高于可听到的范围。如图25所示，高频(通常是几兆赫)声波被引入部件中，并可定向传播到部件表面，或沿部件表面传播，或以与部件表面某一预定角度传播。您可能需要尝试不同的方向流来定位。然后，当引入的声音通过其指定的路线通过部分的任何显著变化时，将被监测。超声波的性质与光波相似。当超声波击中一个中断的物体时，波或能量要么被吸收，要么被反射回表面。中断或减弱的声能被接收后，换能器接收并转换为示波器或图表记录器上的显示。该显示器允许操作人员与已知的良好区域相比较，评估不同的指标。为了便于比较，建立了参考标准，并用于超声设备的校准。

　　维修技术人员必须认识到，这里概述的概念在重复的制造环境中工作良好，但在维修环境中可能更难实现，因为飞机上安装了大量不同的复合材料组件，其结构相对复杂。参考标准还必须考虑到当复合部件长时间暴露在使用环境中或成为修复活动或类似修复动作的对象时所发生的变化。接下来讨论四种最常见的超声技术。

　　通过透射超声检查使用两个换能器，在被检查区域的两侧各有一个。超声波信号从一个换能器传送到其他传感器。然后用仪器测量信号强度的损失。该仪器以原始信号强度的百分比或分贝表示损失。将信号损耗与参考标准进行比较。损失大于参考标准的区域表示缺陷区域。

　　单面超声检查可用脉冲回波技术完成。在这种方法中，单个搜索单元作为发射和接收换能器工作，由高压脉冲激励。每个电脉冲激活换能器元件。该元件将电能以超声波的形式转化为机械能。声波能量通过特氟龙(Teflon)®或甲基丙烯酸酯接触尖端进入测试部分。在测试部分产生波形，并由换能器元件拾取。接收信号振幅的任何变化，或回波返回到换能器所需的时间，都表明存在缺陷。脉冲回波检测用于发现分层、裂纹、气孔、水和粘结部件的脱粘。脉冲回声未发现夹层表皮与蜂窝芯之间的粘结脱粘或缺陷。如图26所示。

　　低频和高频粘结检测仪用于复合材料结构的超声检测。这些粘接试验机使用带有一个或两个换能器的检查探针。高频粘接测试仪用于检测分层和空洞。它不能检测到表面到蜂窝芯的脱粘或孔隙。它可以检测直径小至0.5英寸的缺陷。该低频粘接试验机测试仪使用两个传感器，用于检测分层、空洞和蜂窝状芯的剥离。这种检测方法不能检测出零件的哪一侧损坏，不能检测出小于1.0英寸的缺陷。如图27所示

　　相控阵检测是检测复合材料结构缺陷的最新超声检测手段之一。它的操作原理与脉冲回波相同，但它同时使用64个传感器，这加快了检测过程。如图28所示

　　射线摄影，通常被称为x射线，是一种非常有用的NDI方法，因为它本质上允许进入部件内部的视图。这种检查方法是通过x射线通过被测试的部件或组件，同时在对x射线敏感的胶片上记录射线的吸收。曝光的胶片，当显影时，允许检验员分析记录在胶片上的曝光不透明度的变化，在效果上创建一个组件内部细节关系的可视化。由于该方法通过其厚度记录总密度的变化，它不是检测缺陷的首选方法，如在与射线方向垂直的平面上的分层。然而，对于检测平行于x射线光束中心线的缺陷来说，这是一种最有效的方法。内部异常，如角落的分层，压碎的核芯，断裂的核芯，核芯细胞中的水，泡沫粘合剂接头中的空洞，以及内部细节的相对位置，都可以很容易地通过x光片看到。大多数复合材料对x射线几乎是透明的，所以必须使用低能射线。出于安全考虑，在飞机周围使用是不现实的。操作人员应始终使用足够的铅护罩保护，因为x光管或散射辐射都有可能使其直接接触。与x射线源保持最小的安全距离是非常必要的。

　　热检测包括用热感测装置测量被检测零件温度变化的所有方法。热检测的基本原理包括当热从测试对象流出、流入或通过测试对象时，测量或测量表面温度。所有的热成像技术都依赖于正常、无缺陷区域和有缺陷区域之间的热导率的差异。通常情况下，在观察表面加热效应时，使用热源来提高被检测零件的温度。因为没有缺陷的区域比有缺陷的区域更有效地传导热量，吸收或反射的热量表明了粘接质量。影响热性能的缺陷类型包括粘结、裂纹、冲击损伤、面板变薄和水进入复合材料和蜂窝芯。热法是最有效的薄层合板或缺陷近表面的检测方法。

　　中子射线照相是一种无损成像技术，能够可视化样品的内部特征。中子通过介质的传输取决于介质中原子核的中子截面。中子通过介质的微分衰减可以被测量，绘制，然后可视化。得到的图像可以用来分析样品的内部特征。中子照相是x射线照相的一种补充技术。这两种技术都通过介质可视化衰减。中子射线照相的主要优点是它能够揭示光元素，如在腐蚀物和水中发现的氢。

　　湿度计可用于检测夹层蜂窝结构中的水分。湿度计测量由水的存在引起的射频功率损耗。湿度计常用于探测机头天线罩的水分。NDI测试设备对比，如图29/30所示。

　　预浸料和干纤维都可用手工工具切割，如剪刀、披萨刀和刀。由凯夫拉纤维制成的材料比玻璃纤维或碳纤维更难以切割，工具磨损更快。一个橡皮刮和一个刷子用来浸渍干纤维与树脂湿铺层。马克笔、尺子和圆模板用于制作修复布局。如图31所示

　　空气驱动的电动工具，如钻电机、路由器和磨床，用于复合材料。不建议使用电动马达，因为碳纤维是一种导电材料，会导致电路短路。如果使用电动工具，它们需要是全封闭的类型。如图32所示

　　在固化过程中，通常用铝制的护板来支撑零件。模具脱模剂，或分模膜，被应用到模板上，使零件不附着到模板上。当使用热粘结剂时，在修复顶部也使用薄的包膜板。涂层板提供了一个更均匀的加热区域，它完成了一个更光滑的复合层压板。

　　某些修理需要工具来支撑零件/或在固化期间保持表面轮廓。各种各样的材料可以用来制造这些工具。材料的类型取决于修补的类型、固化温度以及是临时工具还是永久工具。由于固化温度高，烘箱和热压罐固化需要配套工具。如果不使用支撑工具，零件会变形。有许多类型的工具材料可用。有些是模压到一个特定的零件轮廓和其他被用作刚性支撑，以在固化期间保持轮廓。石膏是一种廉价、方便的轮廓加工材料。它可以用玻璃纤维、或其他材料填充。石膏不是很耐用，但可以用作临时工具。通常在工具侧表面涂一层玻璃纤维增强环氧树脂，以提高加工质量。

　　模具树脂用于浸渍玻璃纤维、碳纤维或其他增强材料，以制成永久工具。复杂零件由金属或高温模具板制成，用五轴数控设备加工，制成可用于制造飞机零件的基础工具。如图33/34所示

　　复合材料飞机部件的修理通常采用真空袋加压技术。一个塑料袋被密封在修复区域周围。然后空气从袋中被抽出使修补层被拉在一起，没有空气留在其间。大气压力在修复过程中产生了强大而安全的纽带作用。

　　可用于真空袋装零件使用的几种加工材料。这些材料不构成修复的一部分，在修复过程结束后被丢弃。

　　分离层为空气和挥发物从修补处排出创造一条路径。多余的树脂被收集在分离器中。分离器材料可以由一层玻璃纤维，非织造聚酯，或也可以是穿孔特氟龙(Teflon)®涂层材料。结构维修手册(SRM)说明了需要什么类型和多少层的分离。一般来说，层压板越厚，需要的层数就越多。

　　表皮层通常用于创建清洁的表面粘结目的。一层薄薄的玻璃纤维与修复部分一起固化。就在零件连接到另一个结构之前，表皮层被去除。表皮层很容易去除，并留下一个清洁的表面，用于粘合。表皮层由聚酯，尼龙，氟化乙烯丙烯(FEP)，或涂层玻璃纤维制造。如果它们过热，就很难取下。一些涂覆的皮层会在表面留下不良的污染。首选剥层材料是聚酯，可热固化，以消除收缩。

　　真空袋封口带，又称胶带，是用来将真空袋密封在零件或工具上的。在使用粘合带之前，一定要检查粘合带的温度等级，以确保使用适当的温度等级的粘合带。

　　多孔离型膜用于允许空气和挥发处修补，它防止分离层粘在零件或修补处。根据所需的出料量，可提供不同尺寸的孔和孔间距。

　　使用固体分离膜，可使预浸料或湿层不粘在工作表面或包膜板上。如果使用固体分离膜也防止树脂渗漏和破坏热毯或镀膜板。

　　所述透气材料用于为空气从真空袋中出来提供一条路径。透气材料必须接触分离物。通常情况下，聚酯纤维在4盎司或10盎司的重量中使用。4盎司用于低于50磅/平方英寸(psi)的应用，10盎司用于50 - 100磅/平方英寸。

　　真空袋材料可提供不同的温度额定值，所以要确保用于修复的材料可以处理固化温度。大多数真空袋材料都是一次性使用的，但由柔性硅橡胶制成的材料是可重复使用的。在套袋材料上做两个小切口，以便安装真空探头阀。真空袋不是很灵活，如果要装复杂形状的袋子，需要在袋子里做层。有时，使用信封式袋子，但这种方法的缺点是真空压力可能压碎零件。用硅橡胶制成的可重复使用的袋子更灵活。一些有内置的加热毯，简化了装袋任务。如图35/36/37所示

　　真空泵用于从真空袋中抽走空气和挥发物，使大气压力固定层板。修理车间使用专用真空泵。对于飞机的维修，可以使用移动真空泵。大多数热粘黏结剂都有一个内置真空泵。特殊的空气管被用作真空管道，因为普通的空气管在真空时可能会被压扁。在烤箱或高压罐中使用的真空管道需要能够承受加热装置中的高温。在装袋过程中，有时使用真空压力调节器来降低真空压力。

　　真空压实台是一种方便的工具，用于分解多层复合材料层合板。压实台本质上是一个可重复使用的真空袋，由一个带铰链盖的金属台面组成。盖包括一个坚固的框架，一个柔性膜，和一个真空密封装置。修补层被放置在桌子表面，并密封在盖子下用真空去除滞留的空气。一些压实表是受热的，但大多数不是。

　　复合材料可以在烤箱中使用各种压力应用方法进行固化。如图38所示，通常情况下，真空套袋用于去除挥发性物质和滞留的空气，并利用大气压力进行固化。另一种方法的压力应用的烤箱固化是使用收缩包装或收缩胶带。烘箱利用高速循环的热风对物料系统进行固化。典型的烤箱固化温度是250°F（121℃）和350°F（176.67℃）。烤箱有一个温度传感器，把温度数据反馈给烤箱控制器。烤箱温度可能与实际零件温度不同，这取决于烤箱传感器的位置和零件在烤箱中的位置。

　　烘箱内零件的热质量通常大于周围烘箱的热质量，在升温过程中，零件的温度会滞后烘箱温度许多。为了处理这些差异，必须在零件上放置至少两个热电偶，并连接到位于烤箱外的温度传感装置(单独的图表记录器，热黏结器等)。一些烤箱控制器可以通过放置在修理部分的热电偶来控制。

　　热压罐系统允许在压力容器内根据指定的时间、温度和压力分布发生复杂的化学反应，以处理各种材料。如图39所示，材料和工艺的变化使高温热压罐的工作条件从120°C(250°F)和275千帕(40 psi)上升到760°C以上(1400°F)和69,000 kPa (10,000 psi)。在较低的温度和压力下运行的高温热压罐可以用空气增压，但如果固化循环需要较高的温度和压力，则应使用空气和氮的比例为50/50或100%的氮的混合物，以减少高温热压罐火灾的发生。

　　高温热压罐系统的主要组成部分是:一个容器，用来容纳压力，加热气体流并在容器内均匀循环的源，一个对真空袋覆盖的部件施加真空的子系统，一个控制运行参数的子系统，以及一个将模具装入高温热压罐的子系统。现代的高温热压罐由计算机控制，操作人员可以编写和监控所有类型的固化循环程序。控制固化循环最精确的方法是用放置在实际零件上的热电偶来控制热压罐控制器。

　　在热压罐中加工的大多数零件都覆盖着一个真空袋，主要用于压实层压板，并提供一个去除挥发物的路径。该真空袋允许部分存在压差在热压罐外而不直接暴露于热压罐的环境。真空袋也用于对零件施加不同程度的真空。

　　典型的机上加热方法包括电阻热毯、红外热灯和热风装置。所有的加热装置都必须用某种方法来控制，以便能够施加正确的热量。这对于使用预浸料和粘合剂的维修尤其重要，因为通常规定了控制加热和冷却速率。

　　热连接器是一种便携式设备，根据修复区域的温度反馈自动控制加热。热粘结剂也有一个真空泵供应和监测真空袋中的真空设备。热粘结剂用放置在修复处附近的热电偶控制固化循环。有些维修需要多达10个热电偶。现代热连结器可以运行许多不同类型的固化程序，固化周期数据可以打印出来或上传到计算机。如图40所示

　　热毯是一种灵活的加热器。它由两层硅橡胶制成，在两层硅橡胶之间有一个金属电阻加热器。热毯是一种常用的方法，为飞机的维修提供热量。热毯可手动控制;然而，它们通常与热粘结剂一起使用。热量通过传导从毯子传递出去。因此，热毯必须符合且与零件100%接触，这通常是通过真空袋压力来完成的。如图41所示

　　如果不使用真空袋，红外热灯也可用于复合材料的高温固化。然而，当固化温度超过150华氏度或面积超过2平方英尺时，它们通常是无效的。此外，用灯来控制热量也很困难，而且灯往往很快就会产生高表面温度。如果由恒温器控制，热灯可以用于将固化热应用到大型或不规则的表面。热黏结剂可用于控制热灯。

　　热风系统可用于固化复合材料修补，主要局限于小型修补和干燥修补区域。真空袋装完成后，热发生器提供热空气，直接进入在修复区域周围设置的绝缘外壳。热风环绕修补，温升均匀。

　　在热压成型过程中，在烤箱中加热到高于熔体温度(340-430°C，或645-805°F)，迅速(1-10秒)送到成型模具，压成型，并在压力(700 - 7000千帕，或100 - 1000 psi)下固结和冷却。如图42所示，在生产中，压成型模具通常是钢或铝结构的凸凹组合。但是，在原型制作过程中可以使用橡胶、木材、酚醛等材料。整套模具可以在整个成型-固结循环中保持在室温下。但是，使用热模(120-200°C，或250-390°F)可以控制冷却速率(避免零件翘曲和控制半晶热塑性预浸料的形态，如PEEK和聚苯硫醚)，并延长成型窗口，促进更好的铺层滑移。

　　这种方法的主要缺点是，压力机只向一个方向施加压力，因此，很难制造复杂形状(例如，珠子，封闭角)的零件或支撑接近垂直的零件。因整套模具的温度不需要与每个部分循环，快速成型时间在10分钟至2小时之间的压力机成型是可以实现的。

　　热电偶（ thermocouple简称TC）是一种用于精确测量温度的热电装置。它可以连接到一个简单的温度读数设备，或连接到热连结器，烤箱，或其他类型的控制器，以调节热量。TC由一根导线或两根不同金属的导线组成，导线的一端连接在一起。加热接头产生电流，通过TC监视器转换为温度读数。选择与当地温度监测设备(热连接器、烘箱、高压罐等)兼容的电线类型(J或K)和连接器类型。TC线可连与不同类型的绝缘设备;检查制造商的产品数据表，以确保绝缘能承受最高的固化温度。聚四氟乙烯（Teflon特氟龙）绝缘电线℃）及以下固化;聚酰亚胺（ Kapton卡布顿）绝缘电线应用于较高的温度。

　　在整个修复过程中，放置热电偶是获得适当固化温度的关键。一般来说，用于温度控制的热电偶应放置在尽可能靠近修补材料的地方，而不使其嵌入修补材料或在修补过程中产生压痕。它们还应放置在适当的热或冷的位置，以确保材料得到充分的固化，但不会暴露在可能降低材料结构性能的过高温度下。热电偶应放置在离需要监测的区域尽可能近的地方。使用热电偶时应采取以下步骤:

　　•控制热电偶可以位于低温(200°F（93.33℃）或更低)共固化贴片的中心，只要将其放置在薄金属片的顶部，以防止热电偶压痕到贴片上。这可以允许更精确地控制贴片温度。

　　•将溢料带放置在热电偶尖端的下方和上方，以保护它们免受树脂溢料的影响，并保护控制单元免受电源短路的影响。

　　•不要将热电偶放在真空端口下，因为压力可能会损坏引线，导致错误读数发生。

　　•不要将热电偶电线与热传导毯电源线相邻或交叉，以防止磁通量线导致错误的温度读数。

　　•不要将任何控制热电偶放置在热毯的两英寸重叠的修复，以防止控制器试图补偿较低的温度。

　　•始终保持真空袋下热电偶电线的松弛，以防止在真空应用时热电偶被拉离监控区域。

　　为了实现最大程度的结构黏结复合材料修复，必须在推荐的温度范围内固化这些材料。如果不能在正确的温度下固化，可能会产生薄弱的补丁或粘接表面，并可能导致在使用过程中使修复失败。在安装修理前应进行热测量，以确保达到适当和均匀的温度。热测量确定了加热和绝缘要求，以及修复区域的TC位置。热勘测对于确定加热方法(热风模块、热灯、热毯法和在修复区域存在散热器

　　修复区域的温度变化有多种原因。其中主要是材料的类型，材料的厚度，以及修复区域的底层结构。由于这些原因，了解待修复区域的结构组成是很重要的。存在于修复区中的子结构将热量从修复区引导出去，导致结构正上方的冷点。薄的表面很快就会受热，很容易过热。较厚的表面吸收热量较慢，需要较长时间才能达到浸泡温度。热测量可以确定这些问题区域，并允许技术人员制定所需的热量和绝缘设置，以均匀加热修理区域。

　　在热测过程中，尽量确定修复区可能出现的热区和冷区。在修补区域临时贴一块相同材料和厚度的补丁、几个热电偶、加热毯和一个真空袋。加热该区域，在温度稳定后，记录热电偶温度。如果热电偶的温度与平均温度相差超过10度，应添加绝缘材料。有长筋和肋条的区域表示温度比补丁中部低，因为它们充当了散热器。在这些地方添加绝缘材料以提高温度。如图43所示

　　额外的绝缘可以放置在维修区域。这种绝缘也可以延伸到修理区域以外，以减少热量被带走。通气阀材料和玻璃纤维布工作良好，无论是在真空袋的顶部或在真空袋内或在结构的可接近的背面。在冷的地方多放些绝缘材料，在热的地方少放些绝缘材料。如果可以进入修复区域的背面，可以在那里放置额外的热毯，使修复区域更均匀地加热。

　　在湿铺层过程中，干织物浸渍树脂。在进行修复前将树脂系统混合。把修补层铺在一块织物上，用树脂浸渍在织物上。织物浸渍后，剪断修补层，按正确的铺层方向堆叠，用吸尘器吸袋。湿式铺层修补常与玻璃纤维一起用于非结构应用。碳纤维和kevlar®干织物也可以使用湿层树脂系统。许多树脂体系采用常温湿铺层固化，易于完成，材料可在常温下长时间保存。室温湿铺层的缺点是它不能恢复在制造过程中在250°F（121℃）或350°F（176.67℃）下固化的原始结构和部件的强度和耐久性。一些湿铺层树脂使用高温固化，有改善性能。一般来说，湿铺层材料的性能低于预浸料的性能。

　　环氧树脂在使用前可能需要冷藏。这可以防止环氧树脂的老化。容器上的标签标明了每种部件的正确储存温度。大多数环氧树脂的典型储存温度在40°F（4.4℃)到80°F(26.67℃)之间。一些树脂系统要求存储在40°F（4.4℃)以下。

　　预浸料是在生产过程中浸渍树脂的织物或胶带。树脂体系已经混合并处于B阶段固化。将预浸料储存在0°F（-17.78℃）以下的冷冻室中，以防止树脂进一步固化。材料通常被放在一卷上，衬底材料被放在材料的一边，这样预浸料就不会粘在一起。该预浸料具有粘性，并在堆叠过程中容易粘附到其他层。你必须从冷冻室中取出预浸料，让材料解冻，这可能需要8小时一整卷。将预浸料储存在密封防潮袋中。在材料完全解冻之前不要打开这些袋子，以防止材料被水分污染。

　　在材料融化堆叠并从衬底材料上取下后，将其切成修补层，按正确的铺层方向堆叠，并抽真空。堆叠时，别忘了去掉衬底材料。以较高的固化周期固化预浸料;最常用的温度是250°F（121℃）和350°F（176.67℃）。热压罐、固化炉和热粘结剂可用于固化预浸料。

　　如果零件是由几层预浸料制成的，固结是必要的，因为大量的空气会被困在每层预浸料之间。用有孔的释放膜和透气层覆盖预浸料，去除这些滞留的空气，并应用线分钟。通常情况下，将第一层固结胶合板贴在工具面上，根据预浸料厚度和组件形状，每隔3或5层重复此过程。

　　将预浸料、薄膜粘合剂和发泡粘合剂存放在冰柜中，温度低于0°F（-17.78℃）。如果这些材料需要运输，请将它们放在装满干冰的特殊容器中。冰柜不可以是自动除霜型;自动除霜循环定期加热冷冻机内部，可减少存储寿命，消耗复合材料的允许出厂时间。冰柜必须能够保持0°F（-17.78℃）或以下的温度;大多数家用冷冻室都达到了这一标准。大型冰柜可用于大容量冷库。如果使用量小，一个箱式冷冻室可能就足够了。冷冻室用于储存层压和粘贴粘合剂，并应保持在40°F（4.4℃）附近。如图44所示

　　未固化的预浸料有储存和使用的时间限制。如图45所示，预浸料在低温下允许储存的最长时间称为保存期，一般为6个月至1年。可对材料进行测试，并可由材料厂家延长贮存寿命。

　　材料在室温下固化之前所允许的最长时间称为机械寿命。建议在室温下完成铺层和压实的时间称为操作寿命。操作寿命比机械寿命短。机械寿命是材料从冷冻室取出到材料返回冷冻室这段时间内测量的。操作人员必须记录进出冷冻室的时间。超过机械寿命的材料需要丢弃。

　　许多维修设施将材料切割成更小的套件，并将它们储存在防潮袋中，从冷冻室中取出后解冻更快。这也削弱了大卷材料从冷冻室里出来的时间。

　　所有冷冻的预浸料需要储存在防潮袋内，以避免水分污染。所有预浸料应避免灰尘、油、蒸汽、烟和其他污染物。修复铺层最好有一个洁净室，但如果没有洁净室，应将预浸料保存在袋子中或用塑料覆盖。在开始铺层之前，用分隔膜覆盖预浸料的无保护边，并在铺层修补层之前立即清洁被修补的区域。

　　预浸料对温度敏感。过高的温度会使材料开始固化，过低的温度会使材料难以处理。对于在非常寒冷或非常炎热的气候下维修飞机，修理区域周围应该有一个帐篷保护。在控制温度的环境中准备预浸料修复层，并在使用前立即将其带到修复区。

　　共固化是两个部分同时固化的过程。两部分之间的界面可能有，也可能没有胶合层。共固化通常会导致面板表面质量较差，这可以通过在标准固化循环中使用共固化的二次堆焊材料或后续的填充均匀操作来防止。共同固化的表面也可能有较差的机械性能，需要使用较低的设计值。

　　典型的共固化应用是加强筋和蒙皮的同时固化。经常在加劲筋和蒙皮之间的界面上放置胶膜，以增加抗疲劳和抗剥离能力。共固化工艺的主要优点是粘合组分之间的良好贴合和保证表面清洁度。

　　二次粘接利用预固化复合材料零部件，用一层胶粘剂将两个预固化复合材料零部件粘接在一起。蜂窝夹层组件通常采用二次粘结工艺，以确保最佳的结构性能。在蜂窝芯上共固化的层合板可能有变形层，这些层已经渗入芯细胞。因此，抗压刚度和强度可能分别降低多达10%和20%。

　　经过二次粘接的预固化层合板通常在粘接表面有一层薄薄的尼龙或玻璃纤维胶层。虽然剥离层有时阻碍了预固化层压板的无损检查，但它已被发现是在粘合前确保表面清洁的最有效的方法。剥去表皮层后，就得到了一个原始的界面。轻磨砂去除剥离层织物产生的多余树脂印痕，如果这些印痕断裂，就会在粘接线上产生裂缝。

　　复合材料可以用于结构修复，恢复，或增强铝，钢和钛组件。结合复合材料增强剂有能力减缓或停止疲劳裂纹的扩展，替代由于腐蚀磨砂而损失的结构区域，并在结构上增强小和负边缘区域。这种技术通常被用于金属粘结和传统飞机上复合材料粘结修复的结合。带有环氧树脂的硼预浸带最常用于这种应用。

　　在共粘接过程中，对其中一个零部件进行预固化，与之匹配的部分与粘合剂同时进行固化。薄膜胶粘剂常用于提高剥离强度。

　　解读SRM并确定正确的修复材料，修复所需的层数和层方向。干燥零件，去除损坏的部分，用锥度砂打磨损坏区域的边缘。用一块薄塑料，从损坏的地方画出每个修补层的大小。用踪迹纸标注每层的铺层方向。将修补厚度信息复制到一块修补材料上，使其足够大，可以切割所有层。用树脂浸渍修复材料，在织物上放一块透明的脱模膜，剪切层，把层堆在损坏的地方。这些层通常使用最小的铺层优先锥形铺层顺序，但另一种方法是使用最大的铺层优先铺层顺序。在这个顺序中，第一层加强织物完全覆盖工作区域，随后依次是更小的层，然后用额外的外层或两层延伸到补丁和声音层压板上一段距离完成。两种方法如图46和图47所示

　　使用真空袋技术的传统溢出技术将穿孔释放膜和通气/溢出层放置在修复的顶部。释放膜上的孔允许空气通气和树脂排出整个修复区域。溢出的树脂量取决于穿孔释放膜上的孔的大小和数量，溢出/通气布的厚度，树脂粘度和温度，以及真空压力。

　　控制溢出允许有限数量的树脂在渗透层中放流。将一块穿孔脱模膜放在预浸料材料的上面，在穿孔脱模膜的上面放一层放膜，在放膜的上面放一层固态放膜。使用透气层和真空袋压缩修补。通气层让空气逸出。溢出模只能吸收有限的树脂，溢出模的树脂量可以通过使用多个溢出模层来控制。过多的溢出层会导致树脂缺乏修复。经常查阅维护手册或制造商技术表，以了解正确的套袋和溢出技术。

　　树脂含量为32-35%的预浸料系统是典型的无渗透系统。这些预浸料所含的树脂量恰好与固化层压板所需的相同;因此，不需要树脂溢出。这些预浸料的溢出导致树脂修复不足或部分匮乏。今天使用的许多高强度预浸料都是无渗透系统。不使用溢出模，树脂被密封，所以没有溢出。参考维护手册，确定是否需要进行修复的溢出层。一张固态脱模膜(无孔)被放置在预浸料的顶部，并用溢出胶布在边缘粘住。在胶带的边缘开了一个小口，这样空气就能逸出。安装通气层和真空袋以压缩预浸料层。空气可以在修复的边缘逸出，但没有树脂会流出。如图48所示，水平(或边缘)溢出用于小型室温湿铺层修补。在修补处或部分(边缘通气层)周围放置一条2英寸长的溢出布。不需要放膜，因为在修补的顶部没有溢出布。用树脂浸渍零件，并将真空袋置于修补处。一个真空应用和一个刮刀是用来清除空气和多余的树脂到边缘溢出。

　　为了尽量减少树脂固化过程中产生的残余热应力，设计对称的或平衡的层压板总是好的做法。平衡层压板示例，如图49所示。第一个例子使用单向胶带，而例子2和3是典型的准各向同性层合板由编织布制成。

　　如图50，给出了不对称层合板造成影响的例子。由于层压板从固化温度降至室温时产生的热应力，这些影响在层压板在高压釜或烘箱中高温固化时最为明显。由于热应力小得多，在室温下使用典型湿铺层固化的层合板不会表现出相同程度的变形。

　　复合材料的强度和刚度取决于铺层方向。碳环氧树脂的强度和刚度的实际范围从低到高由玻璃纤维提供的数值，到由钛提供的高数值。这个值的范围是由层对施加的负载的方向决定的。由于强度设计要求是施加荷载方向的函数，所以铺层方向和铺层顺序必须正确。在维修过程中，用相同材料和方向的胶层或经批准的替代品替换每一层损坏的胶层是至关重要的。

　　弯曲是指织物的纵向纤维。由于纤维的直线度，经线是高强度的方向。曲率用于在图表、规格表或制造商的表上描述纤维的方向。如果织物上没有曲率，当织物从卷上下来时，曲率方向默认为零。因此，90°到零是穿过织物的宽度。90°到零也称为填充方向。

　　环氧树脂，像所有多组分材料一样，必须充分混合。一些树脂系统添加了染料，以帮助观察材料混合的好坏。由于许多树脂系统没有染料，所以必须缓慢而充分地混合树脂三分钟。如果树脂混合太快，空气就会进入混合物中。如果树脂体系没有充分混合，树脂可能无法正确固化。一定要轻触搅拌杯的边缘和底部，以确保所有的树脂混合正确。

　　不要混合大量的快速固化树脂。这些类型的树脂混合后会产生热量。当树脂过热时，烟雾会灼伤或毒害你。只混合所需的量的材料。如果需要的物料多于最大批量，则需混合多个批次。

　　湿铺修补时，用树脂浸渍织物。在织物上涂适量的树脂是很重要的。树脂过多或过少都会影响修复的强度。空气被存入树脂或没有从织物中去除也会降低修复强度。

　　传统的浸渍方式是用刷子或橡皮刮。技术人员将模具脱模剂或脱模膜放置在包膜板上，这样胶层就不会粘在包膜板上。将一张布放在纸板上，在布的中间涂上树脂。用刷子或清洁刷彻底湿润织物。添加更多层的织物和树脂，重复这个过程，直到所有层都浸渍。一个真空袋将被用来巩固层和排出多余的树脂和挥发物。大多数湿铺层工艺在室温下固化，但额外的热量，高达150°F（65.56℃），用于加速固化过程。如图51所示

　　图51：用刷子或橡皮刮浸渍织物:a)湿铺料;B)织物放置;C)织物浸渍;D)清洁刷用来充分刮匀湿润织物

　　真空辅助浸渍法是用来浸渍修补织物与两部分树脂，同时封闭在真空袋。这种方法适用于紧密针织织物，当树脂与纤维的比例接近最佳时。与刮刀浸渍相比，该工艺降低了织物内的滞留空气水平，为完成浸渍过程提供了更可控和包容的配置。

　　1.在桌子表面用来浸渍材料的区域周围放置真空袋密封胶带。该区域应该比要浸渍的材料至少大4英寸。

　　9.在布料上再铺上一层坚实的薄膜。这片胶膜的大小应该与第一片相同或更大。

　　10.将真空袋放置密封，并对线.用橡皮刮把树脂刮到织物上。慢慢地将树脂从中心扫到织物边缘。树脂应该均匀地分布在整个织物上。

　　真空袋成型是在空间中抽真空产生的压力下固化铺层的过程在铺层和柔性薄板之间放置，并在边缘密封。在真空袋成型过程中，层料一般采用预浸料或湿铺料的手工铺料方式放置在模具中。高流量树脂优先用于真空袋成型。

　　如果修补部分足够大，可以在修补的一侧放置一个真空袋，这是首选的方法。真空袋用粘性胶带粘在适当的地方，并通过袋放置一个真空端口来产生真空。

　　它经常用于可拆卸的飞机零件，如飞行控制，罩板等，当零件的几何形状或修理位置使正确的真空袋装和密封区域在真空中非常困难时。在某些情况下，零件可能太小，不允许安装单边袋真空。其他时候，修理位于一个大部件的末端，必须有一个真空袋包裹在末端，并一直密封。如图52所示

　　另一种方法的压力应用的烤箱固化是使用收缩包装或收缩胶带。这种方法通常用于已经被纤维缠绕的部件，因为一些相同的应用规则适用。胶带包裹在已完成的铺设上，通常只有一层释放材料之间的胶带和铺层。加热到胶带上，通常用热风枪使胶带收缩，这个过程可以对铺层施加巨大的压力。

　　零部件也可以用夹子压在一起。这种技术用于蜂窝板的实心层压边缘。卡箍(例如c型卡箍和弹簧卡箍)用于将部件的边缘或修复细节压在一起。总是使用带压力分配垫的夹子，因为如果夹紧力太高，可能会损坏零件。弹簧夹可用于固化过程中树脂溢出的应用，需要定期重新拧紧c型夹。

　　霰弹袋和砝码也可以用来提供压力，但由于施加的压力水平低，它们的使用受到局限。