電阻加熱成型技術(shù)是一種通過電阻加熱（ERH）碳纖維增強熱塑性復合材料（CFRTP）結(jié)合熱模壓進行制件生產(chǎn)的復合材料成型技術(shù)，該技術(shù)基于由日本科學家新開發(fā)的電阻加熱CFRTP板熱模壓系統(tǒng)，工藝示意圖如圖1所示。

圖1 基于ERH的熱模壓裝置示意圖[1]

熱壓是高效生產(chǎn)CFRTP制件的工藝之一，關(guān)鍵工藝步驟是采用多種技術(shù)將復合材料加熱至塑化狀態(tài)，包括熱板加熱、熔爐加熱、紅外加熱和電阻加熱（ERH）等。ERH（圖2）技術(shù)的核心在于利用熱塑性碳纖增材自身的高電阻特性，通過施加電流在內(nèi)部產(chǎn)生熱效應來加熱CFRTP板，從而使之軟化。

圖2 CFRTP 的ERH技術(shù)應用示意圖[1]

CFRTP主要由具有導電性的碳纖維和具有絕緣性的樹脂基體兩種材料組成，利用ERH系統(tǒng)前需要對CFRTP原材料進行初步處理，將CFRTP表面進行研磨使之暴露出導電的碳纖維本體，才可將銅電極施加電流流過CFRTP內(nèi)部。因碳纖增材中自身的高電阻特性，研究表明ERH可適用于CFRTP的加熱。ERH和熱模壓技術(shù)相結(jié)合被認為是新的CFRTP成型技術(shù)。

圖3 CFRTP樣品研磨后暴露出CF的表面的照片和SEM圖像[1]

加熱速率和最大加熱溫度是根據(jù)CFRTP板的電阻而變化。此外，由于電極和CFRTP板之間的接觸條件會對電阻產(chǎn)生影響，同時也決定了板材被加熱的最高溫度，電阻由樣品表面上暴露的碳纖維（CF）的量確定，如圖4所示(a) 35% CF; (b) 50% CF和(c)90%的CF。使用不同暴露率（20%-95%）的CF樣品進行加熱實驗，結(jié)果表明約65%的CF研磨暴露比例在通以2.0或4.0A的電流下對CFRTP（60%CF，40% PP）提供了最好的加熱溫度和最快的加熱速率。

圖4 應用于CFRTP的ERH系統(tǒng)實物照片[1]

參考文獻&素材來源