王鑫，李勇，还大军，陈浩然，张向阳

南京航空航天大学 材料科学与技术学院，南京 210016

纤维增强热塑性复合材料具有高损伤容限、保质期近乎无限、可快速成型和可回收二次利用等诸多优点[1]，是未来应用材料极具潜力的一个方向。自动铺放是一种先进的复合材料成型方法，其应用于纤维增强热塑性复合材料，与原位固结技术相结合，提高加工效率的同时，省略了热压罐后固化过程，大大降低了成本，是未来航空复合材料结构铺放成型的趋势之一[2-3]。

早期关于热塑性复合材料铺放工艺的研究[4-8]主要通过计算机模拟的方式进行，而随着设备和材料的研发和改进，热塑性复合材料自动铺放实践试验得以开展。Qureshi等[9]以热风为加热热源，以AS4-CF/PEEK预浸料为原料，原位固结成型Noel环和平板试样，研究发现，铺放速度的提高会导致层间剪切强度(Inter Laminar Shear Strength, ILSS)的下降，而模具温度提高时，短梁剪切和双悬臂梁测试的表现明显提高。由于热风系统的限制，热流能量不足以生产质量令人满意的制件，使铺放速度受到了影响，最后制品的性能不到热压罐试样强度的45%。Ray等[10]以IM7-CF/PEEK(Carbon Fiber Reinforced Polyetheretherketone Composite)为原料，分别采用激光辅助加热自动铺放(Laser-assisted Automated Tape Placement, LATP)和热压罐两种成型方法制备层合板，LATP和热压罐获得的试样的基体结晶度分别是18%和42%，LATP制备的试样弹性模量不如热压罐试样，但是层间断裂韧性提高60%～80%。Rizzolo和Walczyk[11]分别以玻璃纤维/高密度聚乙烯复合材料(Glass Fibre Reinforced High-Density Polyethylene，GF/HDPE)和碳纤维/聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polyethylene Terephthalate，CF/PET)为对象，以超声作为铺放的热源制备层合板，三点弯曲测试显示，前者铺放的效果较差，而后者在超声铺放过程中达到高效固结。……