图:一名操作人员正在使用高压釜进行固化处理。来源： Helicomb国际公司

    一直以来，多数航空复合材料结构部件设计师理所当然的认为热压釜是固化成型的必要工具。尽管已经有大量文献和研究可以证明低压固化处理的成本和时间优势，但是一些认为低压固化处理的产品的机械性能不如热压釜固化的看法仍然存在。然而，这种看法有事实依据吗？

    事实上，这个问题的答案正如约翰菲什说的“取决于你怎么定义‘热压釜品质（autoclave quality）’”，约翰菲什担任V系统复合材料公司（VSC -V System Composites，位于加利福尼亚州阿纳海姆）工程部副主任，该公司致力于通过不断推陈出新，为航空航天市场提供更具解决能力的产品。菲什承认一些低压固化的不足之处，比如层压板的受损缺陷，他说：“因为低压固化的压力条件无法与高压釜相比拟”。但同时他很快指出这种缺陷微乎到几乎可以忽略不计。使用真空辅助树脂传递模塑工艺(VARTM- vacuum-assisted resin transfer molding)制备的航空航天用复合材料的纤维含量可以达到60%（单向纤维）和56%（纤维织物），而纤维含量（上述两项）在热压釜固化的预浸料中所占的比例分别是62%和58%。因此可以说，真空辅助树脂传递模塑工艺制备的部件的刚度与纤维含量成正比，受损的机率只比高压釜制备的结构高0.3至0.4成。更重要的是，菲什认为在考察一个产品的市场接受程度时，仅仅看它的耐受损性能是过于狭隘的看法。他说，全面的看法应该包括对部件整体重量，零部件数量，制造的难易程度，加工时间，表面质量，还有包括成本在内的所有因素的综合考察。事实上，如果对全盘进行加权的话，低压固化显然能为客户带来更多的收益机会，这就是为什么说受损缺陷可以微乎不计的原因。

替代高压釜固化的三个方案

    真空辅助树脂传递模塑 (VARTM) 工艺是号称可以达到航天级效果的三种非高压釜固化处理手段之一。如今，与VARTM相关的各种树脂渗透工艺已经被广泛用于海洋，交通和基础设施等市场。VARTM与预浸料制备的不同之处在于，纤维增强材料和夹芯材料在干燥的状态下在一个单面的模具中叠加而成，再进行抽真空。然后，液态的树脂按照设计好的路径通过一个或多个入口引入模具中，在真空压力下浸润到纤维增强材料上，或者借助倒流布促进纤维增强材料的浸润处理。相比高压釜固化，VARTM显然既不需要高温也不需要高压条件，而且由于工装成本相对低很多，因此能够一次性生产出规模较大而且工艺复杂的零部件，更重要的是能将产品的价格控制在市场可接受的范围内。

    第二种替代高压釜固化处理的方式是树脂传递模塑（RTM）工艺。传统的RTM加工设备是由两个封闭的金属模具组成，成本较高。工艺原理是先将模具加热，然后通过外界施压将低粘度树脂注射到模具中。树脂和催化剂在注射之前首先在喷枪中被计量好并充分混合。RTM工艺的特点是有效减少固化周期时间，相比手糊制备预浸料或高压釜固化所要求的数天时间，固化周期减少到仅仅几小时，甚至几分钟。此外，RTM工艺擅长制备尺寸准确、形状复杂的部件，同时确保产品具有优质的表面质量和低孔隙率。

    使用RTM和VARTM工艺进行加工时，通常纤维增强材料在进入模具之前，会先被加工成预成型件，其形状几乎已经接近于最终产品的形状。预成型件的使用能够大大提高模具的利用效率，同时还推动了诸如编织（braiding）等自动化预成型制备工艺的发展。

    其实，最简单的固化方法是对预浸料部件采用烤箱固化，预浸料的使用大大促进了低压固化的发展。多数航空航天复合材料制造商比较适应烤箱固化，因为与传统的做法相差不大。而RTM和VARTM在很大程度上有别于传统工艺，但是作为一种自动化程度较高的工艺，它们能大大节省生产成本和制备时间。

本文英文原文见(复材世界), 复材在线编辑部编译，有删改。