【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及碳纤维复合材料，尤其涉及一种可针对碳纤维复合材料热电性能损伤的同质修复方法。
技术介绍
1、碳纤维复合材料不但具有优异的力学性能，而且具有加热功能与结构一体化、加热效率高、升温速率快和抗疲劳性能强等特点。因此，碳纤维复合材料常常用作大型风电叶片电热防冰或除冰材料。在风电叶片碳纤维复合材料电热铺层的实际生产或服役过程中，不可避免地会造成各种缺陷或损伤，比如：穿透损伤、褶皱、分层及浸润不良等，损伤根据破坏程度不但会降低碳纤维复合材料电热铺层的强度和刚度，对碳纤维复合材料电热铺层的电热性能也有所影响，通常表现为阻值异常和加热存在高温区域，但对于损伤程度较小的缺陷一般可以不进行修复处理。
2、目前，现有修复方法往往针对碳纤维复合材料的外形或力学性能进行修复，缺乏针对电热性能损伤修复的系统性方法，以及修复效果的有效验证手段。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种碳纤维复合材料的修复方法，用以解决现有技术缺乏相关方法和手段的技术问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
3、一种碳纤维复合材料的修复方法，所述碳纤维复合材料包括碳纤维电热层和覆盖在碳纤维电热层表面的防护层，所述修复方法包括以下步骤：
4、(1)在保护层上标记损伤位置，使用微型打磨装置对损伤的碳纤维复合材料进行逐层打磨，去除所述损伤位置周围的保护层并暴露所述碳纤维电热层中的碳纤维，暴露的碳纤维电热层区域即为搭接区；
5、(2)对步骤(1)
6、(3)取一块与碳纤维电热层同质的碳纤维织物，在所述搭接区以及碳纤维织物上对应搭接区的位置涂刷环氧导电胶，将碳纤维织物涂刷环氧导电胶的位置与所述搭接区对齐，将所述碳纤维织物铺贴至碳纤维复合材料的损伤位置上方，随后对所述碳纤维织物按照真空灌注工艺进行灌胶固化，形成新的碳纤维电热层和保护层，即完成所述碳纤维复合材料的修复。
7、作为上述技术方案的进一步优选，步骤(1)对损伤的碳纤维复合材料进行逐层打磨，去除所述损伤位置周围的保护层并暴露所述碳纤维电热层时，沿损伤区域的边界按照圆环形、方环形或整体磨断的方式进行打磨并形成搭接区，所述搭接区的宽度为50～150mm。
8、作为上述技术方案的进一步优选，步骤(1)对损伤的碳纤维复合材料进行逐层打磨，去除所述损伤位置周围的保护层并暴露所述碳纤维电热层时，打磨装置的转速小于等于15000rpm，打磨片粗糙度大于等于120目，打磨片尺寸小于等于3寸。
9、作为上述技术方案的进一步优选，步骤(2)对打磨质量进行检测时，采用以下方法：将电阻测量仪器的一端探针固定于所述搭接区边界位置，另一端探针沿着搭接区的横向和纵向移动，探针在移动过程中所述电阻测量仪器均有电阻值显示即打磨质量合格，否则继续打磨直至搭接区均能测到电阻值。
10、作为上述技术方案的进一步优选，步骤(3)的完成所述碳纤维复合材料的修复后，对修复后的电热性能进行测试，以验证修复效果，测试方法包括以下操作：测试维修件前后的电阻变化情况；以所述碳纤维电热层的设计功率密度作为参考转换成供电电压u，加载到修复后的碳纤维复合材料两端，保持加热10min，使用热成像仪持续监控加热状态，加热区域的温度差在10℃以内即修复效果合格。
11、作为上述技术方案的进一步优选，步骤(3)对所述碳纤维织物按照真空灌注工艺进行灌胶固化时，先依次进行辅材铺设、真空密封、灌胶和加热固化，固化后再可进行辅材脱模处理；其中，真空密封采用至少两层真空袋密封，最内层真空袋的真空泵压力为-950mpa以下；次内层真空袋的表压在-950mbar以下，且保证保压10min时掉压在20mbar以内。
12、作为上述技术方案的进一步优选，所述加热固化操作中的升温方式为：首先加热至35℃保温120～140min，保温结束后在30min内升温至50℃，并保温30min；保温结束后在50min内升温至60℃，并保温120～140min。
13、作为上述技术方案的进一步优选，步骤(3)中所述环氧导电胶的室温混合粘度为12000～13000mpa.s，导热系数为2.5～3.0w/(m.k)，体积电阻率为1e-3～1e-4ω.cm，所述环氧导电胶在室温环境下24小时内自行固化。
14、本专利技术具有以下有益效果：
15、本专利技术针对修复后效果提出了具有针对性的评估指标和方法，对修复方法的可靠性可进行量化评估，解决了碳纤维复合材料损伤后形成高温电热的修复问题，形成了一套切实有效、可复制的修复方案，填补了碳纤维复合材料电热性能破损后的可靠性修复的技术难题。
16、下面将参照附图，对本专利技术作进一步详细的说明。
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1.一种碳纤维复合材料的修复方法，所述碳纤维复合材料包括碳纤维电热层和覆盖在碳纤维电热层表面的防护层，其特征在于，所述修复方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料的修复方法，其特征在于，步骤(1)对损伤的碳纤维复合材料进行逐层打磨，去除所述损伤位置周围的保护层并暴露所述碳纤维电热层时，沿损伤区域的边界按照圆环形、方环形或整体磨断的方式进行打磨并形成搭接区，所述搭接区的宽度为50～150mm。
3.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料的修复方法，其特征在于，步骤(1)对损伤的碳纤维复合材料进行逐层打磨，去除所述损伤位置周围的保护层并暴露所述碳纤维电热层时，打磨装置的转速小于等于15000rpm，打磨片粗糙度大于等于120目，打磨片尺寸小于等于3寸。
4.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料的修复方法，其特征在于，步骤(2)对打磨质量进行检测时，采用以下方法：将电阻测量仪器的一端探针固定于所述搭接区边界位置，另一端探针沿着搭接区的横向和纵向移动，探针在移动过程中所述电阻测量仪器均有电阻值显示即打磨质量合格，否则继续打磨直至搭接区均能测
5.根据权利要求1-4任一项所述的碳纤维复合材料的修复方法，其特征在于，步骤(3)的完成所述碳纤维复合材料的修复后，对修复后的电热性能进行测试，以验证修复效果，测试方法包括以下操作：首先测试所述碳纤维复合材料维修前后的电阻变化情况，修复前后的电阻偏差范围为0～-10％则合格；如电阻变化情况合格，则以所述碳纤维电热层的设计功率密度作为参考转换成供电电压U，加载到修复后的碳纤维复合材料两端，保持加热10min，使用热成像仪持续监控加热状态，加热区域的温度差在10℃以内即修复效果合格。
6.根据权利要求1-4任一项所述的碳纤维复合材料的修复方法，其特征在于，步骤(3)对所述碳纤维织物按照真空灌注工艺进行灌胶固化时，先依次进行辅材铺设、真空密封、灌胶和加热固化，固化后再可进行辅材脱模处理；其中，真空密封采用至少两层真空袋密封，最内层真空袋的真空泵压力为-950Mpa以下；次内层真空袋的表压在-950mbar以下，且保证保压10min时掉压在20mbar以内。
7.权利要求6所述的碳纤维复合材料的修复方法，其特征在于，所述加热固化操作中的升温方式为：首先加热至35℃保温120～140min，保温结束后在30min内升温至50℃，并保温30min；保温结束后在50min内升温至60℃，并保温120～140min。
8.根据权利要求1-4任一项所述的碳纤维复合材料的修复方法，其特征在于，步骤(3)中所述环氧导电胶的室温混合粘度为12000～13000mpa.s，导热系数为2.5～3.0W/(m.k)，体积电阻率为1e-3～1e-4Ω.cm，所述环氧导电胶在室温环境下24小时内自行固化。
...【技术特征摘要】
1.一种碳纤维复合材料的修复方法，所述碳纤维复合材料包括碳纤维电热层和覆盖在碳纤维电热层表面的防护层，其特征在于，所述修复方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料的修复方法，其特征在于，步骤(1)对损伤的碳纤维复合材料进行逐层打磨，去除所述损伤位置周围的保护层并暴露所述碳纤维电热层时，沿损伤区域的边界按照圆环形、方环形或整体磨断的方式进行打磨并形成搭接区，所述搭接区的宽度为50～150mm。
3.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料的修复方法，其特征在于，步骤(1)对损伤的碳纤维复合材料进行逐层打磨，去除所述损伤位置周围的保护层并暴露所述碳纤维电热层时，打磨装置的转速小于等于15000rpm，打磨片粗糙度大于等于120目，打磨片尺寸小于等于3寸。
4.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料的修复方法，其特征在于，步骤(2)对打磨质量进行检测时，采用以下方法：将电阻测量仪器的一端探针固定于所述搭接区边界位置，另一端探针沿着搭接区的横向和纵向移动，探针在移动过程中所述电阻测量仪器均有电阻值显示即打磨质量合格，否则继续打磨直至搭接区均能测到电阻值。
5.根据权利要求1-4任一项所述的碳纤维复合材料的修复方法，其特征在于，步骤(3)的完成所述碳纤维复合材料的修复后，对修复后的电热性能进行测试，以验证修复效果，测试方法包括以下操作：首先测试所述碳纤维复合材...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢明亮，彭勃，严煜坤，凡盛，冯学斌，姚运帅，汤晓，瞿子豪，陈伟哲，
申请(专利权)人：株洲时代新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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