碳纤维增强热塑性复合材料盒形件热冲压成型研究
材料工程技术专业《热塑性碳纤维复合材料的成型工艺介绍8》
热塑性碳纤维复合材料的成型工艺介绍高性能热塑复合材料的成型工艺，主要由热固性树脂复合材料及金属成型技术移植而来。
按照所有的设备不同可以分为模压成型、双膜成型、热压罐成型、真空袋成型、纤维缠绕成型、压延成型等。
在这些方法中，将会挑选几个使用较多的成型方法来为大家进行简单介绍，以便大家能够更全面的了解热塑性碳纤维复合材料。
1、双膜成型双膜成型也叫树脂膜渗透成型，是ICI公司开发的一种利用预浸料制备复合材料制件的方法，此法有利于外形较复杂的制件成型加工。
在双膜成型中，裁剪好的预浸料放于两层可变形的柔性树脂膜和金属膜之间，膜的周边采用金属或其他材料密封，在成型过程中，加热到成型温度后，施加一定的成型压力，制件按照金属模具的形状而变形，最后冷却定型。
双膜成型中，一般要将制件和膜封装并抽真空，由于膜的可变形性，对树脂流动的限制远小于刚性模具，另一方面，由于真空下变形的膜可对制件施加均匀压力，能提高制件的压变度，保证成型质量。
2、拉挤成型拉挤成型是一种连续制造具有恒定截面的复合材料型材的工艺方法，最初用于制造单向纤维增强实心截面的简单制品，逐渐开展成为可以制造实心、空心以及各种复杂截面的制品，并且型材的性能可以设计，能够满足各种工程结构要求。
拉挤成型是将预浸带〔纱〕在一组拉挤模具中固结，预浸料或是边拉挤边预浸，或是另外浸渍。
一般的浸渍方法是纤维混纺浸渍和粉末液化床浸渍。
3、模压成型模压成型是通过将按模具大小裁切好预浸料片材在加热炉内加热至高于树脂熔化的温度，然后送入大压模中，快速热压成型。
成型周期一般在几十秒至几分钟内完成。
这种成型方法能耗、生产费用均较低，生产率高，是目前热塑性复合材料成型加工中最常见的一种成型方法。
4、缠绕成型热塑性复合材料的纤维缠绕成型与热固性复合材料的不同之处是缠绕时要把预浸纱〔带〕加热到软化点，并在芯模的接触点进行加热。
通常的热方法有传导加热、介电加热、电磁加热、电磁辐射加热等。
在电磁辐射加热中，又因电磁波的波长或频率不同而分红外辐射〔IR〕、微波〔MW〕和射频〔RF〕加热等。
碳纤维增强复合材料hp-rtm成型工艺及孔隙控制研究
碳纤维增强复合材料hp-rtm成型工艺及孔隙控制研究碳纤维增强复合材料（CFRP）是一种具有优异性能的材料，被广泛应用于航空航天、汽车制造、船舶制造和体育器材等领域。
其中，HP-RTM（High-Pressure Resin Transfer Molding，高压树脂转移成型）是一种常用的CFRP成型工艺。
本文将对HP-RTM工艺及孔隙控制进行研究。
HP-RTM工艺属于封闭式模具成型方法，其中包括母模、子模和螺旋开关等。
首先，在模具中布置纤维预浸料和加热元件，然后将两个模具合拢，经过压力施加和树脂注射，使树脂充分浸润纤维，并且通过加热元件进行硬化。
最后，将模具分开，取出成型件。
HP-RTM工艺具有以下优点：1.成型速度快。
树脂注射压力高，注射时间短，加热硬化时间也短，可以提高生产效率。
2.成型件的质量稳定。
由于高压注射，树脂能够充分浸润纤维，可以获得性能均匀一致的成型件。
3.可以生产复杂结构的零件。
HP-RTM工艺适用于生产具有复杂几何形状的零件，如整体翼板和车身结构。
HP-RTM工艺也存在一些问题，其中最重要的是控制成型过程中的孔隙问题。
孔隙是指CFRP制品中的小空洞或气泡，会降低成型件的强度和耐久性。
孔隙的形成主要有两个方面的原因，一是树脂注射过程中的气体积聚，二是纤维预浸料中的气体气泡。
为了解决孔隙问题，可以采取以下措施：1.控制树脂注射过程。
增加注射压力和注射速度可以减少气体积聚，同时在注射前进行真空处理也是有效的手段。
2.优化纤维预浸料的制备工艺。
提高纤维预浸料的浸润性和挤出性可以降低气泡的生成。
3.采用树酯成型树脂（Resin Transfer Molding，RTM）前驱体。
RTM前驱体在注射过程中可以释放出溶剂，减少气泡的形成。
4.模具结构的优化设计。
增加模具表面的喷嘴和逃孔，提高树脂的流动性，减少气体积聚的产生。
在实际应用中，HP-RTM成型工艺及孔隙控制研究还需要进一步探索和完善，特别是对孔隙形成机理的深入研究和优化控制方法的开发。
碳纤维增强热塑性复合材料成型工艺的研究进展
工 程 塑 料 应 用ENGINEERING PLASTICS APPLICATION第46卷，第4期2018年4月V ol.46，No.4Apr. 2018139doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2018.04.027碳纤维增强热塑性复合材料成型工艺的研究进展于天淼1，高华兵2，王宝铭3，果春焕1，姜风春1(1.哈尔滨工程大学，哈尔滨 150001； 2.青岛哈船材料成型研究院有限公司，山东青岛 266000；3.威海光威复合材料股份有限公司，山东威海 264202)摘要：对碳纤维增强热塑性复合材料的传统成型工艺以及新型快速成型工艺的技术过程与特点进行了归纳分析，综述了国内外关于这些成型工艺的研究进展和应用，其中重点介绍了传统成型工艺的热压罐成型、拉挤成型和缠绕成型等以及新型快速成型工艺中的自动纤维铺放成型、超声波快速固结成型、激光固结成型、电子束固结成型、真空辅助成型和3D 打印成型，最后指出了目前我国碳纤维增强热塑性复合材料成型工艺研究存在的问题并总结了成型工艺的发展方向。
关键词：碳纤维；热塑性复合材料；成型工艺；研究进展中图分类号：TQ327.3 文献标识码：A 文章编号：1001-3539(2018)04-0139-06Research Progress of Molding Process of Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic CompositesYu Tianmiao 1， Gao Huabing 2， Wang Baoming 3， Guo Chunhuan 1， Jiang Fengchun 1(1. Harbin Engineering University ， Harbin 150001， China ； 2. Qingdao Hachuan Advanced Materials Manufacturing Research Institute Co. Ltd.，Qingdao 266000， China ； 3. Weihai Guangwei Composites Co. Ltd.， Weihai 264202， China)Abstract ：The technology process and characteristics of the traditional molding process and new rapid molding process of the carbon fiber reinforced thermoplastic composites were summarized and analyzed. The domestic and foreign research development and application of these molding process were summarized. The traditional technology including autoclave forming ，pultrusion and filament winding process ，and the new rapid molding technology including automatic fiber placement ，ultrasonic consolidation ，laser consolidation ，electron beam curing ，vacuum assisted molding and 3D printing were mainly introduced. Finally ，the problems and development directions of the molding technology research of the current domestic carbon fiber reinforced thermoplastic composites were pointed out and summarized.Keywords ：carbon fiber ；thermoplastic composite ；molding process ；research progress 碳纤维是一种含碳量在90%以上且具有高强度、高比模量、低密度、耐高温、耐化学腐蚀、低电阻、高导热、耐辐射以及优良阻尼减震降噪等性能的纤维材料[1–3]。
碳纤维增强复合材料hp-rtm成型工艺及孔隙控制研究
碳纤维增强复合材料（CFRP）是一种结构轻、强度高的先进材料，广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。
其中，HP-RTM （高压快速反应注射成型）是一种常用的CFRP复合材料成型工艺，它可以实现高质量、高效率的制造，并具有良好的孔隙控制能力。
HP-RTM成型工艺的基本步骤如下：1.模具准备：首先，准备一个具有所需形状和尺寸的模具，通常使用金属材料制作。
模具表面需要经过处理以提高表面平整度和表面润滑性，以便于后续注塑过程。
2.预制准备：根据需要，预先制备好所需的干预产物，即CFRP的纤维布和树脂浸润材料。
纤维布通常采用碳纤维预浸料，其中已经预先浸渍了树脂。
此外，还可以在纤维布上涂覆树脂胶粘剂以实现更好的树脂流动性和浸润性能。
3.注塑过程：将预制准备好的纤维布放置在模具的合适位置，然后将模具封闭。
接下来，通过高压注塑机将树脂推入模具内，使其浸润纤维布。
注塑过程中，高压和高温有利于树脂的流动和浸润性能提高。
4.固化过程：完成树脂注塑后，模具中的复合材料需要经过固化过程。
这一步主要是通过控制温度和时间来使树脂完全固化。
通常，温度较高且持续一定时间可以确保固化反应的充分进行。
在HP-RTM成型过程中，孔隙控制是一个关键的技术难题。
孔隙是指复合材料中的气体或液体空隙，对材料的强度和可靠性有不良影响。
为了控制孔隙的生成，研究人员采取了以下措施：1.注塑条件优化：通过调整注塑过程中的参数，如注塑温度、压力和时间，以提高树脂的浸润性能和流动性，减少气体捕获和孔隙形成。
2.模具设计和表面处理：合理设计模具结构，使得树脂在注塑过程中能够均匀分布并填充纤维布，减少树脂注塑过程中的空隙和气体捕获。
同时，模具表面的润滑处理可以减少树脂在模具表面的附着，并更好地填充纤维布。
3.树脂配方优化：通过调整树脂配方和添加剂，改善树脂的流动性和抗气泡性能，减少孔隙的生成。
常见的方法包括添加表面活性剂和消泡剂。
4.气体抽真空处理：在注塑过程中，通过在模具中抽真空来减少气体的含量，并帮助树脂充分浸润纤维布，减少孔隙的产生。
碳纤维增强塑料的制备和性能研究
碳纤维增强塑料的制备和性能研究随着社会经济的发展和科技进步，材料科学的研究也越来越深入，碳纤维增强塑料是其中一种重要的高性能材料。
它是一种由纤维和基体组成的复合材料，其中碳纤维是增强材料，塑料则是基体材料。
因其高强度、高刚度、轻质化等特点，被广泛应用于汽车、飞机、轨道交通等领域。
本文将就碳纤维增强塑料的制备方法、性能研究等方面进行探讨。
一、碳纤维增强塑料的制备方法碳纤维增强塑料的制备方法主要包括手层叠法、自动化定向组合法、自动化层叠法、S-RIM工艺、RTM工艺等几种方法。
其中最常用的是手层叠法和自动化定向组合法。
手层叠法是一种传统的制备方法，操作简单，成本低，适用广泛；自动化定向组合法则具有高效、精细等优点，但成本相对较高。
手层叠法的制备流程大致如下：首先准备好碳纤维、环氧树脂等原材料，然后对碳纤维进行剪裁、编织等处理；之后将环氧树脂和硬化剂按一定比例混合均匀，然后涂布在碳纤维表面，并压缩固化。
通过多次重复这个过程，形成多层的复合材料，最后通过高温高压加工制成具有高强度和高刚度的碳纤维增强塑料制品。
二、碳纤维增强塑料的性能研究碳纤维增强塑料具有许多优越的性能，这使得它在广泛的领域有着独特的应用。
下面对碳纤维增强塑料的一些性能进行简要的介绍。
1.力学性能碳纤维增强塑料具有极高的强度和刚度，这使得它在应力环境下具有较好的耐久性，且能够承载更大的载荷。
它的断裂伸长率较低，但在复合材料中已经是很不错的数据了。
值得注意的是，由于碳纤维和基体的界面结合，使得它的极限负载能力比单独一个材料更好。
2.化学性能碳纤维增强塑料的化学稳定性较好，可以耐受强酸、强碱等高质量腐蚀介质，精良的耐腐蚀能力使得它在海洋等严酷环境中有较广泛的应用。
但要注意的是在高温下也会出现氧化反应，降低机械性能。
3.耐老化性能碳纤维增强塑料的使用寿命较长，具有良好的耐久性。
由于碳纤维的高强度和耐疲劳性，使得它在疲劳曲线寿命方面已经超越了所有金属，这些优点使得它在军事、航空等领域得到广泛应用。
热塑性碳纤维复合材料成型工艺研究
热塑性碳纤维复合材料成型工艺研究碳纤维质量比金属轻，但是强度却高于钢铁，并且耐腐蚀，在非氧化环境下耐超高温，膨胀系数小且具有各向异性，但是传统使用碳纤维除了用作隔热保温材料之外，一般是不会单独使用的，多是会作为增强材料加入到金属、瓷器、树脂等材料中作为复合材料使用。
碳纤维复合材料具有碳材料的固有本性特征，同时又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是一种力学性能优异的新一代增强纤维，可用作人工韧带、飞机结构材料、火箭外壳、工业等等领域，市场需求巨大。
热塑性碳纤维复合材料是铝镁合金、钢铁等金属的理想替代材料，但是在基于国外技术封锁等原因，热塑性碳纤维复合材料在国内的发展时间并不是很长，国内的热塑性碳纤维复合材料发展缓慢。
苏州挪恩复合材料有限公司专注碳纤维相关技术的研究，在热塑性碳纤维增强PEEK复合材料、热塑性碳纤维增强PPS复合材料、热塑性碳纤维增强PEI复合材料、热塑性碳纤维增强PC复合材料方面苦心孤诣，与日本美国等知名企业的合作，也让挪恩拥有了成熟的产品生产经验。
现在国内的热塑性碳纤维复合材料成型工艺主要是由热固性树脂基复合材料和金属成型技术移植而来。
按照设备的不同可以分为纤维缠绕成型、真空袋成型、模压成型、热压罐成型、双膜成型等等方法，其中纤维成型缠绕型、真空袋成型、模压成型、双膜成型是目前用的较多的热塑性碳纤维复合材料成型方法。
1、纤维缠绕成型纤维缠绕成型工艺是指浸过树脂的连续纤维按照一定的规律缠绕在芯模上，继而经过固化、脱模而得的碳纤维复合材料制品。
根据纤维缠绕成型时树脂基体的物理化学状态不同，也可分为干法缠绕、半干法缠绕和湿法缠绕三种。
干法缠绕工艺最大的特点是生产效率比较高，制作环境卫生环境好，但是相应的干法缠绕设备较贵，投资较大；半干法缠绕是利用纤维浸胶后至缠绕芯模的途中，多加了一套烘干设备，省却了预浸胶的工序；湿法缠绕则是将纤维浸胶后直接缠绕在芯模上，在成本方面比干法缠绕可以降低约35%，纤维排列平行度也会更好，但是操作环境差、树脂浪费也是湿法缠绕的明显缺点。
高分子材料成型加工中的碳纤维复合材料研究
高分子材料成型加工中的碳纤维复合材料研究高分子材料在现代工业领域中扮演着重要角色，而碳纤维复合材料作为高性能、轻质、高强度材料的代表，被广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材等领域。
本文将探讨高分子材料成型加工中碳纤维复合材料的研究现状和发展趋势。
碳纤维复合材料具有优异的力学性能和化学稳定性，是由碳纤维和树脂基体组成的复合材料。
在成型加工过程中，首先需要制备碳纤维预制件，然后通过复合工艺，将碳纤维与树脂基体复合成型。
这一过程中，控制碳纤维的取向、层间排列和树脂充填均对复合材料的性能产生重要影响。
在高分子材料成型加工中，如何实现碳纤维复合材料的精准成型是一个关键问题。
目前，常用的成型方法包括纺丝成型、注塑成型、压缩成型和3D打印等。
其中，纺丝成型是一种较为常见的制备碳纤维预制件的方法。
通过控制纤维的拉伸速度和间距，可以获得不同方向纤维的预制件，有利于提高复合材料的各向异性。
在碳纤维复合材料的成型加工中，树脂基体的选择和性能调控也至关重要。
树脂基体对于复合材料的性能起着决定性作用，不同种类的树脂对复合材料的性能影响不同。
常用的树脂包括环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂等，通过调控树脂的配方和固化工艺，可以实现碳纤维复合材料性能的优化。
此外，在高分子材料成型加工中，碳纤维复合材料的表面处理和后续加工也值得关注。
通过表面处理，可以提高碳纤维与树脂基体之间的粘附性，提高复合材料的耐磨性和抗冲击性。
而后续加工工艺的优化，则有助于提高碳纤维复合材料的加工效率和成型精度。
综上所述，高分子材料成型加工中碳纤维复合材料的研究涉及多个方面，包括碳纤维预制件的制备、树脂基体的选择和性能调控、成型工艺的优化以及表面处理和后续加工等。
未来，随着科技的不断进步和工艺的不断完善，碳纤维复合材料在高分子材料成型加工领域中将有更广阔的应用前景，为工业生产和科学研究带来更多的发展机遇。
【轻量化】结构化和轻量化碳纤维增强热塑性复合材料制备和成型
H=8.0mm
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L=0.8-1.3m
Drilling and bonding
趋势五:金属+碳纤维复合材料材料成 型和集成（材尽其用）
铝+碳纤维复合材料车轮
铝+碳纤维复合材料车轮： British wheel manufacturer Dymag
(Chippenham, Wiltshire, UK)
钢芯+碳纤/玻纤/环氧树脂汽车支撑杆，德国戴勒姆公司和梅德赛斯。 相较于传统钢支柱，CFRP为支柱轻量化提供了新机会，既能满足力热
性能要求，又能保持合适的经济性。
Steel core
Aluminum connector
Hybrid composite strut bar
Strut pair
目标：
汽车轻量化部件低成本制造、高强度和高刚度；改善汽车操控性能。
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碳/玻混杂复合材料
材料结构：
碳纤维：高纤维含量，连续纤维，满足支柱对力学性能的 要求； 环氧树脂：耐高温，以满足成型、温度和成本方面的要求； 玻璃纤维：一方面解决碳纤维与相关连接金属材料的电腐蚀问题以及降
低外来高速石块对其产生的冲击损伤，另一方面可以降低材料成本； 钢芯：0.8-1.2mm，既可以增加支柱的延性碰撞行为，又便于提供新的低
热塑性碳纤维预浸体片材红外加热——热成型（forming）成三维形状— —注塑包胶（backmoulding or over molding）——激光裁剪。
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碳纤维复合材料+注塑成型
Overmolding
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趋势三:多工艺、多材料成型和集成 （ 宝马I3到宝马7，江森自控的启示）
宝马碳纤维车身材料构成与复合材料成型工艺
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碳纤维增强热塑性复合材料盒形件热冲压成型研究韩宾;王宏;于杨惠文;周涛;张琦【摘要】Traditional forming processes of carbon-fiber reinforced thermoplastic composite profiles have many prob-lems, such as the complex operation, low forming efficiency, high cost and incapability for mass production, which limit the large-scale applications of composites in the aerospace engineering. A new forming process is proposed, by the direct hot-stamping of a fiber-reinforced composite panel using an instant heating deep-drawing die. Through the tensile tests of compos-ite panels and hot stamping of the composite square-cup parts, the influences of fiber orientation on the stamping processing and fiber deformation within the specimens are studied, with the ultimate drawing depth and forming shear angle obtained. For better forming quality, it is suggested to adopt the parallel arrangement of the fiber orientation and the straight edge of the die for the hot stamping process of fiber-woven composite box parts.%碳纤维增强热塑性复合材料型材传统成型工艺存在操作复杂、成型效率低、成本高、不适合大批量生产等问题,限制其在航空航天领域的大规模应用.为改善成型工艺,提出一种采用模具直接加热纤维增强复合材料板的热冲压成型方法,通过板料拉伸试验和盒形件热拉深成型试验,研究纤维铺向工艺参数以及分析成型过程中试件纤维变形,得出极限拉深深度及成型极限剪切角.针对纤维编织复合材料盒形件热冲压成型,建议采用坯料纤维经纬方向与模具直边平行的放置方式.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2017(000)016【总页数】6页(P40-45)【关键词】碳纤维增强热塑性复合材料;热冲压;盒形件;纤维铺向;剪切角【作者】韩宾;王宏;于杨惠文;周涛;张琦【作者单位】西安交通大学机械工程学院,西安 710049;西安交通大学机械工程学院,西安 710049;西安交通大学机械工程学院,西安 710049;西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室,西安 710049;西安交通大学机械工程学院,西安 710049【正文语种】中文随着航空航天事业的飞速发展，航空航天领域对先进材料的轻量化、高性能、多功能及可设计性等需求不断提升[1]。
碳纤维增强复合材料（CFRP）具有密度小、比强度高、比模量大、抗冲击性能好、可设计性强等优点，符合航空航天工业轻量化和高性能的发展理念。
与传统钢、铝材相比，碳纤维复合材料的应用能够减轻航空航天器结构重量的30%，在提高航空航天器性能的同时，还能降低发射成本[2-4]。
目前常用的复合材料成型工艺包括手糊铺层、树脂传递模塑成型（RTM）、拉挤成型、模压成型、热压罐成型、模塑成型等[5-6]。
然而，这些传统成型工艺或操作复杂、成型效率低、制造成本高，或依赖于独立的预浸过程，无法满足航空工业对复杂型材大批量、低成本的工业化生产需要，一定程度限制了复合材料的大规模应用[7]。
因此，亟需提出能够高效、低成本、符合大批量生产的复合材料成型新工艺。
目前，部分学者针对复合材料板材热冲压成型技术开展了研究。
Wakeman等[8]进行了碳纤维复合材料板材的热冲压试验，分析了冲压参数对成型效果的影响，研究结果表明复合材料预热温度和初始固结程度是影响成型效果的两个主要因素。
Alcock等[9]针对高强度复合材料板进行热冲压直接成型，研究表明温度和压力是成型的主要影响因素，并且热冲压成型更加节省能源。
Ji等[10]研究了压边力对复合材料热冲压成型的影响，发现增加压边力有助于改善球形制件的不对称纤维剪切变形情况以及预防褶皱。
本文提出一种采用模具直接加热纤维增强复合材料板的热冲压成型方法，通过直接加热模具将复合材料板材与模具接触区域加热软化，并随着冲头运动逐步成型。
针对纤维编织复合材料板材热冲压成型中的拉深工艺，研究坯料纤维方向与模具直边分别成0°和45°的盒形件拉深成型过程，并分析不同纤维铺向下的变形机制。
热冲压成型方法碳纤维编织热塑性复合材料板是由编织碳纤维增强体和树脂基体复合而成。
热冲压成型过程中，板料将会被加热至成型温度，基体树脂会发生一定程度的软化，使得树脂与纤维之间约束下降。
在外力作用下纤维束间通过相互挤压和面内剪切变形来适应曲面曲率变化，与此同时受热软化的树脂基体随纤维布流动并及时填补纤维变形引入的材料空隙，从而获得一个相对稳定的状态。
热冲压是根据具体成型需要，采用不等温模具针对零件不同部位进行不同温度冲压成型。
冲压成型过程中材料待变形区域加热软化以提高材料的局部流动性，降低成型难度。
首先，将试件置于模具表面，保证试件放置在模具的中心位置，压上压边圈；接着，启动模具加热装置，通过加热棒局部加热冲头、压边圈和模具至指定温度；移动冲头靠近并接触试件，以接触传热方式加热试件待变形区域到指定温度；最后，按照设计的冲压速率冲压试件，冷却固化后卸载。
碳纤维复合材料板力学性能测试1 碳纤维复合材料板单向拉伸性能测试本文针对双层碳纤维编织增强PC/ABS树脂基复合材料板，首先进行单向拉伸性能试验测试。
由于复合材料板内增强纤维布为平纹编织，板料沿0°和90°方向力学性能相同，只需要测量一个方向即可。
通过配置有温度箱的INSTRON材料试验机进行拉伸试验得到各种试验温度下拉伸试样的真实应力-真实应变曲线，见图1。
纤维本身性能对温度不敏感，但树脂处于热成型温度下会发生软化，且纤维模量远大于基体，因此不同温度下树脂的软化程度对应力应变曲线并没有明显影响。
2 碳纤维复合材料板斜拉伸性能测试在单向拉伸材料测试试验基础上，针对不同成型温度下的复合材料板料进行斜拉伸试验研究。
图2所示为斜拉伸试验中板料内部编织纤维布的变形几何原理。
本文试件纤维方向与拉伸方向夹角为θ=45°。
由图2中几何关系可以得出斜拉伸过程中纤维剪切角变化关系式：式中：W为试件宽度，δ为拉伸位移，2θ为纤维夹角，γ为剪切角。
图2中H 表示试件长度，本试验中H=100mm，W=25mm。
剪切角γ可以表示为：中心宽度为：图1 不同温度下的拉伸试验应力-应变曲线Fig.1 Stress-strain curves under different temperatures由公式（3）、（4）可以看出，碳纤维编织复合材料斜拉伸过程中，纤维剪切角和中心宽度均是拉伸位移的函数。
图2 编织纤维布斜拉伸变形原理Fig.2 Deformation mechanism of bias extension图 3为不同温度（110～150℃）下斜拉伸试验的应力-应变曲线。
拉伸至应变为0.4时，试件均未发生断裂。
对比单向拉伸试验结果可知，试件在沿纤维θ=45°的延展性远高于沿纤维方向，这是由于斜拉伸下板内纤维以剪切变形为主导致。
由于试验温度高于PC/ABS树脂的转化温度，树脂软化程度足以使编织纤维在其中自由移动发生剪切变形，因此试件的伸长率较高，且应力应变关系表现出显著的非线性特征。
不同温度下树脂软化程度对板料内部纤维剪切变形约束影响显著，温度越高，约束越小，变形抗力越小，纤维更易剪切变形。
使用工业照相机对130℃时试件标记线内纯剪切区域中心位置的剪切角及中心宽度进行追踪拍摄（图4），将得到的结果绘制成剪切角、中心宽度与拉伸位移的关系曲线，如图5、6所示。
斜拉伸开始时，随着拉伸位移增加，试件剪切角随之逐渐增大，中心宽度随之缩小。
纤维剪切角随位移变化平缓，当纤维剪切达到一定程度后（拉伸位移超出6mm）开始发生挤压，阻碍试件变形。
拉伸至位移14mm时剪切角达到54.7°，此后剪切角将不再随位移发生明显变化，中心宽度也不再缩小，说明已经达到了板内编织纤维的剪切锁止角，即达到纤维剪切成型极限。
此后纤维之间相互挤压严重，阻止纤维编织交汇点的进一步旋转和拉伸，编织纤维布将从中心部位开始产生褶皱凸起，向两端蔓延，导致两层纤维布间出现分层，板料性能将急剧下降。
图5和图6针对试验测量数据与公式（3）、（4）预测的纯纤维布变形数据进行对比发现，复合材料板加热至成型温度后，虽然高温使得基体树脂发生了充分软化，纤维布可以在其中相对自由地发生剪切变形，然而高弹态下的树脂仍然对包裹其中的纤维产生约束作用，使斜拉伸试验下剪切角及中心宽度变化幅度均小于纯纤维剪切情况，说明高弹态树脂的存在可以有效约束纤维的剪切变形，因此在热成型温度下编织纤维复合材料沿纤维45°方向的拉伸延展性优于纯纤维布。
盒形件热冲压试验1 试验件试验试件采用双层3K平纹编织碳纤维布增强的PC/ABS树脂基复合材料圆板，厚度0.55mm，外径170mm，成型70mm×70mm方盒形件。
试验选取两种典型的布置方式进行盒形件热拉深，分别称为0°试件与45°试件，如图7所示。
2 试验装置图8为盒形件热拉深模具。
模具采用加热棒，通过热电偶反馈加热温度。
冲头、压边圈、拉深模分别采用1、4、8个功率为80W的加热棒交错布置加热，以保证板材受热均匀性。
图3 斜拉伸试验应力-应变曲线Fig.3 Stress-strain curve under different temperatures for bias extension test图4 斜拉伸试件变形区的纤维剪切Fig.4 Fiber shear of specified deformation area图5 剪切角-拉伸位移关系曲线Fig.5 Shear angle-deep drawing distance curves为兼顾成型过程中树脂流动均匀性同时避免起皱和回弹，通过大量试验，发现选取成型温度130℃，冲压速度5mm/min，可以有效保证一定的成型质量。