碳纤维增强复合材料具有轻质、高强、优良的抗疲劳性能及减振性能等诸多优点，在汽车以及航空航天等领域的应用日益增多。其成型工艺众多，应用较广泛的工艺包括手糊成型、真空袋压成型、模压成型、RTM成型和热压罐成型等。由于增强复合材料由增强材料和基体材料组合而成，不同的制造工艺会导致材料内部结构和力学性能存在着较大差异。因此，开展不同成型工艺构件的力学性能规律研究对结构的设计具有重要的指导意义。

　　本文以电动汽车轻量化结构件为应用背景，选择了经济性较好的三种成型工艺--手糊成型、真空袋压成型和模压成型，制备了碳纤维增强复合材料层合板和双帽形管件，开展了单向拉伸和三点弯曲实验，从力学性能、表面质量、微观结构和破坏形式四方面进行了比较。总结了不同工艺碳纤维增强复合材料构件的性能规律，为电动汽车轻量化结构的工艺选择提供了指导。

　　对手糊成型工艺和模压成型工艺制备的碳纤维增强复合材料层合板样件进行单轴拉伸和三点弯曲试验。试验在伺服万能实验机上进行，拉伸试验参考标准GB/T1447-2005《纤维增强塑料拉伸性能试验方法》，试验样件采用犬骨形式，试验速率为2mm/min。三点弯曲试验参考标准GB/T1449-2005《纤维增强塑料弯曲性能试验方法》，试验速率为2mm/min，层合板三点弯曲试验跨距为115mm，管件三点弯曲试验跨距为280mm。

　　两种不同工艺的碳纤维增强复合材料层合板样件拉伸性能显示，手糊成型层合板样件的拉伸模量、拉伸强度分别为48.60GPa、524.26MPa，模压成型样件的拉伸模量、拉伸强度分别为56.34GPa、599.69MPa。相比于前者，模压样件的拉伸模量、拉伸强度分别提高了15.93%和14.39%，并且后者各样件间的拉伸模量和拉伸强度的离散系数比前者均小。

　　手糊成型层合板样件的弯曲模量、弯曲强度分别为31.24GPa、562.68MPa,模压成型样件的弯曲模量、弯曲强度分别为57.34GPa、759.38MPa。相比于前者，模压样件的弯曲模量、弯曲强度分别提高了83.55%和34.96%，并且后者样件间性能离散系数均比前者小，说明工艺的一致性较好。

　　模压成型样件孔隙率最小，纤维体积含量较高，厚度较均匀，表面质量最好，且力学性能表现也最好，手糊成型样件的孔隙率为6.9%，而模压成型样件的孔隙率只有0.9%；手糊成型样件的纤维体积含量为42%，真空袋压成型样件为46%，而模压成型样件为55%；手糊成型和真空袋压成型工艺采用的常温树脂强度较低，模压成型工艺采用高温树脂，强度较高，且高温树脂对纤维的浸润性较好，使复合得到的产品性能较高。

　　手糊成型和真空袋压成型构件的破坏首先表现为基体的开裂破坏及树脂与纤维的分离破坏，这是因为两种工艺中压力的不均和不足使树脂和纤维的结合没有模压成型工艺的紧密，树脂的冗余降低了构件的整体性能，模压成型构件没有出现基体开裂，其破坏形式主要表现为纤维断裂。

　　阅读延伸：《碳纤维制品手糊成型工艺重点分析》