一种脉冲电流固化碳纤维复合材料的成型方法

技术领域

本申请涉及碳纤维复合材料固化成型领域，具体涉及一种脉冲电流固化碳纤维复合材料的成型方法。

背景技术

碳纤维复合材料与金属材料或其他工程材料相比，具有较高的比强度、比模量、良好的耐疲劳性能和耐腐蚀性，并且大多数碳纤维复合材料可通过设计增强纤维的取向及用量来对结构材料的性能实行剪裁，达到性能最佳化。作为航空航天高技术产品的重要组成部分，碳纤维复合材料能有效降低飞行器的结构质量，增加有效载荷和射程，降低成本。波音787(波音公司)和空客A350(空客公司)等飞机用碳纤维复合材料取代了50％以上的机身。随着碳纤维复合材料的优异性能越来越多地被认识和接受，其在能源、交通、汽车、海洋、建筑及其他工业部门的应用也在快速地发展。

碳纤维复合材料的传统固化工艺采用的是热压罐法，由于热压罐内空气温度均匀、罐内压力均匀、模具相对简单、适用范围较广、成型工艺稳定可靠等。现已成为航空航天领域的主承力和次承力结构件成型的首选工艺。但是热压罐固化复合材料制品的耗费大、作业慢、制品尺寸受限制；模具需能承受作业温度并且生产成本较高。

碳纤维复合材料电流固化利用的是材料本身的导电性，电流通过材料时会产生焦耳热，从而达到加热树脂基体的目的。从理论上分析，只要每根碳纤维都有电流传导，整个体积范围内的加热就会产生均匀的温度分布，由于温度对碳纤维内部电流的敏感响应，实现了快速加热和冷却速率,达到高能效。相比传统的热压罐法，这种方法的电热转换效率很高，不仅节省能源，还能实现快速加热固化。但是碳纤维的高电导率使得材料达到固化温度时所需的电流过大，如将一块长80mm宽50mm厚1mm的碳纤维复合材料加热至130℃所需的电流为50A左右，较大的电流在产生大量焦耳热的同时还会对碳纤维本身产生电流刻蚀作用，严重的会造成碳纤维的穿孔，从而影响碳纤维复合材料构件的整体力学性能。因此，亟需一种解决电流刻蚀作用降低碳纤维复合材料性能的方法。

发明内容

本申请目的在于解决上述现有技术的不足，提供一种脉冲电流固化碳纤维复合材料的成型方法。

本申请的实施例可以通过以下技术方案实现：

一种脉冲电流固化碳纤维复合材料的成型方法。

所述成型方法中包括成型装置，所述成型装置包括表面平整的刚性模具1及将刚性模具密封包裹的真空袋7和抽真空软管9，真空袋7和抽真空软管9使得成型装置内部为真空环境；成型装置还包括绝缘布(膜)3、隔离布(膜)4、碳纤维预浸料5、透气毡6、电极8、导线16、高频脉冲电源10、夹具13、刚性均压板14、温度探头15，所述导线16的一端与电极8连接，另一端穿过真空袋7与高频脉冲电源10正负极相连；

成型步骤如下：

步骤一：材料的裁剪与铺放准备，

剪裁出所需尺寸和数量的碳纤维预浸料5、尺寸大于碳纤维预浸料5的绝缘布(膜)3、隔离布(膜)、4透气毡，所述碳纤维预浸料5为各类碳纤维增强热固性树脂预浸料、各类碳纤维增强热塑性树脂预浸料、干碳纤维和树脂片材或者胶膜；

步骤二：材料铺放，

从所述刚性模具1表面向上依次铺放绝缘布(膜)3、隔离布(膜)4、碳纤维预浸料5、电极8，并在电极8上侧再次自下而上放置隔离布(膜)4、透气毡6，形成碳纤维复合材料组合单元17；所述电极8放置在碳纤维预浸料5长度方向的两端；

步骤三：电路连接及辅助设备安放，

在碳纤维复合材料组合单元17上提供均匀的辅助压力，电极8处采用夹具13配合刚性均压板14提供压紧力，减小电极8与碳纤维复合材料组合单元17之间的接触电阻，并在碳纤维复合材料组合单元17正上方放置温度探头15辅助温度测量；

步骤四：输入电参数加热固化，

高频脉冲电源10中设置初始电流频率和电流大小，根据多层碳纤维预浸料5固化温度曲线要求，结合温度探头16测量的温度进行电流大小或者频率的调节，且优先调高脉冲的频率使多层碳纤维预浸料5温度逐渐上升，过程中在多层碳纤维预浸料5的温度达到合适的时候进行保温；

步骤五：卸载与拆模，

多层碳纤维预浸料5固化完成后，将高频脉冲电源10参数归零后关闭，待自然冷却至室温后，再关闭真空泵11，取下夹具13，取出碳纤维复合材料组合单元17，将多层碳纤维预浸料5与电极8接触部分切割掉，得到最终的碳纤维复合材料。

进一步，所述电极8的宽度为10～30mm。

进一步，所述刚性模具为耐热玻璃、石英石等石材质板、铝板钢板刚度较大的金属板。

进一步，当刚性模具采用非金属材料时，可不用铺设绝缘层。

进一步，所述透气毡是耐高温聚酯纤维材料，可在复合材料上层形成透气层，防止真空密封时出现假真空状态。

进一步，所述真空泵为能提供不小于0.09Mpa负压的设备。

进一步，所述导线应为截面积大于60mm

进一步，所述温度探头所能测温范围应不小于0℃-400℃，且测量区域至少覆盖整个碳纤维复合材料组合单元17。

进一步，高频脉冲电流形式可以是正脉冲、负脉冲、双向脉冲，脉冲频率应连续可调，最高脉冲频率不低于100KHz，脉冲电流大小从零开始连续可调，最大电流不低于200A。

本申请实施例提供的脉冲电流固化碳纤维复合材料的成型方法至少具有以下有益效果：

(1)更快的温度响应速度，由于高频电流产生的趋肤效应，使得电流主要在碳纤维表面流动，同样的电流大小情况下，高频电流在碳纤维表面的电流密度远大于直流电流在碳纤维表面的电流密度，因此在碳纤维表面产生更高的温度，材料升温更快，固化周期更短，固化效率更高。

(2)更低的固化电流，由于高频电流产生的趋肤效应，使得碳纤维材料的有效电阻增大，根据焦耳热公式Q＝I

(3)更好的碳纤维-树脂界面质量，由上述(1)和(2)中可以得到更短的固化周期和更低的固化电流，使得电流刻蚀作用的影响程度降低，同时，由于高频电流产生的趋肤效应，电流的刻蚀作用主要发生在碳纤维表面，在碳纤维表面形成刻痕或者凹槽，这些凹槽和刻痕的存在，增大了碳纤维的表面积，即增大了碳纤维与树脂之间的接触面积，使得碳纤维-树脂界面层质量更好。

附图说明

图1为本申请中碳纤维复合材料组合单元的结构示意图。

图2是本申请中整个固化装置组成及连接示意图。

图3是本申请中一种碳纤维复合材料固化温度工艺曲线图。

图4是电源参数设置的基本流程图。

图中标号

1.刚性模具；2.密封胶；3.绝缘布(膜)；4.隔离布(膜)；5.碳纤维预浸料；6.透气毡；7.真空袋；8.电极；9.抽真空软管；10.高频脉冲电源；11.真空泵；12.抽真空软管；13.夹具；14.刚性均压板；15.温度探头；16.导线；17.碳纤维复合材料组合单元。

具体实施方式

以下，基于优选的实施方式并参照附图对本申请进行进一步说明。

此外，为了方便理解，放大(厚)或者缩小(薄)了图纸上的各种构件，但这种做法不是为了限制本申请的保护范围。

单数形式的词汇也包括复数含义，反之亦然。

在本申请实施例中的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中，为了区分不同的单元，本说明书上用了第一、第二等词汇，但这些不会受到制造的顺序限制，也不能理解为指示或暗示相对重要性，其在申请的详细说明与权利要求书上，其名称可能会不同。

本说明书中词汇是为了说明本申请的实施例而使用的，但不是试图要限制本申请。还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的技术人员而言，可以具体理解上述属于在本申请中的具体含义。

在碳纤维复合材料延纤维长度方向的两端分别设置导电性良好的金属材料作为电极，脉冲电源通过导线与电极相连，提供频率，峰值可控的脉冲电流，在电流的热效应作用下碳纤维中产生焦耳热，通过调整平均电流大小进行温度控制，同时通过调整脉冲电流的频率大小改变趋肤效应的趋肤深度，使碳纤维的有效电阻改变，进而协同控制材料温度，在碳纤维复合材料上外加均匀压力辅助条件下，根据复合材料固化温度要求进行碳纤维复合材料的固化成型。

高频脉冲电流由于在极短的时间内从最低电流(或者0)加到最高电流，因此会加强电流通过导体时的趋肤效应，使绝大部分电流从导体表面经过，而内部电流极小，使得电流刻蚀作用主要发生在碳纤维的表面，此时在碳纤维上产生的刻痕会增加碳纤维与树脂的接触面，提高界面浸渍能力，有利于提高树脂与碳纤维的协同作用。除此之外，高频脉冲电流产生的趋肤效应还会使碳纤维的有效电阻增大，使得将同样的材料加热至固化温度所需的电流减小。

本申请的脉冲电流固化碳纤维复合材料的成型方法步骤如下：

步骤一：材料的裁剪与铺放准备，

成型过程中包括成型装置，所述成型装置包括表面平整的刚性模具1及将刚性模具密封包裹的真空袋7和抽真空软管9，真空袋7和抽真空软管9使得成型装置内部为真空环境；

剪裁出所需尺寸和数量的碳纤维预浸料5、尺寸大于碳纤维复合材料的绝缘布(膜)3、隔离布(膜)、4透气毡，切割两个长度大于碳纤维预浸料5宽度的导电性良好的金属材料作为电极8，所述电极8的宽度为10～30mm。

表面平整的刚性模具可以保证成型后的复合材料质量；所述刚性模具可以是耐热玻璃、石英石等石材质板、铝板钢板等刚度较大的金属板，当选择金属板做模具时，金属板应有较好的导热性，且厚度不易太厚，以表面加热至固化温度时不发生较大的温度变形为准。

所述绝缘布(膜)可以是特铁氟龙类耐高温绝缘材料，耐高温程度不能低于碳纤维复合材料固化所需最高温度。当模具采用非金属材料时，可不用铺设绝缘层。

所述隔离布(膜)可以是高强聚酯纤维，PET氟素离型材料，特铁氟龙材料等隔离和脱模的耐高温材料，耐高温程度不能低于碳纤维复合材料固化所需最高温度。

所述碳纤维复合材料可以是各类碳纤维增强热固性树脂预浸料、各类碳纤维增强热塑性树脂预浸料、干碳纤维和树脂片材或者胶膜。

所述透气毡可以是耐高温聚酯纤维材料，主要功能应为为在复合材料上层形成透气层，防止真空密封时出现假真空状态，耐高温程度不能低于碳纤维复合材料固化所需最高温度。

所述电极材料应为铝、银、铜等导电性良好的金属材料，可采用片状或者具有一定厚度的条状，为防止产生不均匀的接触电阻应保证电极材料表面平整。

步骤二：材料铺放，

从所述刚性模具1表面向上依次铺放绝缘布(膜)3、隔离布(膜)4、碳纤维预浸料5、电极8，并在电极8上侧再次自下而上放置隔离布(膜)4、透气毡6，形成碳纤维复合材料组合单元17；

通过导线16与两端电极8相连并将导线16引出真空袋7外，抽真空软管9一段伸进真空袋7内，抽真空软管9的另一端与真空袋7外的真空泵11连接，并采用密封胶2将真空袋7内的材料密封在所述刚性模具1上。

所述电极8放置在碳纤维预浸料5长度方向的两端；

所述导线应为截面积大于60mm

所述真空泵为能提供不小于0.09Mpa负压的设备。

步骤三：电路连接及辅助设备安放，

将从电极8引出的导线16与高频脉冲电源10正负极相连，在碳纤维复合材料组合单元17上提供均匀的辅助压力，电极8处采用夹具13配合刚性均压板14提供压紧力，减小电极8与碳纤维复合材料组合单元17之间的接触电阻，并在碳纤维复合材料组合单元17正上方放置温度探头15辅助温度测量。

所述温度探头所能测温范围应不小于0-400℃，且测量区域至少覆盖整个碳纤维复合材料组合单元17。

步骤四：输入电参数加热固化，

高频脉冲电源10中设置初始电流频率和电流大小，根据多层碳纤维预浸料5固化温度曲线要求，结合温度探头16测量的温度进行电流大小或者频率的调节，

为保证趋肤效应带来的有利影响，应优先调高脉冲的频率使复合材料温度逐渐上升。

所述高频脉冲电流形式可以是正脉冲、负脉冲、双向脉冲，脉冲频率应连续可调，最高脉冲频率不低于100KHz且不设上限，脉冲电流大小应从零开始连续可调，最大电流不低于200A且不设上限。

步骤五：卸载与拆模，

多层碳纤维预浸料5固化完成后，将高频脉冲电源10参数归零后关闭，待自然冷却至室温后，再关闭真空泵11，取下夹具13，取出碳纤维复合材料组合单元17，将多层碳纤维预浸料5与电极8接触部分切割掉，得到最终的碳纤维复合材料。

以下通过具体实施例对本发明进一步解释。

具体实施方式一：

本实施例所用碳纤维预浸料为单向T700碳纤维/环氧树脂预浸料，材料尺寸为长240mm*宽100mm*0.125mm*8层，其中碳纤维体积分数为0.65，该复合材料的固化温度工艺要求在80℃保温40min、在130℃保温40min。

所选用刚性模具为尺寸为长300mm宽200mm厚2mm的1060铝板，绝缘膜采用的是尺寸为长260mm宽150mm厚1mm的特铁氟龙膜，耐热极限为260℃，隔离布采用的是尺寸为长250mm宽150mm厚1mm高强聚酯纤维布，耐热极限为150℃，透气毡为尺寸为长260mm宽150mm厚2mm的PP无纺布，耐热极限为150℃，电极材料为两条宽10mm厚3mm长120mm的铜条，导线采用国标软丝铜线，截面积为70mm

具体步骤如下：

步骤一：材料的裁剪与铺放准备，

将尺寸为长300mm*200mm*2mm的铝板表面擦拭干净，剪裁出8份长240mm*宽100mm*0.125mm的碳纤维/环氧树脂预浸料、尺寸为长260mm宽150mm厚1mm的绝缘膜、尺寸为长250mm宽150mm厚1mm隔离布、尺寸为长260mm宽150mm厚2mm透气毡，和尺寸为400mm*300mm的真空袋；切割两个宽10mm厚3mm长120mm的铜条作为电极。

步骤二：材料铺放，

从刚性模具1表面向上依次铺放绝缘布(膜)3、隔离布(膜)4、8层碳纤维预浸料5、电极8(放置在碳纤维预浸料长度方向的两端)、隔离布4、透气毡6形成碳纤维复合材料组合单元17，通过导线16与两端电极8相连并将导线16引出真空袋7外，抽真空软管9一段伸进真空袋7内，抽真空软管9的另一端与真空袋7外的真空泵11连接，并采用密封胶2将真空袋7内的材料密封在所述刚性模具1上。

步骤三：电路连接及辅助设备安放，

将从电极8引出的导线16与高频脉冲电源10正负极相连，抽真空软管另一端与真空泵11相连，在材料上施加0.095MPa的均匀压力，电极8处采用夹具13配合刚性均压板14提供压紧力，减小电极与碳纤维预浸料5之间的接触电阻，并在碳纤维预浸料5正上方20cm处放置温度探头15辅助温度测量。

步骤四：输入电参数加热固化，

电流频率设置为50KHz，电流设置为10A,为保证趋肤效应带来的有利影响，优先调高脉冲的频率，根据碳纤维预浸料5固化温度工艺要求，将电流频率每分钟增大20KHz,碳纤维预浸料5温度逐渐上升，通过温度探头观测到电流频率调节至上限200KHz时碳纤维预浸料5温度达到64℃，此时调节电流大小，电流从10A开始每分钟增大2A，电流大小为16A时碳纤维预浸料5温度到达80℃附近，保温40分钟，然后继续调节电流从16A开始每分钟增大1A，最终参数在28A200KHz时碳纤维预浸料5温度稳定在130℃，然后保温40分钟。

步骤五：卸载与拆模，

多层碳纤维预浸料5固化完成后，将高频脉冲电源10参数归零后关闭，待自然冷却至室温后，再关闭真空泵11，取下夹具13，取出碳纤维复合材料组合单元17，将多层碳纤维预浸料5与电极8接触部分切割掉，得到最终的碳纤维复合材料。

本实施例所述自然冷却降温速率为4℃/min。

本实施例所述真空泵为电动真空泵，极限真空度为-0.095MPa。

本实施例所述温度探头为红外成像测温器，测温范围为0-400℃，所放置高度可以观测到碳纤维预浸料全局范围内的温度分布情况。

本实施例所述高频脉冲电源可提供0-10000A脉冲电流，输出频率为0-200KHz可调，输出占空比0-100％可调，脉冲形式为单向脉冲或双向脉冲可调。

具体实施方式二：

本实施例所用碳纤维预浸料5为双向T300碳纤维/环氧树脂预浸料，材料尺寸为长200mm*宽150mm*0.25mm*8层，其中碳纤维体积分数为0.68，该碳纤维预浸料5的固化温度工艺要求在180℃保温150min。所选用刚性模具为尺寸为长400mm宽300mm厚5mm的钢化玻璃，因为钢化玻璃表面绝缘，故不需要绝缘布，隔离膜采用的是尺寸为长250mm宽200mm厚0.1mmETFE材质隔离膜，耐热极限为230℃，透气毡为尺寸为长250mm宽200mm厚1mm的耐高温聚酯纤维材料无纺布，耐热极限为200℃，电极材料为两条宽20mm厚0.5mm长140mm的铜箔，导线采用国标软丝铜线，截面积为70mm

具体步骤如下：

步骤1：材料的裁剪与铺放准备，

将尺寸为长400mm宽300mm厚5mm的钢化玻璃表面擦拭干净，剪裁出8份长200mm*宽150mm*0.25mm的碳纤维/环氧树脂预浸料、尺寸为长250mm宽200mm厚0.1mmETFE材质隔离膜、尺寸为长250mm宽200mm厚1mm的透气毡，和尺寸为500mm*400mm的真空袋；取两个宽20mm厚0.5mm长140mm的铜箔作为电极材料。

步骤2：材料铺放，

从刚性模具1表面向上依次铺放隔离布(膜)4、8层碳纤维预浸料5、电极8(放置在碳纤维预浸料长度方向的两端)、隔离布4、透气毡6形成碳纤维复合材料组合单元17，通过导线16与两端电极8相连并将导线16引出真空袋7外，抽真空软管9一段伸进真空袋7内，抽真空软管9的另一端与真空袋7外的真空泵11连接，并采用密封胶2将真空袋7内的材料密封在所述刚性模具1上。

步骤3：电路连接及辅助设备安放，

将从电极引出的导线与高频脉冲电源正负极相连，抽真空软管另一端与真空泵相连，在材料上施加0.095MPa的均匀压力，电极处采用夹具配合刚性均压板提供压紧力，减小电极与碳纤维预浸料5之间的接触电阻，并在碳纤维预浸料5正上方20cm处放置温度探头辅助温度测量。

步骤4：输入电参数加热固化，

电流频率设置为50KHz，电流设置为10A,为保证趋肤效应带来的有利影响，优先调高脉冲的频率，根据碳纤维预浸料5固化温度工艺要求，将电流频率每分钟增大20KHz,碳纤维预浸料5温度逐渐上升，通过温度探头观测到电流频率调节至上限300KHz时碳纤维预浸料5温度达到58℃，此时调节电流大小，电流从10A开始每分钟增大2A，电流大小为35A时碳纤维预浸料5温度到达180℃附近，保温150分钟。

步骤5；卸载与拆模，

多层碳纤维预浸料5固化完成后，将高频脉冲电源10参数归零后关闭，待自然冷却至室温后，再关闭真空泵11，取下夹具13，取出碳纤维复合材料组合单元17，将多层碳纤维预浸料5与电极8接触部分切割掉，得到最终的碳纤维复合材料。

本实施例所述自然冷却降温速率为4℃/min。

本实施例所述真空泵为电动真空泵，极限真空度为-0.095MPa。

本实施例所述温度探头为红外成像测温器，测温范围为0-400℃，所放置高度可以观测到碳纤维预浸料全局范围内的温度分布情况。

本实施例所述高频脉冲电源可提供0-10000A脉冲电流，输出频率为0-300KHz可调，输出占空比0-100％可调，脉冲形式为单向脉冲或双向脉冲可调。

具体实施方式三：

本实施例所用碳纤维预浸料为单向T300碳纤维/聚丙烯预浸料，材料尺寸为长350mm*宽300mm*0.25mm*8层，其中碳纤维体积分数为0.60，该碳纤维预浸料的固化温度工艺要求在150℃保温30min。所选用刚性模具为尺寸为长400mm宽400mm厚10mm的石英板，因为石英板表面绝缘，故不需要绝缘布，隔离膜采用的是尺寸为长370mm宽340mm厚0.1mmTPX材质隔离膜，耐热极限为180℃，透气毡为尺寸为长380mm宽350mm厚1mm的耐高温聚酯纤维材料无纺布，耐热极限为200℃，电极材料为两条宽20mm厚0.5mm长340mm的紫铜箔，导线采用国标软丝铜线，截面积为70mm

具体步骤如下：

步骤1：材料的裁剪与铺放准备，

将尺寸为长400mm宽400mm厚10mm的石英板表面擦拭干净，剪裁出8份长350mm*宽300mm*0.25mm的碳纤维/聚丙烯预浸料、尺寸为长370mm宽340mm厚0.1mmTPX材质隔离膜、尺寸为长380mm宽350mm厚1mm的透气毡，和尺寸为500mm*500mm的真空袋；取两个宽20mm厚0.5mm长340mm的紫铜箔作为电极材料。

步骤2：材料铺放，

从刚性模具1表面向上依次铺放隔离布(膜)4、8层碳纤维预浸料5、电极8(放置在碳纤维预浸料长度方向的两端)、隔离布4、透气毡6形成碳纤维复合材料组合单元17，通过导线16与两端电极8相连并将导线16引出真空袋7外，抽真空软管9一段伸进真空袋7内，抽真空软管9的另一端与真空袋7外的真空泵11连接，并采用密封胶2将真空袋7内的材料密封在所述刚性模具1上。

步骤3：电路连接及辅助设备安放，

将从电极8引出的导线16与高频脉冲电源10正负极相连，抽真空软管另一端与真空泵11相连，在材料上施加0.095MPa的均匀压力，电极8处采用夹具13配合刚性均压板14提供压紧力，减小电极与碳纤维预浸料5之间的接触电阻，并在碳纤维预浸料5正上方20cm处放置温度探头15辅助温度测量。

步骤4：输入电参数加热固化，

电流频率设置为50KHz，电流设置为20A,为保证趋肤效应带来的有利影响，优先调高脉冲的频率，根据碳纤维预浸料5固化温度工艺要求，将电流频率每分钟增大20KHz,碳纤维预浸料5温度逐渐上升，通过温度探头观测到电流频率调节至上限200KHz时碳纤维预浸料5温度达到62℃，此时调节电流大小，电流从20A开始每分钟增大3A，电流大小为54A时碳纤维预浸料5温度到达150℃附近，保温60分钟。

步骤5；卸载与拆模，

多层碳纤维预浸料5固化完成后，将高频脉冲电源10参数归零后关闭，待自然冷却至室温后，再关闭真空泵11，取下夹具13，取出碳纤维复合材料组合单元17，将多层碳纤维预浸料5与电极8接触部分切割掉，得到最终的碳纤维复合材料。

本实施例所述自然冷却降温速率为4℃/min。

本实施例所述真空泵为电动真空泵，极限真空度为-0.095MPa。

本实施例所述温度探头为红外成像测温器，测温范围为0-400℃，所放置高度可以观测到碳纤维预浸料全局范围内的温度分布情况。

本实施例所述高频脉冲电源可提供0-10000A脉冲电流，输出频率为0-200KHz可调，输出占空比0-100％可调，脉冲形式为单向脉冲或双向脉冲可调。

具体实施方式四：

本实施例所用碳纤维预浸料为单向T800碳纤维/聚酰胺预浸料，材料尺寸为长80mm*宽50mm*0.125mm*8层，其中碳纤维体积分数为0.68，该复合材料的固化温度工艺要求在220℃保温10min。所选用刚性模具为尺寸为长200mm宽200mm厚2mm的1060铝板，绝缘膜采用的是尺寸为长150mm宽150mm厚0.5mm的特铁氟龙膜，耐热极限为260℃，隔离膜采用的是尺寸为长370mm宽340mm厚0.1mmFEP材质隔离膜，耐热极限为,260℃，透气毡为尺寸为长380mm宽350mm厚1mm的耐高温聚酯纤维材料无纺布，耐热极限为320℃，电极材料为两条宽10mm厚2mm长80mm的紫铜条，导线采用国标软丝铜线，截面积为70mm

具体步骤如下：

步骤1：材料的裁剪与铺放准备，

将尺寸为长200mm宽200mm厚2mm的铝板表面擦拭干净，剪裁出8份长80mm*宽50mm*0.125mm的碳纤维/聚酰胺预浸料、尺寸为长150mm宽150mm厚0.5mm的特铁氟龙膜、尺寸为长370mm宽340mm厚0.1mmFEP隔离布、尺寸为长380mm宽350mm厚1mm的透气毡，和尺寸为240mm*240mm的真空袋；切割两条宽10mm厚2mm长80mm的紫铜条作为电极材料。

步骤2：材料铺放，

从刚性模具1表面向上依次铺放绝缘布(膜)3、隔离布(膜)4、8层碳纤维预浸料5、电极8(放置在碳纤维预浸料长度方向的两端)、隔离布4、透气毡6形成碳纤维复合材料组合单元17，通过导线16与两端电极8相连并将导线16引出真空袋7外，抽真空软管9一段伸进真空袋7内，抽真空软管9的另一端与真空袋7外的真空泵11连接，并采用密封胶2将真空袋7内的材料密封在所述刚性模具1上。

步骤3：电路连接及辅助设备安放，

将从电极8引出的导线16与高频脉冲电源10正负极相连，抽真空软管另一端与真空泵11相连，在材料上施加0.095MPa的均匀压力，电极8处采用夹具13配合刚性均压板14提供压紧力，减小电极与碳纤维预浸料5之间的接触电阻，并在碳纤维预浸料5正上方20cm处放置温度探头15辅助温度测量。

步骤4：输入电参数加热固化，

电流频率设置为40KHz，电流设置为8A，为保证趋肤效应带来的有利影响，优先调高脉冲的频率，根据碳纤维预浸料5固化温度工艺要求，将电流频率每分钟增大10KHz,碳纤维预浸料5温度逐渐上升，通过温度探头观测到电流频率调节至上限100KHz时碳纤维预浸料5温度达到48℃，此时调节电流大小，电流从8A开始每分钟增大2A，电流大小为48A时碳纤维预浸料5温度到达220℃附近，保温10分钟。

步骤5；卸载与拆模，

多层碳纤维预浸料5固化完成后，将高频脉冲电源10参数归零后关闭，待自然冷却至室温后，再关闭真空泵11，取下夹具13，取出碳纤维复合材料组合单元17，将多层碳纤维预浸料5与电极8接触部分切割掉，得到最终的碳纤维复合材料。

本实施例所述自然冷却降温速率为4℃/min。

本实施例所述真空泵为电动真空泵，极限真空度为-0.095MPa。

本实施例所述温度探头为红外成像测温器，测温范围为0-400℃，所放置高度可以观测到碳纤维预浸料全局范围内的温度分布情况。

本实施例所述高频脉冲电源可提供0-10000A脉冲电流，输出频率为0-100KHz可调，输出占空比0-100％可调，脉冲形式为单向脉冲或双向脉冲可调。

以上对本申请的具体实施方式作了详细介绍，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也属于本申请权利要求的保护范围。