复合材料常用增强纤维的X射线显微结构分析

前言纤维种类很多,通常用于制作复合材料的有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维以及各种有机合成纤维等。纤维与一般金属材料不同,它有独特的组织结构。目前高级复合材料用的增强纤维,     

编织方法对玄武岩纤维增强树脂基复合材料力学性能的影响

纤维织物的编织方法对纤维增强的树脂基复合材料的力学性能有很大的影响。制备了平纹和斜纹的玄武岩纤维增强环氧树脂基复合材料,通过三点弯曲和拉伸试验机检测了弯曲性能和拉伸性能,并结合断面形貌观察,研究了其断裂机制。两种编织方式(平纹和斜纹)的玄武岩纤维对环氧树脂基复合材料影响的研究结果表明,斜纹纤维复合材料具有更优异的力学性能,其弯曲强度是平纹纤维复合材料的2倍以上,抗拉强度也优于平纹织物。在弯曲过程中,平纹纤维复合材料承受最大载荷后缓慢断裂,而斜纹纤维复合材料则很快发生断裂。断口形貌显示,平纹纤维复合材料断口区域的纤维拉出较长,且纤维之间的树脂已经剥离且消失,而斜纹纤维复合材料断口区域的纤维拉出较短,且纤维之间仍有部分树脂存在,这说明斜纹纤维复合材料具有更强的纤维—基体结合力。     

纤维缠绕唤醒沉睡的巨人

美国三十多年来,已将新的高比强度的纤维用在纤维缠绕的导弹壳体上。近半个世纪,纤维的比强度几乎每十年都要发生几次重大的改进,从E玻璃纤维、S玻璃纤维到石墨纤维,然后是凯芙拉纤维和现在试验中的拉伸强度接近5.52GPa(800千磅/英寸~2)的IM-X系列石墨纤维。有些石墨纤维厂家预计,到下一个十     

预测平纹编织C/SiC复合材料等效导热系数的三维纤维随机模型

提出了一种能够刻画平纹编织C/SiC复合材料编织结构的三维纤维随机模型,探讨了微观结构影响宏观等效导热系数的机理。采用蒙特卡罗法模拟纤维位置的随机分布,用有限元法计算等效导热系数,通过数理统计方法分析在不同纤维体积分数下等效导热系数的随机分布规律;并且比较了相同纤维体积分数下,纤维随机模型平均等效导热系数与纤维周期排列模型等效导热系数的差别。结果表明:在不同体积分数下,纤维位置随机等效导热系数都呈高斯分布;纤维随机模型中纤维会出现聚集现象,形成局部“导热热障”,所以纤维随机模型平均等效导热系数小于纤维周期排列模型,这种差异在中等纤维体积分数下最明显。      

耐高温连续碳化硅纤维的性能探讨及应用

通过比较碳纤维与SiC纤维的性能特点,介绍了连续SiC纤维的制备路径和国内外连续SiC纤维的发展进程,通过跟踪国外SiC纤维的应用,指出国产SiC纤维的应用牵引是发展的源动力。     

用聚碳硅烷与聚丙烯共混纤维烧成碳化硅纤维

本文对由聚碳硅烷和聚丙烯共混纤维作先躯体制备碳化硅纤维进作了研究。在高温烧成时,共混纤维中的聚丙烯大量挥发,给所得碳化硅纤维的结构和性能造成较大影响,影响的大小取决于共混纤维中聚丙烯的含量和结构。共混纤维的强度明显高于未共混的,可见用适当的物质共混可能是制备连续碳化硅纤维的途径之一。     

用X射线衍射仪测量复合材料的纤维体积系数

目前确认纤维体积系数在确定纤维增强复合材料机械的、电的、热的和三维函数特性方面起很大的作用。纤维体积系数最常用的测量方法是燃烧法。就是切取一小块复合材料并称其重量,然后放入温度约500℃左右的炉子内,使树脂烧尽。称量剩余物(即纤维含量)的重量便可知纤维重量系数。纤维重量系数换成纤维体积系数采用下述公     

复合材料结构中的纤维路径及连续纤维的均布性

本课题基于对复合材料结构中某一组合单元在指定方向上应具有最大承载能力的要求,提出了纤维路径的概念,并由每层纤维并行排列、连续纤维均布性、纤维面密度值固定的规定,引申出每层纤维的连续性和连续纤维均布性指标,提出了最大铺叠宽度和最小铺叠宽度的工艺参数,并针对一些典型曲面的纤维路径提出了铺叠工艺的实施方法。     

氧化聚丙烯腈纤维径向异质光学显微分析

为检测整束氧化聚丙烯腈纤维径向异质结构发育情况,迫切需要开发一种评价聚丙烯腈纤维是否均质氧化的检测方法。本文通过树脂包埋和研磨抛光制备用于光学分析的纤维试样,应用光学显微方法对比分析了两种类型氧化聚丙烯腈纤维径向异质结构演变过程,提出了氧化聚丙烯腈纤维径向异质结构演变模型。结果表明,TG300氧化聚丙烯腈纤维呈典型的径向异质结构,TG800氧化聚丙烯腈纤维径向异质结构不明显。随着氧化反应进行,纤维直径和碳含量逐渐降低,而氧含量逐渐上升。这说明光学显微分析可以用于氧化聚丙烯腈纤维是否均质氧化评价,可为得到均质氧化聚丙烯腈纤维提供分析检测手段。     

正在研制中的氮化硅/碳化硅纤维增强剂

石墨纤维的应用开创了复合材料技的新纪元。但目前正在研制混合的氮化硅/碳化硅(Si_x N_y C_z)纤维作为另一种新型增强剂,此种纤维可用预处理和热解有机硅聚合物纤维得到,其工艺跟聚丙烯腈或其它有机纤维制成石墨纤维工艺相似。虽然在实验室里用聚碳硅烷和聚碳硅氨烷制得的这种无     

热处理及浆料对Nextel 720纤维强度及其分布的影响

采用两参数Weibull分布,对Nextel 720纤维强度及其分布进行了研究,并采用Kolmogorov非参数检验对其分布进行了检验.采用液相浸渍(硅溶胶、石英浆料和氮化硅浆料)对Nextel 720纤维进行处理,研究其对Nextel 720纤维强度的影响.结果表明,可用两参数Weibull分布表征纤维束强度分布.热处理使纤维强度急剧下降,且强度分散性变大.上浆后800℃处理,纤维束强度较高,Weibull模数高于原始纤维束;1000℃处理后,温度对纤维束的损伤严重,强度较低,但比不上浆相同温度处理纤维束强度高,分散性小.     

复合材料界面的微观力学行为研究单纤维拉出试验

使用一专门设计的模型制作了碳化硅／玻璃复合材料单纤维拉出试样。利用纤维拉曼峰波九偏移一纤维所受应变的近似线性关系,首先测定纤维热残余应变的分布,随后对伸出玻璃基体外的纤维段施加给定的拉伸应变,沿纤维轴向用拉曼光谱术逐点测定基体内外纤维的应变,最后依据力平衡原理将应变分布转换为界面剪切应力沿纤维轴向的分布。结果表明：在给出一实验参数下,界面传递应力长度为０．１８ｍｍ,最大界面剪切应力的位置在ｘ为０．     

纤维金属层板曲面零件成形技术研究

由于具有良好的综合性能,纤维金属层板在航空、航天等领域应用越来越多。但是,成形技术是限制纤维金属层板应用的主要困难之一。对纤维金属层板塑性成形技术进行了综述,分析了纤维金属层板成形性影响因素和成形过程的主要缺陷形式,介绍了国内外纤维金属层板曲面零件的成形技术进展以及近期提出的几种纤维金属层板成形新技术。最后,分析了纤维金属层板塑性成形存在的问题及瓶颈技术。     

科技信息

科技信息ｌ具有金属涂层的新型纤维钻石纤维复合材料公司制造出了一系列新型的纤维，这种纤维的外表覆盖了一层金属，外表面的金属涂层可以是：铜、镍或者是铜镍合金、钻、银、金等。这一系列纤维的内部可以是碳纤维、胺（ａｒａｍｉｄ）纤维、玻璃纤维等。同时，该公司还...     

单向陶瓷基复合材料单轴拉伸强度研究

采用细观力学方法对单向纤维增强陶瓷基复合材料单轴拉伸强度进行研究.采用剪滞模型描述复合材料出现损伤后的细观应力场,结合基体随机开裂模型、断裂力学界面脱黏准则确定基体裂纹间距及界面脱黏长度.当基体裂纹达到饱和后,假设纤维强度服从威布尔分布,完好纤维和断裂纤维承载满足总体载荷承担法则,采用纤维随机失效模型确定继续加载过程中纤维断裂概率及断裂位置,当纤维承载达到最大时,复合材料失效.讨论了基体威布尔模量和特征强度、纤维/基体界面剪应力和界面脱黏能、纤维威布尔模量和特征强度对纤维失效,进而对复合材料拉伸失效强度的影响.与试验数据对比表明:提出的模型是有效的.      

国产Hi-Nicalon型SiC纤维热处理后微观结构及性能演化

为考察国产Hi-Nicalon型SiC纤维在高温下的结构-性能演化规律,对国产Hi-Nicalon型SiC纤维分别在空气和氩气环境下进行了不同温度热处理,并对纤维的微观结构及纤维束丝力学性能演化进行了表征与测试。结果表明,在空气环境下,当超过1 100℃时,国产Hi-Nicalon型SiC纤维束丝强度开始下降,伴随着纤维表面生成SiO_2氧化膜,当温度超过1 200℃时,纤维表面会形成SiO_2氧化膜鼓泡。在氩气环境下1 100～1 500℃时,纤维束丝强度开始发生缓慢劣化。当热处理温度超过1 500℃时纤维束丝强度开始加速劣化,伴随着纤维开始发生β-SiC到α-SiC相变以及SiC晶粒尺寸增大。     

大开孔结构变角度纤维铺层优化设计研究

变角度纤维铺层能有效地增强结构刚度、减小应力集中，在很多领域得到广泛应用。本文对比了分区域设计直纤维铺层和变角度纤维铺层零件结构的优缺点，基于Patran的PCL语言开发出了纤维轨迹主应力法优化程序，以某飞机襟副翼复合材料层压板树脂传递模塑成形（RTM）支臂为例进行了纤维轨迹优化设计，分析了不同变角度纤维铺层数目和迭代次数对设计结果的影响，并和传统的分区域设计直纤维铺层模型进行了对比，得出了变角度纤维铺层能明显改善模型应变和位移的结论，且通过承载能力试验分析对比了分区域设计直纤维铺层和最外两层更换为变角度纤维铺层的RTM支臂的试验结果，得出了变角度纤维铺层能提高结构孔边强度和整体刚度的结论，验证了变角度纤维铺层的可行性及其优点。大开孔结构变角度纤维铺层优化设计对大开孔复合材料结构设计具有重要意义。     

纤维体积分数对等离子喷涂制备B/Al复合材料力学性能的影响

用表面涂覆B4C涂层的B纤维,采用大气等离子喷涂法制备纤维间距为200 μm和160 μm两种连续B纤维增强Al基复合材料预制片,结合真空热压扩散焊制备了纤维均匀分布的B/Al复合材料,探讨了在两种不同纤维间距条件下复合材料组织结构及其中纤维体积分数对B/Al复合材料力学性能的影响.     

空心石英纤维/酚醛树脂复合材料的结构与性能

将石英纤维空心化,并通过模压成型方法制备了空心纤维/酚醛树脂复合材料。结果表明,空心纤维的空腔直径为4～7μm,随着纤维空心度增大(0～0.5),纤维的力学强度提高。在相同的纤维体积分数下,当纤维空心度从0增大到0.5时,复合材料的密度和热导率分别从1.63 g/cm3和0.49 W/(m·K)降低到1.46 g/cm3和0.41 W/(m·K),烧蚀性能保持不变。采用此方法制备的空心纤维/酚醛复合材料同时具有良好的隔热、防热性能。     

纤维稳定缠绕研究

针对复杂型面纤维缠绕可能出现的纤维滑移现象,应用微分几何理论和力学分析方法,研究了纤维缠绕过程中滑移系数与摩擦系数的关系,得到了纤维稳定缠绕的判据;通过试验分析了影响单向预浸料摩擦系数的因素,为复杂型面纤维稳定缠绕奠定了基础.