ZnO纳米棒/碳布多尺度增强酚醛树脂复合材料的制备与性能研究

采用新颖的水热电泳法在碳布表面生长ZnO纳米棒,制备出ZnO纳米棒/碳布多尺度增强体,与传统水热法相比,有效地缩短了ZnO纳米棒的生长时间。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)对ZnO纳米棒/碳布多尺度增强体的结构特征、微观形貌进行表征。探索了不同电泳时间(15、30、45、60min)对碳布增强复合材料的湿式摩擦性能和拉伸性能的影响规律。结果表明,ZnO纳米棒/碳布多尺度增强体有效提高了复合材料的摩擦磨损性能和拉伸性能,归因于多尺度增强体与树脂基体之间形成良好的界面结合。当电泳30min时,复合材料表现出最高且稳定的摩擦系数,与原始碳布复合材料相比磨损率降低了55.40%。复合材料的拉伸强度为133.74MPa,与原始复合材料相比提高了30.10%。因此,水热电泳法在制备碳布多尺度增强的复合材料方面具有广阔的应用前景。     

碳化硅纤维增强铝复合材料疲劳性能及疲劳破坏机理研究

介绍了SiC/Al复合材料单向板和正交板试样的拉—拉疲劳特性和疲劳破坏机理研究结果。研究结果表明,SiC/Al板试样拉—拉循环5×10~4次后,其剩余静拉伸强度系数超过0.87,随着循环应力水平的提高,材料的剩余静拉伸强度几乎没有变化,但声发射信号的起始峰值向应变增大方向移动;疲劳将导致复合材料表面产生温升,通过测量材料表面温度的变化,可以提前预告SiC/Al复合材料的疲劳破坏。     

碳-芳纶混杂正交三向复合材料疲劳性能实验研究

采用三维机织工艺结合树脂传递模塑(RTM)技术制备了两种碳-芳纶混杂正交三向复合材料,即z向纱均采用芳纶纤维,经纬纱分别为炭纤维和经纬纱间隔排列炭纤维和芳纶纤维的混杂正交三向复合材料,以恒定应力幅值、应力比和频率,开展了复合材料经向拉伸疲劳性能试验,通过与炭纤维复合材料的对比,分析了碳-芳纶混杂方式对复合材料拉伸疲劳性能(疲劳寿命、疲劳破坏特征和疲劳后强度/刚度)的影响。当z向纱选用芳纶纤维,面内经纬纱为炭纤维的混杂复合材料经向拉伸疲劳寿命表现出正混杂效应;当进一步混入芳纶纤维,面内经纬纱为炭纤维和芳纶纤维间隔排列正交三向复合材料疲劳寿命表现为负混杂效应,对疲劳刚度损失有一定的抑制作用。可见,炭纤维正交三向复合材料中引入芳纶纤维,对其复合材料拉伸疲劳性能有重要影响,通过设计纤维混杂方式和混杂比例可进一步提高复合材料疲劳性能。     

基于碳/碳化硅复合材料的研究与应用

对采用碳化硅作为基体,碳纤维编织体作为复合增强材料的碳/碳化硅复合材料的性能进行了研究与验证。结果表明,该复合材料在常温下,弯曲强度大于350MPa,拉伸强度为190MPa,具有较好的抗氧化性。静力学环境下,产品的安全系数可达到3.7;固体发动机尾焰烧蚀条件下,质量损失率3%;电弧风洞烧蚀环境中,质量损失率0.3%,几乎零烧蚀。     

混杂纤维复合材料受拉构件的最优混杂比研究

基于复合材料力学中的复合定律和断裂应变破坏准则,讨论了混杂纤维复合材料的断裂特性,得到了以纤维层拉伸强度和拉伸模量表示的两种纤维混杂复合材料受拉构件的临界混杂比和拉伸强度;并讨论了最优混杂比的选取方法。算例表明,文中给出的最优混杂比的确定,就是一种满应力的优化设计,它可用于固体火箭发动机混杂纤维缠绕壳体的初步设计。     

可用于先进复合材料的一种中温固化环氧树脂

本文评价了一种可用于纤维缠绕先进复合材料的,以聚醚三胺进行固化的双酚F 环氧树脂。该树脂系统具有低粘度,长使用期,并能在中温下进行固化。使用这种树脂制造的复合材料,未发现明显的纤维微皱摺或分层现象,这意味着介于纤维和基体之间不同的热膨胀系数已不成为一个问题。该树脂系统浇注体典型力学性能(拉伸、压缩和剪切)已测得。拉伸:最大应力75.8兆帕(Mpa),最大应力下的应变为4.2%,模量为3171兆帕,断裂应力为71兆帕,断裂应变为5.8%。压缩:最大应力为87兆帕,最大应力下的应变为4.7%,模量为3150兆帕。剪切:断裂应力为52.2兆帕,冲击强度为32.6牛顿米/米。     

LD10锻铝合金超塑性力学特性研究

超塑性拉伸试验表明,经超塑性预处理的棒状试样在经460℃、应变速率ε为3.33×10~(-3)S~(-1)条件下拉伸时获得延伸率δ为357％,流动应力口为20MPa。经超塑性预处理的板状试样在经460℃、δ为5×10~(-3)S~(-1)条件下拉伸时获延伸率δ为820％,流动应力口σ为48MPa。 试验证明,超塑性材料拉伸时的流动应力小于经过良好退火材料拉伸时的流动应力,在翼身较薄的铝合金翼片超塑性等温模锻时降低了设备吨位。     

基于柔性传感器的固体火箭发动机界面应力监测

为实现对固体火箭发动机装药结构试件界面应力的实时原位监测,提出了一种基于柔性传感器的界面应力测试方法,分别将柔性压阻传感器与柔性电容传感器预先埋入装药结构试件界面中,通过拉伸机进行扯离实验和剪切实验。结合NI虚拟仪器系统和Lab VIEW图形化软件搭建装药结构界面应力监测系统,在试件扯离和剪切过程中通过对传感器的输出电阻和电容的实时监测以研究装药结构试件的界面应力变化情况。实验结果表明,随着扯离和剪切实验进行,柔性压阻传感器输出电阻由374.7Ω增大至3705Ω,正应力大小由0.408 5 MPa减小至0.029 7 MPa;柔性电容传感器输出电容由298 p F减小至296.7 p F。验证了嵌入式柔性传感器监测和表征装药结构试件界面应力的可行性以及装药结构界面应力监测系统的可靠性。     

多向Sepcard碳—碳复合材料的力学分析进展

等温有限元模型业已取得良好进展,它首次用于4向(4D)碳—碳材料的热结构分析,并推广用于其它多向(nD)复合材料。从本质上讲,复合材料各向异性和非弹性性质的预估,要由各向同性的弹塑性材料(基体加界面)和弹性正交材料(均匀化杆组成的网络)叠加求得。加上模型的热塑性能使之能更好地描述热试车过程中 nD 整体喉衬入口段(ITE)的真实状态,尤其是,用经典弹性和轴对称热结构分析,可能大大低估了应力。另一方面表明,由4D 碳—碳复合材料试验研究得到的复合结构的基本性质可用于由同样成分制作的其它nD 织物结构。这样,无需用复合材料的具体特性,就可以预估出一个6D 碳—碳环的性质。     

铝合金Ly12超塑等温变形时力学行为的研究

本文研究了供应状态铝合金Ly_(12)软化处理工艺及其超塑等温镦粗和拉伸变形时的力学行为。研究结果表明,供应状态Ly_(12)经软化处理后,变形抗力能降低20～30％。软化处理后变形工艺参数是:变形温度均420～440℃;应变速率为5×10~(-3)/s;当流动应力在15MPa之前,不同温度下,一分钟内的应变量都不大,当流动应力大于20MPa之后,提高变形温度,应变量随时间的延长增加很快。为复杂薄腹板筋型件的超塑等温模锻提供了可参考的工艺参数。