热塑性树脂基复合材料自动铺带技术

随着热塑性树脂基复合材料在航空航天、汽车及其他领域应用的不断发展,热塑性树脂基复合材料逐渐被认识,并成为复合材料研究开发的重点之一。本研究介绍了国内外热塑性树脂基复合材料的发展现状和趋势,分析了国内外在热塑性树脂基复合材料自动铺带方面的研究现状及其关键技术。     

热塑性树脂基复合材料（C／PI）的初步研究

本文以热塑性非结晶性聚酰亚胺树脂为基体，以Ｔ３００和ＡＳ－４两种碳纤维进行复合增强。探索了制作工艺，对层压复合材料进行力学性能测试，并彩和动态力学方法（ＤＭＡ）深入研究。实验表明，高温成型（４００℃左右）的复合材料应采用耐氧化碳纤维增强，不同升温速率测得的ＤＭＡ图谱不同。当测试条件接近使用条件时可判断的可靠性及使用范围。     

热塑性和热固性复合材料飞机部件的工艺和承载能力的评估

由Ｎｏｒｔｈｒｏｐ公司制造的近３００种先进复合材料部件已经应用于美国空军和美国海军超音速飞机,作为３年空军海军Ｎｏｒｔｈｒｏｐ承载能力评估的一部分。在对先进材料的首次大规模长时间维修评估中,对热塑性和高温热固性复合材料在４８架ＵＳＡＦ和海军Ｆ－５Ｅ战斗机及ＵＳＡＦＴ－３８教练机上的使用性能进行评估。Ｎｏｒｔｈｒｏｐ公司制造了工程—航空电子设备机舱检修门、加油门、进气管检验门和主起落架门。这些门是由ＰＥＥＫ（Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）热塑性复合材料制成的,它比普通复合材料更坚韧…     

C/SiC复合材料在典型模拟环境下高温拉伸性能研究

以先驱体浸渍裂解（PIP）工艺制备的C/SiC复合材料为对象，研究了C/SiC复合材料在典型模拟环境下的高温拉伸性能，首次获得了约3 000 s时间不同变状态条件下材料的高温拉伸性能数据，探讨了不同条件下C/SiC复合材料高温承载行为及其变化规律。研究结果表明，C/SiC复合材料经历约3 000 s复杂阶梯热环境后拉伸强度仍保持60%左右；经历大温度梯度热震后，C/SiC复合材料的高温拉伸性能保持率反而提高，最高保持率超过80%；热震温差越大，热震后保温时间越长，对材料的高温拉伸性能保持和提高越有利。     

热塑性树脂基复合材料的战斗机前机身

从34届国际SAMPE会议看,热塑性树脂基复合材料已走向实用化的阶段。典型例子是洛克希德航空系统公司复合材料研制中心展出了热塑性树脂基复合材料的战斗机前机身,包括:上蒙皮、内龙骨、前舱壁、左侧板、右侧板、左便门、右便门、下蒙皮、上右框架、上左框架、后舱壁、中左框架、中右框架、下左框架、下右框架等十五件组成。前机身长122cm,直径137cm。采用热塑性树脂基复合材料后可以使结构重量减轻40%,并使紧固件减     

专注航空 贴心服务——访氰特工程材料公司亚太地区总监Frazer Barnes

氰特工程材料公司(CytecEngineered Materials)作为全球先进技术材料的供应商,主要致力于复合材料预浸料和胶黏剂材料,高温耐烧蚀材料和碳-碳材料、高温硅基密封材料、各种特殊热塑性材料、聚丙烯晴基和沥青基碳纤维.     

聚醚酰亚胺复合材料

聚醚酰亚胺复合材料北京航空材料研究所王涪新，唐见茂８０年代以来，碳纤维增强高性能热塑性树脂复合材料已受到广泛的重视。与热固性复合材料相比，它具有韧性好，损伤容限高；预浸料贮存期长，吸水率低，湿态条件下力学性能保持率高；工艺周期短，易于修补，可多次成形...     

RTM聚酰亚胺复合材料“离位”增韧技术研究

研究"离位"增韧对RTM聚酰亚胺树脂基复合材料力学以及韧性性能的影响.结果表明:当增韧剂的含量为15wt%时,经"离位"增韧复合材料的室温层问剪切强度从97.9 MP8提高到110 MPa,而玻璃化转变温度和高温(288℃)复合材料层间剪切强度略有降低."离位"增韧后,PI-9731Es(F)/G0827复合材料的Ⅰ型层间断裂韧性(GIC)从310J/m2提高到459J/m2.经电镜分析表明,主要是由于将热塑性聚酰亚胺"离位"增韧PI-9731制备复合材料时,可以在复合材料富树脂区形成相反转结构,在裂纹扩展的过程中,包覆热塑性聚酰亚胺的PI-9731粒子发生明显地取向和变形.     

航空发动机用自愈合碳化硅陶瓷基复合材料研究进展

为满足高性能航空发动机在高温燃气环境下长时间使用要求,碳化硅基自愈合陶瓷基复合材料（SHCMC正朝着抗高温水蒸气侵蚀的方向发展。本文首先从SHCMC的应用要求出发,阐述了SHCMC的结构设计原则;并以近年来SHCMC的氧化研究进展为出发点,详细综述了目前SHCMC所面临的挑战;在此基础上,从提高自愈合玻璃相高温水蒸气条件下稳定性出发,介绍了目前SHCMC的研究进展。一种在水蒸气条件下具有宽温区高效愈合能力的陶瓷基复合材料符合未来发展的趋势。     

斜纹机织热塑性复合材料低速冲击损伤及多尺度数值模拟研究

机织复合材料在服役过程中不可避免地遭受低速冲击而引起内部损伤,导致材料性能减退。本文以斜纹机织热塑性复合材料为研究对象,通过实验与模拟相结合的方法研究其在低速冲击下的损伤行为。构建了微观、介观和宏观串行的多尺度模型对斜纹机织热塑性复合材料低速冲击损伤行为进行预测,并在5和10 J的冲击能量下,对其进行低速冲击试验以验证该多尺度模型的正确性。结果表明,微观、介观和宏观串行的多尺度模型能够准确地预测出斜纹机织热塑性复合材料的冲击损伤特性;在较大的冲击能量下,材料正面和背面均出现了损伤,且损伤以纤维断裂为主;低速冲击数值模拟所预测的力响应曲线与试验结果表现出良好的一致性,数值模拟损伤面积的误差在10%以内。     

热塑性与热固性复合材料抗坠吸能地板的比较与分析

本文介绍了采用先进的热塑性复合材料和热成形工艺制造直升机座舱地板吸能结构的技术经济可行性研究,并和热固性复合材料进行了对比分析。研究结果表明,热塑性复合材料地板结构试件的吸能性能优于热固性材料试件,并且当生产数量达到和超过一定值时,热塑性复合材料的成本——效率高于热固性材料。     

飞行器典型结构的热适配分体螺栓连接技术

由于复合材料与高温合金的热膨胀系数差异,导致在高温环境下采用高温合金机械连接件的复合材料组合构件发生预紧力降低。为解决高超声速飞行器热部件的连接难点、保证热结构的高温可靠性,对复合材料部件与高温合金螺栓的连接进行了研究。对一种采用分体式热适配螺栓的方法进行了相关的理论推导,采用典型单元进行的数值模型仿真表明了结果趋势的一致性良好。采用C/SiC局部端框的典型试验表明,这种新的连接设计在不改变以往常规连接强度性能的情况下,可以将820℃条件下的高温剩余预紧力由大约14%有效提升至80%。     

高性能热塑性复合材料在飞机上的应用

自上世纪80年代以来,热塑性复合材料在航空工业中开展了广泛的验证工作,目前在现役飞机上的应用正不断扩大。本文简要介绍了热塑性复合材料在现役飞机上的应用情况。     

高性能热塑性复合材料在直升机结构上的应用与展望

高性能热塑性复合材料具有高韧性、优异的抗冲击损伤性能及较佳的抗疲劳性能,特别适用于以起落架、尾段、桨毂中央件及传动轴等为代表的直升机高损伤阻抗、高抗疲劳及弹击损伤容限设计需求特定结构部位。高性能热塑性复合材料在国外直升机上的应用正从实现关键层板结构部位全面应用拓展至复合材料夹层结构部位,并大量采用原位自动纤维铺放(automated fiber placement,AFP)等自动化、低成本制造技术和虚拟实验等低成本验证技术,受限于国产热塑性复合材料技术成熟度较低和新研复合材料体系传统积木式方法应用验证的高昂成本及漫长周期,国内直升机热塑性复合材料应用尚处于起步阶段,未来需要重点解决国产热塑性复合材料的性能稳定性及一致性以及在此基础之上的低成本自动化制造工艺、配套低密度耐高温芯材及高效率高置信度虚拟认证技术。     

高性能纤维增强聚醚醚酮复合材料挤出成型增材制造现状与挑战

材料挤出成型是一种典型的增材制造技术,其通过高温加热,将热塑性聚合物或其复合材料熔融挤出,而后逐层累积成型。它具有无需模具、可成型复杂零部件、低成本等显著优势,在生物医疗、航空航天、汽车工业等多个领域有着广泛的应用前景。聚醚醚酮作为一种半晶态超强热塑性聚合物,其纤维增强复合材料具有轻质高强、热稳定性好、化学稳定性佳等优异特性。利用材料挤出成型工艺制备纤维增强聚醚醚酮复合材料,可实现零部件的高性能低成本快速制造。介绍了纤维增强聚醚醚酮复合材料挤出成型制造技术的发展现状,分别从成型工艺机理、技术发展及性能对比等几个方面展开论述,并系统分析了未来技术发展所面临的挑战。     

先进热塑性复合材料的制备工艺研究

为了探索高性能热塑性复合材料的制备方法,本文使用薄膜层叠法制备了碳纤维编织布增强聚苯硫醚(CFF/PPS)热塑性复合材料层合板。通过控制变量法研究了不同成型压力和制备温度对CFF/PPS复合材料层合板的成型质量的影响。通过弯曲试验和层间剪切试验表征不同工艺参数下的CFF/PPS复合材料层合板的力学性能,从而确定了成型压力及制备温度两个关键参数在不考虑耦合效应下的优化取值范围。研究结果表明,采用成型压力为5 MPa,制备温度为340℃制备的CFF/PPS复合材料层合板,其性能最佳。     

热塑性复合材料超声焊接技术

由于热塑性复合材料被越来越多地应用于航空、风力发电以及各种交通运输等工业领域,具有高效率的热塑性复合材料焊接技术也得越来越受到重视。超声焊接技术是多种焊接热塑性复合材料技术的其中一种。它具有极快的生产效率、极短的周期时间以及容易进行自动化生产和控制的特点。     

耐高温复合材料的现状及展望

研究了耐高温复合材料,希望创立一类在高温条件下仍具有工作能力的新型材料。所研究的复合材料包括陶瓷一陶瓷、陶瓷一金属、金属一金属。本文综述了各种耐高温复合材料研究所获得的一般结果,评价了它们的现状,提出了今后发展方向的建议。     

先进复合材料耐热性评价(Ⅰ)──复合材料高温力学性能的理论预测

对复合材料高温下的力学性能的理论预测进行了研究，验证了Tr－n模型和Tsai-Hahn准则等在预测复合材料高温下的基本力学性能方面的可行性。研究结果表明，用Tr－n模型在一定程度上可有效地模拟复合材料的高温力学性能变化规律。     

基体改性C/C复合材料在高温下的热膨胀规律

 对基体改性前后C/ C 复合材料在高温下的热膨胀系数随温度的变化规律进行了研究。结果表明,基体改性前C/ C 复合材料在高温下的热膨胀系数随温度的变化完全符合碳素材料的一般线性变化规律,而基体改性后C/ C 复合材料在高温下热膨胀系数随温度的变化在900 ℃以前为线性关系,在900～1500 ℃之间为指数关系。通过数学推导与实验验证,证实了这种关系的合理性与可靠性,这对于改善C/ C 复合材料与其抗氧化涂层之间热膨胀系数的匹配程度,全面提高C/ C 复合材料的高温抗氧化性具有一定的指导意义。