耐高温复合材料在火星探测器着陆器减速伞筒盖结构上的应用

针对火星探测器着陆巡视器减速伞筒盖结构在轨运行耐温度交变、辐照等空间环境和再入过程耐温度冲击性能需求,重点开展了筒盖复合材料耐温匹配性、力学性能、耐空间环境性能以及制件成型工艺研究。结果表明,选用J-168-1胶黏剂、J-245胶黏剂及T300/QY8911复合材料制备的试件通过各项性能试验考核,均能满足筒盖结构的设计指标要求。筒盖产品力学性能稳定,成型工艺可行性良好,最高瞬时使用温度可达200℃,经历空间环境模拟后力学性能保持率均在80%以上,耐高温、耐空间环境性良好。产品已成功装星发射,并在着陆巡视器落火阶段成功弹出分离,圆满完成使命。     

在轨温度环境对J-47C 胶黏剂粘接性能的影响

为考察在轨温度环境对J-47C结构胶黏剂粘接性能的影响,利用动态热机械分析和热重分析方法,对其Tg、热分解温度进行了测试,掌握了胶黏剂的耐热指标。通过不同温度下力学性能测试,温度冲击及真空热循环试验研究了卫星特殊的温度环境对胶黏剂性能的影响。结果表明,J-47C胶黏剂在高温以及真空热循环和温度冲击后其仍具有较高的力学强度保持率,满足卫星的温度环境对胶黏剂性能的需求。     

MD-130 胶黏剂固化工艺及空间适用性研究

为满足航天电子产品的工艺实施和空间服役要求,本文详细开展了MD-130胶黏剂的固化工艺及空间适应性研究。结果表明,在150℃等温固化60 min后其拉伸剪切强度达到18 MPa,表明其为优选的固化工艺。高低温环境冲击和低剂量的粒子辐照后胶黏剂固化反应更加充分,其芯片剪切强度提高,而大剂量辐照致使高分子降解现象明显,造成了胶接强度的降低。经环境试验后,MD-130胶黏剂仍具有良好的力学性能,满足设计使用要求。     

国产高模碳纤维/环氧复合材料在太阳翼基板上的应用研究

基板是空间太阳电池阵电池电路的安装基础，“上下碳纤维复合材料网格面板+铝蜂窝芯+聚酰亚胺膜”是基板的典型结构。高模量碳纤维作为太阳翼核心关键原材料，必须实现自主可控，避免受制于人。为此，开展了国产高模碳纤维CCM40J-6K/环氧复合材料在太阳翼基板上的应用试验研究，提出了CCM40J-6K/环氧复合材料在产品应用上的宏观力学、微观网格抗拉脱、聚酰亚胺膜粘贴等三个关键环节，针对性地设计并实施了常温和高低温交变力学性能、网格面板节点结合力、聚酰亚胺膜粘贴性能以及基板结构热循环性能等5个方面的测试验证。验证结果表明：CCM40J-6K太阳翼基板各项力学性能与进口M40JB-6K相当，可以沿用原M40JB-6K相关基板成型工艺，单层及多层铺层基板试验件能够经受高低温交变及热循环恶劣环境，试验件试验前后力学性能无明显变化，且聚酰亚胺膜无脱粘现象，网格节点拉伸强度国产碳纤维网格面板相比进口碳纤维网格面板高18.9%。说明国产碳纤维CCM40J-6K能够应用于太阳翼基板结构研制。     

国产中温固化热破胶膜性能

考察了一种适用于卫星太阳翼基板的国产中温固化胶膜的胶接性能和热破工艺性,并分别采用国产和进口胶膜,利用胶膜热破施胶方法制备了碳纤维网格面板/铝蜂窝芯夹层结构,对其弯曲性能进行评价。结果表明,国产胶膜的室温拉伸剪切强度（铝基材）为34.9 MPa,150 ℃时拉伸剪切强度降为10.2 MPa,-150 ℃时拉伸剪切强度降为30.4 MPa。碳纤维复合材料作为胶接基材时,室温拉伸剪切强度为17.5 MPa,破坏模式为基材分层破坏和胶黏剂内聚破坏的混合破坏模式。国产胶膜具有良好的热破工艺特性,在合适的工艺条件下,破孔率优于99.9%,90°板-芯剥离强度为15.4 N/cm;采用国产胶膜制备的蜂窝夹层结构的弯曲性能与采用进口Redux312UL的接近,弯曲刚度为1.94×10⁸ N·mm²,弯曲强度为35.7 MPa。     

新型结构粘接材料对航空有机玻璃性能的影响

选用新型结构粘接材料中低温固化环氧结构胶膜J-351和改性丙烯酸酯液体胶胶黏剂SY-50s,表征胶黏剂对有机玻璃的粘接性能以及应力-溶剂银纹性能,并研究胶黏剂对有机玻璃力学性能的影响。结果表明:两种胶黏剂对有机玻璃具有良好的粘接性能,J-351抗应力溶剂银纹性能优于SY-50s;有机玻璃表面施胶后力学性能下降,与定向有机玻璃相比,浇注有机玻璃力学性能下降更为明显。通过对拉伸试样断口形貌分析发现,拉伸试样带有胶黏剂的一侧首先发生破坏。因SY-50s与有机玻璃界面结合紧密,导致带有SY-50s胶黏剂的有机玻璃力学性能下降程度较大;而J-351环氧胶膜与有机玻璃界面清晰,对有机玻璃力学性能影响相对较小。因胶黏剂对有机玻璃性能的影响,导致采用SY-50s胶黏剂粘接的试样边缘连接强度低于J-351胶黏剂粘接的试样,新型结构粘接材料J-351环氧胶膜在有机玻璃粘接中应用性能良好。     

聚酰亚胺泡沫夹层结构胶接工艺

新型卫星平台对具有较低热导率和较高尺寸稳定性的聚酰亚胺泡沫提出应用需求，为保证聚酰亚胺泡沫夹层结构胶接质量可靠性及工艺可实施性，需要对胶黏剂进行选型与性能评价。本文对硅橡胶（RTV-X，GD414）进行试验和讨论，通过胶黏剂力学性能、耐温性能、流变性能、90°剥离性能对比，确认RTV-X胶黏剂适用于聚酰亚胺泡沫夹层结构胶接工艺。通过分析验证确定胶接加压方式和胶接压力，并对试样进行高低温力学性能、温度冲击后力学性能考核，总结出以RTV-X为胶黏剂采取正压力≥1 kPa制备出的聚酰亚胺泡沫夹层结构胶接工艺可靠，制品胶接质量良好。所得结果可为深空探测等更多型号任务需求提供工艺参考。     

热真空环境对常用胶接材料性能的影响

空间的热真空环境是造成光电子器件胶接材料性能退化和放气污染的重要因素.为此,考察了几类典型胶接材料的热真空老化和热真空挥发特性,分析了热真空老化后的力学性能变化及真空挥发产物的主要来源,并对热真空挥发预处理方法进行了验证.结果表明软质的硅橡胶与硬质的环氧树脂胶和丙烯酸树脂胶相比有着更大的质量损失,且含有端羟基的缩聚型硅橡胶和环氧树脂胶真空老化后的模量变化较大.通过真空预处理可以作为降低固化胶真空挥发产物来源的一种有效手段.可为宇航用光电子器件胶接材料的设计选型提供参考依据.     

国产超薄铝蜂窝芯材在太阳翼基板的应用

针对太阳翼基板国产高性能低密度超薄铝蜂窝的自主可控需求,开展分析和试验,验证国产超薄铝蜂窝芯材应用于太阳翼基板的技术可行性。首先建立有限元模型进行准静态载荷分析,基板蜂窝芯子最大横向剪切应力为0.345 MPa,小于剪切强度0.36 MPa,满足强度裕度要求。其次,针对目前超薄蜂窝研制批次稳定性较差、剪切模量波动性较大的问题,对蜂窝剪切模量波动对基板力学性能的影响进行分析,结果表明,基板应力应变分布水平对剪切模量变化不敏感,蜂窝剪切模量降低50%后,基板蒙皮碳纤维最大应变减小3%,蜂窝芯子最大横向剪切应力减小9%,基板最大位移增加7%,可为蜂窝评估提供数据支撑。最后,开展基板缩比件和全尺寸基板的力、热试验,试验后基板未发生损伤。分析和试验结果表明：国产超薄铝蜂窝芯材性能满足要求,可在太阳翼基板上应用。     

5229D/T700导电环氧复合材料空间环境适应性研究

对5229D/T700导电环氧复合材料力学、电学、耐热特性进行了系统表征,通过真空出气、温度循环和总剂量辐照等环境试验考察了5229D/T700导电环氧复合材料空间环境适应性。结果表明,5229D/T700导电环氧复合材料Tg为236℃,150℃弯曲强度保持率为85%,150℃真空总质损为0.44%,可凝挥发物为0.05%,具有很好耐热性和极低的真空污染特性。同时发现5229D/T700导电环氧复合材料力学性能几乎不受温度循环和总剂量辐照的影响,而电性能在总剂量辐照试验后略有增加,表现出非常优异空间环境适应性。     

舱外服活门组件密封粘接研究

针对舱外服活门组件的密封粘接及工作环境要求，对HXJ-14、HYJ-51和FHJ-75三种增韧改性环氧胶黏剂开展了特种胶黏剂选型及典型环境性能研究、典型粘接样件粘接面结构设计和粘接工艺优化研究。结果表明：优选出的HYJ-51胶黏剂具有良好的粘接性能、耐交变温度循环性能、耐湿热环境性能、耐介质浸泡性能，满足舱外服活门组件密封粘接要求。在典型活门粘接组件中，控制聚四氟乙烯滑套和不锈钢阀体的配合间隙为0.1~0.15 mm，并且在不锈钢阀体粘接面上增加环形槽结构，可以有效减少粘接面的缺胶面积，避免形成贯穿性通道，提高活门组件粘接的密封可靠性。经过产品生产验证，实现了活门组件的可靠密封粘接，成功用于航天员舱外服生命保障系统。     

某型航空发动机外涵机匣复合材料胶接修复后热振综合性能研究

研究了损伤深度为0.5mm的胶接修复典型试验件在不同温度下的热振综合性能,综合考核了温度、振动、受力方向等参数对复合材料胶接修补件的影响.研究结果表明,修复件在230℃和280℃的共振条件下,试验后修复区域胶粘剂与复合材料保持良好胶接状态,能够满足外涵机匣的振动试验要求,经该胶粘剂胶接修复的复合材料试验件具有较高的安全...     

座舱边缘连接用聚氨酯胶黏剂的性能研究

对边缘连接用聚氨酯胶黏剂的适用期、拉伸剪切强度进行了研究,并对胶黏剂的耐介质性能、耐低温老化性能、耐高温老化性能、耐湿热老化性能、耐温度交变性能、耐紫外老化性能和耐盐雾老化性能等应用性能进行了考核,结果表明座舱边缘连接用聚氨酯胶黏剂的综合性能可以满足飞机边缘座舱连接的使用要求.     

天问一号探测器耐高温蜂窝夹层结构选材与性能研究

针对天问一号火星探测器耐高温大承载复合材料蜂窝夹层结构应用需求,基于材料匹配设计和工艺可行原则,提出了氰酸酯树脂体系的复合材料蜂窝夹层结构。通过比较不同后处理工艺下M40J/BS-4氰酸酯基复合材料高温层间剪切性能,发现BS-4氰酸酯基复合材料经200℃下3～5 h后处理可获得较佳的高温使用性能。经200℃下4 h后处理的M40J/BS-4氰酸酯基复合材料,在170℃下各项力学性能保持率均达到室温测试值的80%以上。板芯胶高温力学性能测试以及其对夹层结构高温承载性能的影响研究表明,氰酸酯体系的J-245C、J-389B两种板芯胶在温度不超过200℃时均具有足够协调板芯变形及传递板芯间载荷的能力,但高温下胶黏剂的性能退化会造成夹层结构刚度的退化。天问一号探测器蜂窝夹层结构典型单元在高温下的弯曲性能、侧向压缩性能测试结果表明,碳纤维氰酸酯基复合材料铝蜂窝夹层结构具备耐170℃高温下大承载的能力。     

雷达天线罩应急修补技术

以战时雷达天线罩的快速抢修为背景,利用研制的室温快速固化胶黏剂J-232、补片材料对雷达天线罩可能出现的战时损伤进行了模拟修补和试验验证.结果表明:所采用的修补材料及补片胶接修补技术完全满足某型号雷达天线罩应急修补技术要求,并能延长雷达天线罩的使用寿命.     

卫星用蜂窝板常温胶接工艺

对J-133常温胶接蜂窝板的工艺特性进行对比分析,优选出合适的工艺方法,通过正交试验研究刷胶量、均压板厚度、打压压力对胶接质量的影响,优选出最佳的工艺参数,成功制备验证件。研究表明:最佳涂胶方式为“在面板胶接面依次涂胶,垫一层30g/m²碳毡,再刷上剩余胶液”;热压罐打压方式优于真空袋加压;在一定范围内的均压板厚度对蜂窝板的90°剥离强度影响最大,刷胶量的影响次之,打压压力影响最小;最优的工艺参数组合为:刷胶量350g/m²,均压板厚度为1.5mm,打压压力0.15MPa。根据最佳工艺参数制备出的J-133常温胶接蜂窝板,其胶接质量和力学性能与J78B胶膜中温固化的蜂窝板相近,满足航天设计要求。     

复合材料胶接技术的研究进展

回顾了高聚物基体复合材料胶接技术的研究进展情况。总结了用于提高复合材料胶接强度的工艺、胶黏剂材料以及影响胶接耐久性的因素。胶接材料包括热固性和热塑性复合材料以及复合材料和金属之间的胶接。复合材料胶接的性能因复合材料的种类、胶黏剂的种类、表面处理技术的不同而有较大差异。为了获得兼顾高强度和耐久性的复合材料胶接制件,应在胶黏剂和复合材料体系选择、复合材料表面处理技术、胶接体系的试验评估和胶接设计方面开展大量的工作。     

环氧纳米复合材料的空间环境性能研究

试验研究了纳米粒子对环氧648树脂空间环境性能的影响，主要空间环境模拟试验包括真空挥发、电子辐照、常压冷热循环和热真空试验等。结果表明，纳米TiO2、SiO2的加入能大幅度提高环氧648树脂的空间出气性能。树脂的冲击强度分别提高59％和20％，电子辐照后性能变化不大，常压、真空热循环后性能有所降低，添加纳米材料的有些性能还有所增加。     

J312L结构胶空间辐射环境适应性研究

为考察空间辐射环境对J312L结构胶性能的影响，通过电子扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、X射线光电子能谱（XPS）、热重分析仪（TGA）、差示扫描量热仪（DSC）、真空出气和力学性能测试，研究了辐射对J312L结构胶的微观形貌、分子结构、耐热特性、污染特性和力学性能的影响，并对材料辐射老化机制进行了分析。结果表明总剂量辐射对J312L结构胶耐热、真空污染和力学特性影响显著。1.5×10⁹ rad（Si）⁶⁰Co γ 射线辐射后胶黏剂拉伸剪切强度为4.8 MPa，真空总质量损失（TML）为2.36%。与初始相比，玻璃化转变温度和5%热分解温度分别降低了31和84 ℃，表明高剂量作用下胶黏剂以辐射降解为主。     

用于复合材料胶接的先进胶黏剂体系的研究与应用

本文所讨论的复合材料胶接体系包括胶膜、发泡胶、底胶、糊状胶黏剂以及修补用胶黏剂.先进的胶膜、发泡胶、底胶可以采用177℃(350下)或121℃(250 ℉F)两种固化工艺,用于复合材料的二次胶接和共固化胶接.较长的外置时间也是胶接体系先进性的另一个方面.用于复合材料修补的胶黏剂的主要先进特性为其固化温度低于复合材料制件...