聚丙烯腈基碳纤维在航天领域应用及发展

综述了国内外聚丙烯腈基碳纤维的研究发展历程和现状,重点介绍了聚丙烯腈基碳纤维及其复合材料在导弹武器、运载火箭、卫星和航天飞机等航天领域的应用发展情况,并对国产聚丙烯腈基碳纤维的发展提出了一些建议。     

用电子显微镜研究四氯化锡催化法从聚丙烯腈纤维生产碳纤维

前言碳纤维复合材料是六十年代中期发展起来,用于航空和空间技术的一种新型材料。近十年来,这领域的发展极其迅速。目前国外多数是采用氧化法从聚丙烯腈(PAN)纤维生产质量较好的碳纤维,同时也在探索快速生产碳纤维的各种催化方法。然而,有关这方面的关键技术资料和系统研究的结果     

不同处理温度对聚丙烯腈基碳纤维力学性能影响规律的研究

分析研究了聚丙烯腈基1K碳纤维在不同热处理温度下密度及力学性能变化。通过研究发现，聚丙烯腈基1K碳纤维随温度上升，拉伸强度先上升后下降，拉伸模量随温度上升而增加，密度随温度的增加而增加。总结了经过高温处理后碳纤维的拉伸强度保持率，初步分析了拉伸强度－温度变化趋势的原因。     

扫描电子显微镜研究聚丙烯腈纤维的织态结构和缺陷

高性能碳纤维及其复合材料是近十多年来国际上迅速发展起来的,用于航天和航空技术上的一种新型材料。聚丙烯腈(PAN)纤维是制造高性能碳纤维的重要原料。碳纤维的性能与所用PAN纤维的质量及生产碳纤维的工艺条件有密切的关系。特别是所用PAN纤维的织态结构(包括所有各级的超分子结构)及其缺陷对所制的碳纤维的结构和性能有很大影响。为制得高性能的碳纤维,必须尽可能去消除碳纤维表面和内部缺陷(这些缺陷限制了碳纤维的强度及强度的均匀性)。必须指出,PAN纤维的内部缺陷和一些外部缺陷往往将原封不动地保留在碳化后所得的碳纤维中,而且PAN纤     

碳纤维的X射线显微结构分析

前言碳纤维是六十年代以来发展起来的一种新型材料,具有高比强、高比模、耐高温、耐腐蚀、耐辐射、能导电、高温绝热性好、反射中子能力强等优点。它可以和金属、陶瓷或塑料复合成各种性能的复合材料。在航天、航空、导弹、原子、化工、机械等领域得到日益广泛的应用。碳纤维是由纤维状的有机聚合物(聚丙烯腈、粘胶或沥青)经预氧化、碳化、石墨化制成。由于热处理温度的不同,又分为石墨纤维(2500℃以上)和一般碳纤维(2500     

国产T700级碳纤维增强双马树脂基复合材料的力学性能

采用扫描电子显微镜(SEM)、反气相色谱(IGC)和X射线光电子能谱仪(XPS)对国产T700级碳纤维和东丽T700S碳纤维的表面形貌、表面能和表面化学特性进行表征,测试两种碳纤维增强双马树脂基复合材料的力学性能,考察国产碳纤维复合材料的界面黏结性能、韧性和湿热性能。结果表明:碳纤维表面特性(表面形貌、表面能和表面化学组成等)对复合材料界面黏结性能具有显著影响;国产T700级碳纤维/QY9611复合材料在室温下的界面黏结性能优于T700S/QY9611复合材料;国产T700级碳纤维/QY9611复合材料的韧性优异,冲击后压缩强度达到了国外先进复合材料IM7/5250-4的水平;经湿热处理后的层间剪切强度仍与T700S/QY9611复合材料相当,说明国产T700级碳纤维/QY9611复合材料具备良好的湿热性能。     

碳纤维缝编工艺差异性分析与评估技术

织物用国产碳纤维的性能评价及改进、碳纤维缝编工艺技术的研究等均需要一些必要的分析评 估手段。上机织造比较分析表明,碳纤维本身的特性、导纱机件材料与结构形式、送纱方式等工艺设备和技术 路线对碳纤维缝编工艺性能影响较大,国产HF10-12K 碳纤维的缝编工艺效率和质量明显低于T700-12K 碳 纤维的;采用旋转轮导纱结构和主动送纱方式等,可有效提高国产碳纤维在碳纤维缝编织物制备工艺质量和工 艺效率。结果表明,碳纤维毛羽是影响碳纤维缝编织造工艺质量和效率的关键因素,参数“ 纱线毛羽指数”、 “织物拉伸强力/ 原纱强度(比值)”和“织物增强树脂基复合材料拉伸强度/ 原纱强度(比值)”可用来定量比较 分析和评估各碳纤维纱线的缝编织造工艺差异性。     

基于XRD的径向分布函数法研究碳纤维制备过程中的结构演变

采用X射线和径向分布函数研究分析了聚丙烯腈(PAN)基碳纤维制备过程中的结构演变。结果表明,PAN原丝中存在着与石墨类似的结构,该结构是石墨微晶结构形成的重要基础;PAN大分子链最近邻链间间距为0.688nm;碳化温度在500～1250℃范围内的碳化纤维中的第三近邻距离均大于石墨晶体的第三近邻距离,表明碳纤维中没有形成平面构型的六元环石墨烯层片;在整个碳纤维的制备过程中,纤维结构经历了长程有序-长程无序、短程有序-长程有序的演变。     

碳纤维高温处理过程中石墨片层堆叠的温度效应

采用二维广角X-射线衍射法(WAXD)研究了国产聚丙烯腈基碳纤维在高温处理过程中石墨片层结构的堆叠过程,分析了温度因素对于堆叠结构的影响。实验结果表明,随着热处理温度的升高,碳纤维中的类石墨片层堆叠层数不断增加,结构趋于规整致密,并且在1 900℃后堆叠速率加快。同时,通过元素分析和Raman光谱的研究,解释了堆叠速率提高的原因,随着非碳元素的脱除和碳化学结构向SP2杂化转变,结构缺陷不断减少,有利于石墨片层的堆叠。     

制造碳纤维的新工艺——熔化纺丝法

美国BASF结构材料公司所属Celion碳纤维公司采用熔化纺丝法(Melt-Spinning Process)新工艺生产聚丙烯腈基的Celion碳纤维。该公司在世界上第一个采用这种新工艺以商业规模生产碳纤维。与传统的湿法溶液纺丝法(Wet Solution Process)相比,熔化纺丝法在技术上与经济上都有明显的优点,新工艺可以生产非圆形截面的碳纤维,具有极高的抗压强度和抗剪强度。     

国产CCF300碳纤维/BMP316聚酰亚胺树脂基复合材料力学性能研究

研究了国产CCF300碳纤维/BMP316聚酰亚胺树脂基复合材料的力学性能及其断口形貌,并与T300/BMP316聚酰亚胺树脂基复合材料的相关性能进行对比,结果表明:CCF300/BMP316复合材料的力学性能与T300/BMP316复合材料基本相当,国产CCF300碳纤维可以在高温下替代T300碳纤维使用。     

国产航空发动机润滑油在国内民用飞机上的应用研究

介绍了航空发动机润滑油技术标准的发展历程,分析了国外航空润滑油的发展趋势和认证流程,研究了国产航空发动机润滑油在国内民用航空市场应用的渠道;明确了国产航空发动机润滑油达到国际先进水平所需要进行的工作。     

简讯

全国支线航空发展暨国产飞机应用座谈会召开2012年8月30日,由国家发展和改革委员会主办的全国支线航空发展暨国产飞机应用座谈会在黑龙江漠河召开。来自国家发改委、国家民航局、黑龙江省政府、民航系统、飞机制造业的领导参加了会议。黑龙江省政府副秘书长谭文讲到,黑龙江省与奥凯航空发展省内支线航空,利用国产MA60飞机陆续开通了多条省内支线航线,     

国产M55J级碳纤维与两种典型树脂界面性能研究

为了夯实国产M55J级碳纤维在航天构件中的应用基础，重点研究了国产M55J级碳纤维与航天环氧和氰酸酯树脂的界面性能，并与进口M55J碳纤维进行对比。采用扫描电子显微镜、原子力显微镜对碳纤维的微观形貌进行表征，通过接触角测量、红外光谱分析和微脱粘测试对碳纤维与航天树脂的粘附功、浸润性、化学反应特性和界面剪切强度进行测定。结果显示，国产M55J级碳纤维表面存在大量沟槽，上浆剂形成少量突起；国产M55J级碳纤维与两种树脂的浸润性优于M55J碳纤维与树脂浸润性，国产M55J级碳纤维与两种航天树脂的粘附功分别为55.76和48.61 mN/m，均高于进口碳纤维的粘附功；国产M55J级碳纤维上浆剂与两种航天树脂经高温固化后反应程度达到100%；国产M55J级碳纤维与两种航天树脂的界面剪切强度分别为74.62和62.99 MPa，均高于M55J碳纤维。     

催化法碳纤维的X射线相分析

国产催化法碳纤维是将聚丙烯腈纤维经过四氯化锡处理后,再经空气中预氧化和碳化剂制成。纤维中含碳量在80—86%(重量),含锡量在10%(重量)左右。催化法使预氧化及碳化时间大为缩短,但锡的存在使纤维比重加大,试验证明锡不影响碳纤维的力学性能。催化法碳纤维的d_(002)与氧化法的不同,微晶较厚,纤维较为柔软,利于编织。锡在纤维中的作用尚不十     

共聚丙烯腈纤维热性能的研究

前言 自六十年代以来,聚丙烯腈纤维(PANF)就成为制备高强度高模量碳纤维的最重要的原料,制备PAN基碳纤维,首先要经过200-300℃的热处理,使PANF大分子氧化环化,变成耐热的梯形高聚物,这一步骤对制备高性能的碳纤维至关重要。在开发的初期,从纤维的高度取向和致密性良好的角度     

国产碳纤维CCF300与T300碳纤维复合材料拉伸载荷下的失效模式分析

通过常温干态、常温湿态、高温干态、高温湿态四种环境条件下,对5种国产碳纤维与T300碳纤维复合材料进行纵向拉伸试验,采用宏微观相结合的方法,从数据表现、宏观形貌以及微观形貌(电镜扫描照片)三个方面对其失效模式和损伤机理进行了研究.结果表明国产纤维复合材料虽然在拉伸性能上基本能超越T300复合材料,但是其失效模式却不尽相同,特别是由于界面性能的不同而造成的失效模式的差异尤为明显.因此,国产碳纤维复合材料要得到更为广阔的应用,还需进一步改进其界面性能.      

国产高档数控系统在航空领域的应用与性能分析

基于目前国产数控系统在航空结构件加工中的实际运行情况以及在使用过程中暴露出的问题,详细统计并分析了国产数控系统在航空结构件加工中的应用现状和综合性能。结合"工业4.0"发展理念,探讨了面向航空领域国产数控系统对航空企业实现智能化制造的意义和未来发展。     

高强度Ⅰ型连续碳纤维的制备方法

一、引言随着我国碳纤维的生产、研究、应用的发展,在要求较多数量的同时,对碳纤维的质量也提出了更高的要求。为此,我们于一九七六年开展了高强度Ⅰ型连续碳纤维的研制工作。本工作内容是:以吉林化工研究院硝酸一步法纺制的聚丙烯腈纤维为原料,以空气氧化法为基础,在保证一定原纤维质量及预氧化条件下通过改变碳化过程中惰性保     

复合材料结构设计的使用安全系数

 飞机结构设计使用安全系数的研究已有50多年的历史。虽然美国在1934年以后定安全系数为1.5,各发达国家也都先后统一为1.5,但由于航空科技的发展,使用材料的变化,这个问题一直争论到现在。 本文从飞机结构设计安全系数的发展历史及其变化根据出发,阐述其选用的原则,并结合当前碳纤维增强树脂基复合材料在航空结构上的应用情况,提出安全系数选用的一些分析和看法。