金属基复合材料工艺

金属基复合材料是适应航天技术发展的需要而发展起来的一种新材料。复合材料的显著特性是材料性能的可设计性及材料制造与构件制造的统一性。金属基复合材料是按其组分、形态可分为纤维增强、粒子增强、弥散强化、包层金属板等。其成型工艺包括液态法及固态法。中间产品预复合丝的制造方法有电镀法、化学镀、化学气相沉积与振动强化浸渗法等。预复合带的制造有胶接无纬带、喷溅带、离子喷溅带、双箔无纬带等工艺。非连续纤维增强金属的成型包括挤压铸造、机械搅拌一半固态铸造和粉末冶金等。定向凝固共晶复合材料又称自生长材料,通过控制冷凝方向可使共晶或接近共晶的合金中生长出沿冷凝方向整齐排列的纤维或片层.综上所述,金属基复合材料的成型工艺已成为航天工艺先进水平的重要标志。     

先进发动机低泄漏、长寿命密封

汽轮机中气路间隙的密封使用金属纤维为基体的密封装置。压气机纤维金属摩擦环,是由杂乱排列的 Hastelloy X 合金纤细纤维烧结在一起的。纤维状金属密封件具有可研磨性、耐腐蚀性、泄漏控制和耐高温性。这种密封件用独特的成型、钎焊制造工艺加工成垫圈,再用机械加工的方法加工成型。陶瓷密封件由钎焊在一个基体上的沿金属纤维低膨胀率的物体制成,在它上面涂了一层具有磨损裕度的氧化锆热阻层。这个元件含有减小残余应力的陶瓷涂层,涂层具有良好的绝缘性能和工程性能。深层的工艺过程必须仔细加以控制。刷式密封为防止气体沿传动轴的轴向泄漏提供了一种有效的密封方法。陶瓷刷式密封件和密封试验装置正在研究中。     

连续陶瓷纤维增强Ti-Al系金属间化合物复合材料研究进展

综述了Ti_3Al、TiAl及Al_3Ti三种金属间化合物的特性、应用前景并重点阐述了各自力学性能上存在的不足。为了提高Ti-Al系金属间化合物的性能,提出了一种有效的复合机制,即引入连续陶瓷纤维增强体。介绍了连续陶瓷纤维增强Ti-Al系金属间化合物复合材料的制备技术及研究进展,总结了不同制备方法存在的优缺点。对于复合材料,界面是其中重要的组成部分,详述了纤维与金属间化合物基体的界面反应热力学判据及反应机理等问题。提出了基于该类复合材料的一种新型纤维增强金属间化合物层状复合材料,论述了其研究进展、应用前景及目前存在的问题。最后结合连续陶瓷纤维增强Ti-Al系金属间化合物复合材料的发展提出未来重点研究的几个方向,如纤维/基体界面改性、纤维排布等。     

声发射在纤维增强塑料方面的应用

声发射法是探测固体中产生裂纹、变形等局部细观变化的有力手段,作为一种工业技术已经进行了十多年的研究,其应用范围正在扩大。过去用于金属材料和岩石等,现在已遍及纤维增强塑料、增强金属等复合材料以及陶瓷、塑料等许多方面。在纤维增强塑料中,多数纤维以不同方向且不连续地存在于基体中,因此采用射线穿透法及超声反射法探伤容易产生问题。而声发射法是检测动态破坏过程的出色的无损检测方法,在检测材料内部产生破坏现象方面可发挥很大的威力。据资料报导,声发射法,     

高耐热型填料改性EPDM绝热层性能研究

以三元乙丙橡胶(EPDM)为基体,中空聚酰亚胺纤维为耐热型纤维,分别从低密度高成炭、高耐热以及分子链催化成炭三方面出发,通过机械共混法制备了酚醛空心微球(HPM)、聚酰亚胺树脂(PIR)以及含不饱和双键环磷腈衍生物(CPD)复合的EPDM绝热层,并对这三种绝热层进行了硫化性能、力学性能、与金属界面粘接性能以及耐烧蚀性能...     

炭纤维增强聚合物基复合材料的热氧老化机理

从基体、纤维和纤维/基体界面的角度,探讨了炭纤维增强聚合物基复合材料(CFRPMCs)的热氧老化机理。总结了纤维性能、纤维取向、纤维体积含量、织物结构、树脂性能、纤维/基体界面强度等因素对CFRPMCs热氧老化性能的影响规律,并简要分析了目前提高CFRPMCs热氧老化性能的方法。研究指出,立体织物增强的聚合物基复合材料能够很好地克服传统层合复合材料热氧老化后易分层的缺点,采用立体织物来增强聚合物,将会是今后提高CFRPMCs热氧稳定性的一个主要发展方向。     

石墨纤维——镁材料

据美国《金属进展》杂志预测,到九十年代初,以纤维增强的金属铸件将会普及。目前这项技术正在迅速发展。 美国俄亥俄州一家公司推出了石墨纤维——镁铸件,其强度和刚度较高,重量也很轻。石墨纤维同金属基体结合到一起是很不容易的。这家公司开发了一种可使熔融镁铸到湿石墨     

航天复合材料压力容器研制技术

分析了航天复合材料压力容器技术指标特点。提出了容器金属内衬、增强纤维和树脂基体的选材要求。讨论了金属内衬全金属承压区、薄膜区、封头过渡区、封头/筒体界面、焊接区的结构设计方法,以及圆柱形、球形、近球形、椭球形、环形、锥形容器纤维缠绕复合材料壳体结构特点。简述了结构设计算法,以及包括疲劳寿命、应力断裂寿命、爆破前先泄漏(LBB)安全失效模式等容器安全设计的分析和试验方法。     

复合材料压力容器在航天领域的应用研究

综述了复合材料压力容器在航天领域的最新应用进展,列举了国外空间系统应用的几个典型实例,从金属内衬、纤维材料及树脂基体方面给出了比较重要的技术信息.论述了低温复合材料压力容器的研发与应用趋势,金属内衬和缠绕纤维在低温环境下的性能表现优异及低温环境下树脂基体的选择.探讨了复合材料压力容器无损检测方法的研究现状及展望.未来复合材料压力容器无损检测技术将向着高效实时、精确定位、定量分析及由局部缺陷检测向整体缺陷检测的方向发展.     

用CTS试件及不连续位移法研究复合材料板裂纹

用ＣＴＳ试件研究了带裂纹的Ｆ１２有机纤维／环氧基体复合材料板裂纹法端附近的应力，介绍了该方法的原理、试验手续、加载方式数据处理；用不连续位移法对该 年进行了数值分析，试验和数值分析计算结果相近。     

纤维混编CMC-SiC的残余热应力计算

将SiC纤维引入到C/PyC/SiC中,有望减少因C纤维与SiC基体热膨胀系数不匹配而导致的基体残余热应力。研究了C纤维和SiC纤维混编方式和混编比例对复合材料残余热应力的影响规律。采用有限元法建模、计算了纤维混编接触分布和相间分布复合材料的残余热应力,结果表明:(1)与C/PyC/SiC比,C纤维和SiC纤维混编增强SiC基复合材料可减少SiC基体的残余拉应力;(2)相同混编比例时,纤维混编接触分布((x C-y SiC)/PyC/SiC)复合材料的基体轴向残余应力比纤维混编相间分布((x C×y SiC)/PyC/SiC)复合材料基体的小;(3)以纤维混编接触分布为例,SiC基体的轴向残余应力随混编复合材料中SiC纤维的增加而减小,但当C纤维和SiC纤维的混编比例由1∶2变为1∶4时,基体的轴向残余热应力仅从174 MPa下降到170 MPa。     

玻璃钢-金属双层圆柱壳变形能计算分析

综合Johnson Cook本构方程和Wierzbicki叠缩模型,用角度增量叠缩法对受冲击载荷作用的玻璃钢-金属双层圆柱壳的变形能进行了计算分析。计算了在不同玻璃钢与金属厚度比和不同纤维辅设方向下的玻璃钢-金属双层圆柱壳的变形能,以及玻璃钢-金属双层圆柱壳的能量位移曲线与瞬时载荷位移曲线。结果表明玻璃钢与金属厚度比变化以及玻璃钢的纤维辅设方向对变形能有显著的影响。     

法国固体火箭发动机使用的复合材料概述

引言尽可能地减少导弹或运载火箭本身的消极重量,是提高导弹射程或增加运载火箭有效载荷的重要手段。各种纤维增强复合材料的问世,为解决这一问题提供了强有力的武器。纤维复合材料具有高强度、高模量、抗疲劳性能好和易于成型等一系列金属材料所无法比拟的优良性能,是制造固体火箭发动机和其它制品的理想材料。早在六十年代初期,法国就开始用玻璃纤维复合材料取代金属或金属合金材料制造固体     

纤维缠绕金属内衬压力容器的设计和分析技术

介绍了纤维缠绕金属内衬压力容器的工艺特点、性能优势和爆破前先泄漏(LBB)的安全失效模式，以及一般设计原则、构形、材料和工艺要求。分析了金属内衬的厚度、过渡区、焊接区和纤维缠绕层。以及输入输出极孔的设计技术。阐明了用于静力分析的解析法和数值法，以及用于循环寿命预测的断裂力学分析法。最后概述了一些新技术、新材料的应用情况，并指出了压力容器设计的发展趋势。     

纤维增强树脂基复合材料的吸湿性和湿变形

阐述了纤维增强树脂基复合材料的吸湿与湿变形机理及其影响因素,从环境、材料和工艺3个方面,总结了环境温度、相对湿度、纤维、树脂基体、纤维-基体界面以及铺层方式对复合材料吸湿性与湿变形的影响,并提出了降低纤维增强树脂基复合材料吸湿率与湿变形的途径。     

航空航天复合材料应用的最新进展

文章介绍了先进复合材料的最新进展情况,内容包括用于最新复合材料体系的各种增强纤维、树脂基体,及复合材料结构设计的一些新概念。重点介绍了低成本和高效的制造技术。复合材料重要结构件的制造技术在不断改进,制造出的部件不仅精度和强度更高,而且更显成本效益。文章还介绍了航空航天领域一些新研发的复合材料结构件。     

温度与湿度在各种复合材料的纤维/基体界面上产生的应力

本文采用弹塑性细观力学分析法研究了由于降温和随后的吸湿作用,在复合材料中,特别是在纤维/基体界面上所产生的应力。分析了四种聚合物基体复合材料,它们是高、中、低模量的石墨纤维、S 玻璃纤维与常用结构环氧为基体的复合材料。假定纤维体积含量为60%,采用了 GY—70,HMS 和 AS 石墨纤维、S 玻璃纤维和 Hercules 3501环氧的实测性能数据。     

混杂复合材料的成型工艺及在固体发动机上的应用

介绍了混杂复合材料的类型和混杂纤维与基体的相容性，分析了纤维混杂对复合材料性能的影响，通过实验论述了混杂复 材料固体发动机壳体和裙的设计方法、成型工艺及试验结果，对几种新型壳体缠绕成型工艺进行了讨论，提出了在固化发动机上应用混杂复合材料的建议     

复合材料界面强度微脱粘测定技术的研究

研究了测定复合材料中纤维与基体间界面剪切强度的微脱粘方法及仪器，该仪器可直接对取自实际复合材料的微小样品进行单纤维原位测量，不必专门制备样品，并且精密度高，成功地表征了碳纤维增强复合材料界面性能，它对于复合材料两相间界面粘结状况、界面设计的研究是一种十分有效的手段。     

离心加速声中液态浸渗纤维预制体动力学分析

在将纤维预制体视为“毛细管束”的基础上,采用达西定律建立了离心加速场中金属液浸渗纤维预制体的浸渗动力学模型。采用该模型分析了离心加速场中金属液浸渗纤维预制体的临界转速,考察了金属液浅注量、设备转速、铸件高度、金属液原如外半径以及纤维预制体孔隙率对离心加速场中金属 浸润纤维预制体的影响。结果表明,金属液浸润纤维预制体的临界转速只与临界压力、金属液的浇注量、铸件高度以及纤维预制休性质有关;增加金属液浇注量、设备转速及金属液原始外半径,降低铸件高度、预制体纤维体积分数,有利于金属液的浸渗。