复合材料中的空隙及其对力学性能的影响

复合材料在制造过程中无法避免地会产生空隙，文中介绍了ＮＤＴ技术评定空隙率对复合材料层板力学性能的影响，通过采用真空排气，加压及微波加热与真空排气相结合的方法，可以降制品的空隙率。     

复合材料(结构)粘接质量检测的错位散斑技术

系统地分析了错位散斑条纹的形成机制,并在多种条件(真空荷载、热流荷载、音频扫描荷载等)下对各种复合材料结构粘接质量进行了检测及评估,可检测出厚1mm层合板内直径>5mm的缺陷,夹芯结构内直径>10mm的缺陷;对于包覆层结构可检测出深度在12mm以内、直径>5mm的空隙脱粘缺陷,而零粘接力缺陷也能检测出厚度为2mm、直径>30mm的缺陷。同时引入相移技术使错位散斑检测方法不仅具备非接触、高精度和全场实时观测等特点,而且也实现了复合材料结构粘接质量的定量无损检测。     

碳纤维/氰酸酯树脂复合材料真空逸气性能研究

分别测试了M40J碳纤维增强环氧改性氰酸酯复合材料在紫外照射前后真空环境(125℃,10-3 Pa)下的逸气性能.结果表明,复合材料总质量损失为0.27%,可凝挥发物为0,逸出气体主要是氢气、氮气和水,紫外照射后总质量损失为0.2%,照射前后复合材料结构无变化,真空逸气性能满足国际标准要求.     

热压罐系统

热压罐是非金属基复合材料构件制品生产的关键工艺设备。由真空系统、压力系统、冷却系统、中心控制系统及配套的机械装置组成。在复合材料制品的固化工序中,根据工艺技术要求,     

环氧基纳米复合材料抗真空紫外辐照性能研究

文章模拟真空紫外辐照条件,研究波长5~200 nm的真空紫外线(VUV)对环氧树脂648以及环氧基纳米复合材料的辐照损伤效应.质量损失、扫描电子显微镜、质谱仪和X射线光电子谱仪分析结果表明:纳米TiO2起到明显抗真空紫外辐照的作用.辐照后,与环氧树脂相比,环氧基纳米复合材料的质量损失大幅度降低,弯曲强度变化较小,出气量和出气成分减少,表面没有新的C峰出现,表面O 1s峰的主要成分没有发生变化.     

高强玻璃布增强聚酰亚胺复合材料性能

采用真空辅助模压方法制备了高强玻璃布(SW220)/聚酰亚胺(BMP350)复合材料,对该复合材料常温和高温条件下的热、力学性能进行了研究.结果表明,常温下SW220/ BMP350复合材料具有较高的弯曲和拉伸强度,200℃下复合材料的强度保持率大于65％,平均热膨胀系数约为(6 ～8)×10-6K-1;DMA测试表明...     

含Ti钎料钎焊碳纤维复合材料与钛合金的界面微观分析

采用几种钎料对碳纤维复合材料与钛合金进行真空钎焊,重点探讨了含Ti钎料钎焊碳纤维复合材料与钛合金连接界面的微观组织。研究表明,含Ti钎料润湿连接碳纤维复合材料与钛合金TC4的过程可分为五个阶段:钎料与母材的物理接触以及钎料的熔化;原子的扩散;反应层的生成;反应层沉积变厚,润湿复合材料;形成接头。研究结果对于碳纤维复合材料与钛合金的连接及在重要航天器中的应用具有重要参考价值。     

一种高性能环氧树脂体系

在某型号高压容器研制过程中，通过实验对比研制出了一种高强高韧的环氧树脂体系。该体系可以用于纤维缠绕、RTM、真空浇注、纤维模压、纤维喷射成型等复合材料生产工艺。尤其应用在纤维缠绕内压容器型复合材料结构件上，其性能显得更为突出。     

环模设备研制用玻璃钢的放气性能研究

文章介绍了在环模设备研制中采用玻璃钢材料制作真空容器的发展需求,为满足设计要求,对玻璃钢复合材料的放气性能进行研究。文中阐述了材料的放气机理和不同测试方法,以及对材料样品的放气性能的测试过程,并获得了重要数据。这项研究工作为真空系统设计提供了参考依据,也为非金属材料环模设备研制提供了思路。     

MoS2自润滑复合材料的空间摩擦学性能研究

在模拟空间原子氧与高真空条件下,分别对微米MoS₂、MoS₂纳米球与MoS₂-IC 3种复合润滑材料的摩擦学性能进行了测试。结果显示MoS2纳米球复合材料具有最优的抗磨性能,MoS₂-IC复合材料的抗磨性能次之,微米MoS₂复合材料最差。3种复合材料的减摩性能相差较小,MoS₂纳米球复合材料的摩擦系数仅比其他两种复合材料略低。MoS₂-IC具有较高的化学活性,在摩擦过程中发生转移并形成转移润滑膜,从而具有较优的抗磨性能,MoS₂纳米球优异的摩擦学性能与其独特的球形封闭结构相关。     

内嵌缺陷对自动铺丝正交层合板构件拉伸性能的影响

针对自动铺丝技术在铺放复合材料正交层合板构件时产生的内嵌缺陷,分别按照[(90°/0°)5/90°]和[(0°/90°)5/0°]的顺序,利用2丝束自动铺放机器人铺放含有6种间距的空隙和重叠缺陷的层合板试件,缺陷分别位于0°和90°纤维层内。通过对24种缺陷规格的试件与完好试件进行拉伸试验对比研究,结果表明,0°纤维方向上,空隙间距12.7mm时的拉伸强度与完好试件的比值(拉伸强度比)达到40.1%,拉伸性能最高;重叠缺陷试件的拉伸性能普遍高于空隙试件,重叠间距为0时的拉伸强度比达到最大值48.0%;90°纤维方向上,空隙缺陷对试件拉伸强度的影响并不显著;重叠缺陷试件的拉伸强度则随着缺陷间距的增加呈现先减后增的趋势,间距6.35 mm时的拉伸强度比为最低80.3%,间距1.5、12.7 mm时的拉伸强度比分别达到101.6%和103.4%。     

真空热试验中冷能利用的思考

在大型航天器的真空热试验中,仅从过冷器排除的液氮和低温气氮的混合物就达约5×104 kg,其中蕴涵了108 kJ量级的冷能。文章首先介绍了自然冷能和LNG冷能利用的研究现状,并结合航天器真空热试验的实际情况,研究了试验过程中排气造成的冷能损失,对它的再利用可行性进行了讨论,提出可以采用联合法冷能回收流程,并提出了冷能利用中的几个关键问题。认为:需要解决液氮和低温气氮供应的连续性及找到恰当的二次冷媒,是真空热试验中冷能利用的关键。     

液体火箭发动机复合材料喷管延伸段研究进展

喷管延伸段是液体火箭发动机的重要零部件,直接关系到发动机真空比冲性能的高低和其重量特性指标的优劣。近些年来,由于复合材料具有耐热、抗热震性能好、抗疲劳性能好、耐氧化腐蚀以及密度低等优点,复合材料在液体火箭发动机喷管延伸段上得到了越来越广泛的应用。仅在2018年下半年,国内就先后有高室压10 kN复合材料发动机完成某导弹武器飞行和5 000 N复合材料喷管延伸段发动机完成远征三号上面级飞行。通过查阅国内外文献,系统总结了国内外液体火箭发动机用复合材料喷管延伸段的研究及应用现状,综述了复合材料喷管延伸段预制体的一维缠绕成型、三维编织成型以及三维针刺成型技术及其气相法和液相法复合致密化技术,分析了国内的主要差距并提出了发展建议。     

固体推进剂空隙含量的体积模量测定

本研究采用体积压缩系数测量来确定固体推进剂中因气体逸出而导致的内部空隙含量(空隙区)的变化。而且测定了复合改性双基(CMDB)、交联双基(XLDB)和硝酸酯增塑聚醚(NEPE)三种推进剂体内空隙形成的速率。发现在400mm立方体内空隙含量和体积压缩系数,同用X—射线的检查结果具有良好的一致性。在这三种推进剂中,采用70和80℃下的高温贮存来加速空隙的形成。其中CMDB推进剂显示出最高的空隙形成速率。最后,探讨了断裂力学在空隙形成研究中应用的最新进展。     

轻型高强Al-Si/SiC复合材料反射镜的制备与性能

文章采用反应烧结工艺制备 Si/SiC 材料,然后通过真空扩散渗铝工艺制备了 Al-Si/SiC 复合材料。通过精确调控浸渗合金的铝浓度使制备的Al-Si/SiC复合材料具有可控的热膨胀系数,利用该工艺制备出热膨胀系数连续可调（4.6×10-6K-1~8.7×10-6K-1,0~40℃）的 Al-Si/SiC 复合材料,其力学性能优异,经检测密度为2.86g/cm3,弹性模量为236GPa,断裂韧性为6.1MPa＆#183;m1/2,可采用线切割、铣磨、钻孔、攻丝等手段加工,相比SiC陶瓷材料更易于高精度机械加工。扫描电子显微镜分析表明,制备的Al-Si/SiC复合材料均匀、致密,光学抛光后表面粗糙度均方根值达到1.017 nm。各项测试数据表明, Al-Si/SiC复合材料作为反射镜可以满足空间光学的应用。     

三维编织支架底板RTM工艺研究

基于有限元/控制体积法模拟了三维编织支架底板树脂传递模塑(RTM)工艺的充模过程,预测了不同注入口的数量和位置对干点的影响,比较分析了注入口的数量和位置、注入压强及树脂粘度对充模时间的影响,按照优化的工艺参数制造了三维编织支架底板复合材料构件,用超声波无损检测验证了渗透情况。结果表明,通过底板超声衰减强度的损失较小,图像法测量空隙含量为0.93%。     

LE-5发动机比冲分析

LE-5液氧/液氢燃气发生器循环发动机实测真空比冲被用来评定一种新的喷管性能分析计算方法.涡轮排气引入到主流的超音速段,涡轮排气的有效比冲用一种简单方法计算,然后乘上一个由缩比热试模型试验确定的系数.主流比冲用一种类似于JANNAF的喷管分析方法进行计算,计算时假设能量释放效率等于测定的C~*(特征速度)效率.测得的发动机比冲与分析计算值相当一致.在有些情况下,发现C~*-效率和能量释放效率之间存在偏差.     

影响行波型超声马达真空低温性能的因素

在真空低温的苛刻环境下,测试了盘形行波型超声马达的负载特性和转速稳定性。引 入输出总功率的概念,分析了在真空低温下超声马达的驱动特性变化情况。针对超声马达的 结构组成,探讨了几个影响非常态下超声马达驱动性能的因素,如胶粘剂、摩擦材料、压电 陶瓷等,为非常态下的超声马达结构设计提供指导。结果表明,随着温度降低,压电陶瓷的 压电性能下降,但采用低温胶制作定子时,超声马达在低真空和低温-80℃环境 下仍能运行。Ekonol基复合材料的摩擦性能受温度的影响较小,适合低温使用。
     

回转体自动铺丝轨迹规划与覆盖性分析

针对航空航天工业领域的复合材料回转体类构件,研究了回转体自动铺丝轨迹规划和 覆盖性问题。应用一般回转体的数学模型,建立了基于解析解的自动铺丝轨迹规划模型。在 此基础上,利用测地线的特性,建立了相邻铺丝轨迹中心线之间距离与丝数的对应关系,提 出了一种覆盖性分析方法以处理可能出现的丝束重叠或空隙。根据上述算法,开发了CATIA
V5R18环境下的回转体复合材料CAD软件,并进行了实例验证。结果表明：生成的铺丝轨迹效 果较好,裁剪后的丝束能均匀覆盖在构件表面,满足工艺设计要求和工程需要。
     

星际航天服新型防热材料研究

本研究的对象是柔性纤维骨架的气凝胶复合材料，研究目的是开发未来月球火星航天服的防热材料。在高、低真空状态下，骨架纤维硅气凝胶复合材料（FSACF）的高柔性和良好的防热属性使之成为未来航天服最有可能使用的候选防热材料。本文首先介绍了保持热性能的情况下这些气凝胶复合材料的耐久性（机械循环测试）研究。研究显示，在25万次机械弯曲循环测试之后，其中一些气凝胶材料保持了大部分防热性能。本文也调查了将这些柔性气凝胶复合材料整合入目前航天服部件中的问题。对不同类型气凝胶航天服部件方案进行热传导性评估，以确定在月球和火星环境下，可能具有最佳总热性能的防热敷层概念。还讨论了应用这些气凝胶材料，减轻硅材料受灰尘污染问题的潜在解决方案。