聚酰亚胺复合材料发动机调节片的研制

对发动机调节片用聚酰亚胺树脂及其复合材料性能、调节片力学仿真设计和装机试车考核三方面进行研究。采用DMA、TGA、流变仪和万能力学试验机等考察了KH308树脂及其复合材料性能,并结合ANSYS力学仿真计算等方法对复合材料调节片进行了结构设计。结果表明KH308树脂熔体最低黏度为14.8 Pa·s,具有良好的成型工艺性;T_g为335℃,T5d为468.8℃,MT300/KH308复合材料具有优良的耐热、抗振动及耐老化性能,可以有效替代钛合金调节片,实现减重52%,各项功能指标均满足设计要求。     

改性含硅芳炔树脂及复合材料的制备和性能表征

通过胺解反应合成了二(3-乙炔基苯胺)-甲基乙烯基硅烷(SZMV),并对其物理结构进行了表征。将SZMV与含硅芳炔(PSA)树脂通过熔融共混的方法制备了改性PSA树脂(PSA/SZMV)。考察了改性PSA树脂的黏度、固化特性、耐热性能、介电性能以及复合材料的力学性能。研究结果表明SZMV的加入有效降低了树脂的黏度,使其加工工艺性能得到改善,氮气条件下树脂固化物的T5d高达571℃,仍保持良好的耐热性能,改性树脂的介电常数为2.9,复合材料的弯曲和层剪强度分别提高了45%和33.6%。     

三维浅交弯联机织复合材料准静态冲击性能有限元模拟

借助绘图软件PRO/E构建出用于研究冲击性能的三层三维浅交弯联机织复合材料及冲头的结构模型,并利用有限元软件ANSYS对其力学性能进行模拟分析。分别表征复合材料中纤维、树脂基体的应力应变分布情况,并预测复合材料的冲击破坏形式。结果表明,在准静态冲击载荷的作用下,复合材料在冲头冲击的位置形成贯穿性损伤;纤维表现出较大的冲击应力,树脂基体表现出较大的冲击应变;冲击破坏模式主要为复合材料的变形引起的贯穿性破坏,包括纤维的断裂、树脂的破碎及纤维与树脂间的脱粘。     

雷达吸波材料表面波抑制性能测试技术

分析了雷达吸波材料对表面波抑制性能的作用机理并设计测试系统来测试材料对表面波的抑制性能。在X波段(8~12 GHz)利用喇叭天线发射电磁波,以掠入射角度投射到金属板上形成表面波,覆盖于金属板上的聚四氟乙烯将反射的电磁波束缚在介质中并沿金属板向前传播。利用电场探针来检测接收到的电磁能量,对比放置吸波材料前后的结果,以此来评估吸波材料对表面波的抑制性能。并对两种吸波材料进行测试,取得了良好的效果,说明了该测试方法的可行性和有效性。     

ＥＰ－ＰＩ 及ＢＭＩ－ＰＥＳ 的反应诱导相分离

研究了ＥＰ / ＰＩ 和ＢＭＩ/ ＰＥＳ 两种ＴＳ/ ＴＰ 共混体系的反应诱导相分离过程及形貌结构ꎮ 采用相差

显微镜原位研究了反应诱导相分离的过程ꎬ发现分相初期形成了均匀的相结构ꎻ随着相分离的发展ꎬ一定浓度

区域样品中的双连续结构经过演化发展ꎬ分相后期样品内部与边缘的形貌不一致ꎮ 通过对固化后样品断面的

ＳＥＭ 观察ꎬ发现在ＴＰ 浓度很低时形成海岛结构ꎬ当ＴＰ 浓度稍高ꎬ样品形成了核壳结构ꎬ在样品边缘和与基板

接触的上下等外侧形成了ＴＳ 的富集区ꎬ只有极少量的ＴＰ 分散颗粒存在ꎻ在样品的中间ꎬＴＳ 和ＴＰ 形成双连续

结构ꎬ其中ＴＰ 富集相具有细丝状的网络特征ꎮ 分析认为ꎬＥＰ 和ＢＭＩ 为热固性树脂ꎬ初始样品为小分子ꎬ在反

应开始时表现为流体ꎬ为快组分ꎻＰＩ 和ＰＥＳ 为典型的热塑性聚合物ꎬ它们的黏弹性特征随着相分离的发展越来

越显著ꎬ即Ｔｇ以下为玻璃态ꎬＴｇ以上表现出弹性、黏弹性特征ꎬ为慢组分ꎮ 在反应分相过程中ꎬ由于ＴＰ 富集相

缠结网络的松弛慢于相分离的速度ꎬ因此ＴＰ 富集相网络的整体收缩不可避免ꎬ在ＴＰ 与ＴＳ 动力学极不对称的

作用之下ꎬ初始均匀的双连续结构最终发展为核壳结构ꎮ

     

高超声速飞行器控制面动密封技术

根据高超声速飞行器控制面高温密封件的设计要求,本文介绍了NASA格林研究中心高温密封件的先进设计方案,即以耐高温材料的编织物为基础的密封件方案、陶瓷层叠薄片密封件方案和预加载器方案,并总结了鉴定密封件和密封系统性能的试验设备和方法。     

温度对原子氧试验中样品性能的影响

在不同的样品温度下,利用微波源原子氧对ITO/Teflon/Ag和硫化硅橡胶进行了辐照试验。结果表明:样品温度≯150℃时,原子氧作用造成ITO/Teflon/Ag的质量变化较小;样品温度≯100℃时,硅橡胶的质量损失随着样品温度的升高而增大。温度对ITO/Teflon/Ag的太阳吸收比影响不大,而随着温度的增加,硫化硅橡胶的太阳吸收比逐渐升高。不同样品温度原子氧试验后两种材料发射率变化不明显。     

超高强度钢条带设计与制造技术

为了满足重型卫星发射要求,需要研制具有高承载能力的条带。以Φ937 mm接口包带装置为例,采用18Ni马氏体时效钢开展条带设计,条带制造过程中对热处理工艺、表面抛光工艺进行研究:条带的屈服强度达到1 723 MPa,使包带装置承载能力提高了一倍;条带表面粗糙度达到0.4,满足包带装置使用要求。通过静力试验及分离试验对产品进行了考核,结果表明18Ni马氏体时效钢条带满足设计要求。     

ＹＧ 刀具与７０５０ 铝合金加工性能匹配研究

以７０５０ 铝合金为研究对象ꎬ使用ＹＧ３ 和ＹＧ６ 两种刀具对其进行切削试验ꎮ 试验结果表明:ＹＧ３

刀具切削力和表面粗糙度值高于ＹＧ６ 刀具ꎬＹＧ６ 切削表面形貌明显优于ＹＧ３ 刀具ꎬ说明ＹＧ６ 刀具与７０５０ 铝

合金加工性能匹配性好ꎮ

     

压印接头典型失效形式及机理

选取1420铝锂合金(1420)和镀锌钢进行不同组合压印连接,对所得接头进行静态力学性能试验,并运用扫描电子显微镜对接头拉伸断口进行微观分析。结果表明:镀锌钢-1420接头的静拉伸强度和能量吸收值最大(3 119.3 N,4.757 J);1420-1420接头最小(2 243.4 N,0.598 J)。1420-1420接头为颈部断裂失效,镀锌钢-镀锌钢接头为混合失效,两种接头同时存在韧性断裂和脆性断裂两种特征;镀锌钢-1420接头为上板拉脱失效,接头断口为韧性断裂。     

氟橡胶低温性能改进研究进展

氟橡胶具有优异的耐油、耐高温、耐酸碱、耐高真空等性能,但由于氟橡胶分子链含有氟原子,使其极性增加、耐低温性能变差。本文从分子结构、共混、配方设计、工艺条件4个方面,综述了国内外氟橡胶低温性能改进的途径,着重分析了分子结构与共混。分子结构改进包括在主链或者侧链加入柔性基团,例如氟醚橡胶、氟硅橡胶等;共混主要是指将通过一定手段将其与低温性能较好的橡胶混合均匀。最后,提出了氟橡胶低温性能改进的发展趋势及应用前景。     

用含硅芳炔树脂制备Ｃ/ Ｃ－ＳｉＣ 复合材料

以含硅芳炔树脂为先驱体ꎬ采用先驱体浸渍法(ＰＩＰ) 制备了Ｃ/ Ｃ－ＳｉＣ 复合材料ꎮ 首先通过炭化

Ｔ３００/ 含硅芳炔树脂(ＣＦＲＰ)制备了多孔Ｃ/ Ｃ－ＳｉＣ 预制体ꎬ并探究了炭化工艺对所得多孔Ｃ/ Ｃ－ＳｉＣ 预制体性能

的影响ꎬ制得的多孔Ｃ/ Ｃ－ＳｉＣ 预制体弯曲强度为９８ ＭＰａꎻ然后以含硅芳炔树脂溶液为浸渍剂ꎬ浸渍多孔Ｃ/ ＣＳｉＣ

预制体ꎬ经过４ 次浸渍、固化、炭化后ꎬ得到致密的Ｃ/ Ｃ－ＳｉＣ 复合材料ꎬ其弯曲强度提升到２０３ ＭＰａꎬ同时用

ＸＲＤ、ＳＥＭ、ＴＥＭ 等手段表征了复合材料的微观结构ꎬ所得Ｃ/ Ｃ－ＳｉＣ 复合材料主要成分为β－ＳｉＣ 及无定型碳ꎮ

     

压印接头混合失效模式静力学分析

主要研究了压印接头的混合失效模式,给出混合失效相关概念,分析混合失效模式出现的情况和接头参数,得出其常出现在板材力学性能、流动性和所形成的接头参数较好的情况下,并以1420铝锂合金和TA1钛合金为例比较得知,混合失效模式的承载能力和能量吸收值均为最大,在接头失效过程中兼具了颈部断裂和拉脱失效的特点并在承载能力和承载位移上更优。     

纤维增强ＳｉＢＮ 陶瓷基复合材料的制备及性能

为了满足不同马赫数飞行器对透波材料提出的集透波、承载、防热、耐蚀、抗冲击于一体的性能

要求ꎬ本文开展了不同耐热区间纤维增强陶瓷基复合材料的研究ꎮ 采用ＰＩＰ 工艺分别制备了氧化铝、莫来石、

石英、氮化硅纤维增强ＳｉＢＮ 陶瓷基复合材料ꎬ并对其介电和力学性能进行了测试与评价ꎮ 结果发现莫来石纤

维增强ＳｉＢＮ 陶瓷基复合材料的介电常数和介电损耗分别为４.１~４.２ 和１.０×１０－２ ~９.７×１０－３ꎬ抗弯、拉伸、压缩

强度分别为９５.１２、３４.９５ 和８０.９２ ＭＰａꎬ具有最佳的综合性能ꎮ

     

基于二氧化钒的辐射率可调涂层设计

设计了基于VO_2的非对称FP腔薄膜结构的智能热控涂层,并应用光学模拟计算的方法研究了不同膜层厚度对薄膜结构辐射率的影响,以及辐射率随角度的变化规律。计算结果表明,当相变层VO_2层的厚度从15 nm增至120 nm时,薄膜结构的辐射率变化Δε先增加再减小,VO_2厚度为50 nm时,Δε达到最大,约为0.6。介质层HfO_2的厚度主要影响多层薄膜结构的高温吸收带位置,但Δε在HfO_2层厚度为800~1 000 nm,均可达到约0.6的最大值。多层薄膜结构在0°~70°,仍保持明显的辐射率变化,Δε在0.4以上。     

ＳｉＢＡｌＯＮ 陶瓷前驱体的制备与裂解

以聚铝氧烷为铝源ꎬ聚硼硅氮烷兼作硼源和硅源ꎬ共混得到ＳｉＢＡｌＯＮ 陶瓷前驱体ꎬ经高温裂解得

到ＳｉＢＡｌＯＮ 陶瓷ꎮ 采用ＴＧＡ 和ＸＲＤ 对ＳｉＢＡｌＯＮ 前驱体的裂解行为及陶瓷产物晶相结构进行表征ꎮ 结果表

明ꎬＡｌ 的引入降低了陶瓷的结晶温度ꎬ当陶瓷中的Ａｌ 含量为１０ｗｔ％时ꎬ１ ３００℃ 处理后析出β－Ｓｉ３ Ｎ４ 晶体ꎬ１

５００℃时ꎬ陶瓷中的Ａｌ 和Ｏ 与无定型的Ｓｉ－Ｎ 结合生成出现Ｓｉ２Ｎ２Ｏ 和Ｓｉ３ Ａｌ３ Ｏ３＋１.５ｘ Ｎ５－ｘ结晶ꎬ１ ７００℃时Ａｌ 和Ｏ

与结晶的β－Ｓｉ３Ｎ４固溶生成β’ －ＳｉＡｌＯＮ 结晶ꎬ最终陶瓷产物晶相组成为Ｓｉ２ Ｎ２ Ｏ/ Ｓｉ３ Ａｌ３ Ｏ３＋１.５ｘ Ｎ５－ｘ / β’ －ＳｉＡｌＯＮꎮ

对陶瓷的介电性能进行研究表明ꎬ温度<１ ０００℃时ꎬ其介电常数和介电损耗较为稳定ꎬ分别约为３ 和<０.００４ꎮ

     

连续聚铝碳硅烷纤维的预氧化

聚铝碳硅烷(PACS)纤维预氧化过程是制备近化学计量比Si C(Al)纤维的关键步骤。而连续PACS纤维预氧化的氧含量控制是关键问题。采用实时测量设备对连续PACS纤维预氧化过程进行跟踪,用分段积分方法对PACS纤维进行非等温动力学模拟;利用实时测量数据用非线性优化方法求解,可以预测PACS纤维预氧化增重。本文在实验过程中,采用聚碳硅烷(PCS)纤维和PACS纤维进行对比研究。结果表明:在相同的预氧化条件下,两种纤维均在Si—H键反应程度为40%时出现凝胶点,反应后凝胶含量均达到100%,其氧含量分别为9.9wt%和14.7wt%;PACS纤维的Si—H键反应程度和增重均比PCS纤维低。利用实时增重数据,用Matlab的Lsqnonlin函数进行求解预氧化动力学方程,得到PACS的预氧化活化能为62.2 k J/mol,模型可准确的预测其预氧化过程中的增重率变化。     

Ｔｉ－Ｓｉ－Ｂ４ Ｃ－Ｃ 系的燃烧反应机理

针对Ｔｉ－Ｓｉ－Ｂ４Ｃ－Ｃ 反应体系ꎬ在进行热力学分析的基础上ꎬ采用燃烧合成法制备了复相陶瓷粉

体ꎬ采用ＸＲＤ、ＳＥＭ 对反应产物的物相和组织结构进行表征ꎬ探讨了燃烧反应机理ꎮ 研究结果表明ꎬ所制备复

相陶瓷由Ｔｉ３ＳｉＣ２、ＴｉＢ２、ＴｉＣ 三相组成ꎬ其质量分数分别为４４.２％、２７.９％、２７.９％ꎮ ＴｉＢ２相以棱角分明的颗粒形

态存在ꎬＴｉＣ 相以不规则的球形颗粒存在ꎬ两种颗粒弥散分布于具有典型层状结构Ｔｉ３ＳｉＣ２基体中ꎮ Ｔｉ－Ｓｉ－Ｂ４ＣＣ

体系反应机理可以概括为Ｔｉ 与Ｃ 的燃烧反应、Ｔｉ－Ｓｉ 熔体的形成、Ｂ 的还原与Ｔｉ３ ＳｉＣ２ 的合成、ＴｉＢ２ 的生成与

长大四个基本过程ꎮ

     

同质异种热处理状态铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能

开展了2219MCS叉形环和2219C10S筒段组成的接底接头的搅拌摩擦焊工艺试验,分析了焊接速度、2219MCS叉形环位置对接头组织形貌、显微硬度、力学性能的影响规律。结果表明:2219MCS叉形环的原始粗大组织晶粒导致其无论位于前进侧还是后退侧,均是整个接头的薄弱环节。接头显微硬度呈现出典型的"W"型分布,叉形环一侧的热机影响区的显微硬度最低。在焊接参数相同时,叉形环位于后退侧的力学性能优于其位于前进侧;当焊接速度为180~220 mm/min且叉形环为后退侧时,其接头综合性能最优,抗拉强度可达到330 MPa,低温抗拉强度可达到420 MPa,延伸率超过3.5%,正弯性能均可以达到180°无裂纹,但是2219MCS母材开始出现裂纹,而背弯性能较差,并且背部裂纹沿着2219MCS热机影响区一侧起裂、扩展。     

酚醛树脂基泡沫碳材料的烧蚀与隔热性能

为考察纳米孔径的酚醛树脂基泡沫碳材料的烧蚀与隔热性能,以酚醛树脂为碳源,环戊烷为发泡剂,吐温80为表面活性剂,对甲苯磺酸为固化剂,采用发泡固化碳化工艺制备了低密度泡沫碳材料。所制备的泡沫碳材料密度为0. 3 g/cm^3,压缩强度达到了11. 7 MPa。采用LFA457激光导热仪考察了泡沫碳材料在不同温度下(25、200、400、600℃)的导热性能,25℃下热导率为0. 141 W/(m·K),600℃下热导率为0. 344 W/(m·K);通过氧乙炔试验(30 s/60 s)对泡沫碳材料与C/C复合材料在同样的气流条件下隔热性能进行了比较,在材料正面烧蚀峰值温度泡沫碳材料比C/C复合材料高出约400℃的情况下,背面峰值温度比C/C复合材料仍低出150℃;通过氧乙炔试验考察泡沫碳材料的抗烧蚀性能,氧乙炔烧蚀60 s的线烧蚀率为0. 031 mm/s。试验结果证明低密度的泡沫碳材料同时具备优异的隔热与高温抗烧蚀性能。