国产碳纤维增强聚醚砜复合材料的力学性能评价

本文对两种国产高强Ⅱ型碳纤维（ＪＬ和ＬＹ）增强的聚醚砜（ＰＥＳ）复合材料的静态力学性能，包括拉伸，压缩，弯曲和剪切等，进行了研究和评价；对其断裂形貌特征进行了分析。结果表明，ＪＬ／ＰＥＳ和ＬＹ／ＰＥＳ复合材料具有良好的力学性能，其主要性能指标与环氧基复合材料相当。断口形貌表明，纤维与基体粘接不良，有断裂伴随着严重的纤维拔出或脱粘；对纤维进行表面处理后，其复合材料性能有明显改善。     

SiCw／Al复合材料时效行为的研究

研究了６０６１Ａｌ合金和ＳｉＣＷ／６０６１Ａｌ复合材料在１７０℃、１９０℃和２２０℃三种温度下的时效析出行为，分析了峰时效温度对６０６１Ａｌ合金和ＳｉＣＷ／６０６１Ａｌ复合材料拉伸性能的影响。研究结果表明，６０６１Ａｌ合金弹性模量不随峰时效温度的提高而发生变化，屈服强度和抗拉强度随峰时效温度的提高而略有下降；ＳｉＣＷ／６０６１Ａｌ复合材料的弹性模量则随峰时效温度的提高而略有下降，ＳｉＣＷ／６０６１Ａｌ复合材料屈服强度和抗拉强度随峰时效温度的提高而明显降低。     

碳纤维表面处理对碳-酚醛复合材料界面粘接的影响

本文研究了液相氧化、电化学氧化和电化学聚合等表面处理对碳纤维的束丝强度和碳-酚醛复合材料的层间剪切强度的影响,并利用纤维的表面能和试件断口的扫描电镜形貌分析讨论了碳-酚醛复合材料中纤维与树脂界面的粘接机理。     

冷热循环对SiCp／Al复合材料微屈服行为的影响

采用微屈服强度测试、透射电镜和高分辨透射电镜分析，对经过不同冷热循环工艺处理后的ＳｉＣｐ／６０６１复合材料的微屈服行为进行了研究。结果发现，冷热循环次数虽然对ＳｉＣｐ／６０６１复合材料微屈服行为的宏观规律没有本质的影响，但是仍然影响着ＳｉＣｐ／６０６１复合材料的微屈服行为。研究还发现，冷热循环次数影响ＳｉＣｐ／６０６１复合材料微屈服行为的主要原因是其位错组态和残余应力在不同的循环次数下有明显的不同。     

涂层改性碳纤维复合材料的微波性能研究

通过对采用化学气相沉积（ＣＶＤ）法在碳纤维表面制备ＳｉＣ涂层、ＳｉＣ－Ｃ共沉积涂层的工艺方法、结构、复合材料电磁参数、复合材料的吸波性能等内容的研究,分析了这两种涂层对碳纤维复合材料微波性能的影响,探讨其涂层改性在防热、隐身双功能复合材料应用中的可能性。     

飞机复合材料结构疲劳试验载荷谱简化方法的试验研究

给出了飞机复合材料结构强度验证试验载荷谱的简化方法。该方法基于Ｓ－Ｎ曲线和等寿命曲线的线性假设及寿命估算的损伤累积模型，通过原谱和简化谱试验的对比分析，对该简化方法进行了验证。     

三维机织复合材料弹道冲击试验研究

先进复合材料具有高比强度、高比模量等优点，是航空发动机应用研究的热点。本文通过弹道冲击试验研究三维机织复合材料平板在高速物体冲击下的损伤失效机制及其力学行为，采用高速相机记录下了靶板受冲击损伤变化过程，分析了不同速度对三维机织复合材料平板损伤形貌的影响。试验结果表明，三维机织复合材料具有优异的抗裂纹萌生和扩展性，冲击表面的主要破坏模式是纤维剪切破坏和基体破碎，在出口表面主要破坏模式是纤维拉伸断裂和基体开裂。本研究可用于支撑验证碳纤维增强树脂基复合材料包容性，为航空发动机复合材料机匣研制提供基础。     

碳纤维特性对C/ C 复合材料界面性能的影响

分别采用扫描电镜、比表面积与孔体积分析仪等手段对日丝(RS-Cf ) 和美丝(MS-Cf ) 两种碳纤 维进行表面状态表征分析,通过纤维顶出试验、冲剪强度和弯曲强度对两种纤维制备的C/ C 复合材料界面性 能进行了微观和宏观测试,研究了不同表观结构纤维对C/ C 复合材料界面性能的影响。纤维表面形貌观察结 果表明:圆形RS-Cf 表面沟槽比腰果形MS-Cf 明显,但沟槽数量少于MS-Cf,而MS-Cf 的比表面积、孔体积和 孔径均大于RS-Cf。RS-C/ C、MS-C/ C 复合材料界面强度分别为2. 98 和3. 80 MPa;RS-C/ C 复合材料的弯曲 和冲剪强度分别为55. 9 和32. 0 MPa,低于MS-C/ C 复合材料的65． 0 和35. 2 MPa,微观和宏观力学性能均表 明MS-C/ C 复合材料的界面强度高于RS-C/ C 复合材料。     

碳纤维韧化涂层处理对复合材料性能的影响

选择高韧性环氧树脂作为碳纤维表面涂层处理剂，研究了碳纤维表面聚合物涂层韧化处理对其复合材料性能的影响，探讨了界面韧化的作用机理。结果表明：高韧性环氧涂层能提高单向复合材料的层剪、拉伸及冲击等性能，且处理工艺简单；涂层处理后Φ150mm复合材料压力容器强度转化率由81％提高到86．4％。     

进给速度对MI工艺制备SiCf/SiC复合材料加工损伤的影响

采用超声辅助磨削对MI工艺制备的SiC_f/SiC复合材料表面进行磨削加工，研究了进给速度对复合材料性能的影响。结果表明：采用超声辅助磨削加工SiC_f/SiC复合材料表面时，加工区域出现纤维脱粘、断裂、破碎及基体裂纹和脱落现象，且纤维与基体界面会有裂纹产生。当进给速度提高时，复合材料表面损伤加重，导致其比例极限强度和最大载荷降低。进给速度由400 mm/min提高至1 000 mm/min时，SiC_f/SiC复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别降低4.7%和20.6%。     

变质和细化处理对铸造Al／SiCp复合材料组织和机械性能的影响

研究了变质和细化处理对搅拌法制备的１５ｖｏｌ％ＳｉＣ粒子增强的铸造Ａｌ－Ｓｉ金属基复合材料的组织和机械性能的作用。试验表明，变质和细化元素的添加对该金属基复合材料组织的影响与相应的基体合金一致。变质处理使复合材料基体合金中的片状或针状共晶硅变成纤维状，细化处理能明显地细化αＡｌ晶粒，因而能明显地提高该复合材料的拉伸性能。单独的细化处理使拉伸强度提高８％，而同时变质和细化处理使拉伸强度提高１４％。     

热压压力对B/Al复合材料组织结构及力学性能的影响

使用表面覆有B4C涂层的硼纤维，采用大气等离子喷涂法制备连续硼纤维增强铝基复合材料预制片，结合真空热压扩散焊制备了纤维均匀分布的B／Al复合材料。探讨在接近铝基体熔点温度的条件下热压压力对复合材料力学性能与B／Al界面结合的影响，分析了B／Al界面结合状态与断口形貌及力学性能之间的关系。研究表明：热压压力对制备的B／Al复合材料的纤维体积分数、B纤维与Al基体的界面结合状态和拉伸强度有显著的影响；纤维表面的B4c涂层有效地防止了B纤维与Al基体间的界面反应，在温度6500C、压力10MPa的条件下，制备的纤维体积分数为42％的B／Al复合材料拉伸强度达到968MPa，达到了纤维理想强度的77％。     

玄武岩纤维表面涂层改性研究

采用溶胶-凝胶技术制备有机/无机纳米杂化涂层材料,通过红外光谱和原子力显微镜技术对该材料进行表征分析,结果表明合成了环氧/SiO2纳米杂化材料.采用合成的纳米杂化浆料对玄武岩纤维进行表面改性,通过纤维表面形貌、纤维复丝拉伸强度和复合材料层间剪切强度分析,研究玄武岩纤维表面涂层改性效果.试验结果表明:采用适当浓度的涂层溶液对玄武岩纤维进行表面改性可以有效的增加纤维表面粗糙度,提高纤维复丝拉伸强度,改善复合材料界面粘接强度,说明玄武岩纤维表面涂敷有机/无机纳米杂化涂层的改性方法是确实有效的.     

吹树脂颗粒法除漆对复合材料性能的影响

复合材料的性能特点使其表面漆层除漆困难。本文介绍了一种吹树脂颗粒法(PMB)除漆技术,论述了其工作原理和工艺流程。选用T700和EW240复合材料作为样件,通过检测除漆前后的外观形貌、分层脱粘、层间剪切强度、弯曲强度等性能,分析该除漆技术对复合材料性能的影响。结果表明,采用PMB技术进行复合材料除漆,未对复合材料性能产生不利影响,除漆效果达到预定要求。     

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。     

C／PMR—15复合材料热氧稳定性的研究

研究了在316℃、371℃流动空气中热氧化对C/PMR-15复合材料层间剪切强度(ILSS)的影响。纤维表面经空气冷等离子体处理及表面涂覆聚合物处理,改善了C/PMR-15复合材料的热氧稳定性。采用SEM分析了C/PMR-15复合材料热氧化后材料破坏情况。     

复合材料切削表面粗糙度测试方法的研究

利用先进的TalyScan150型表面粗糙度测试仪，采用不同测试手段和不同测试参数对复合材料切削试样表面进行测量、计算，得出复合材料切削表面粗糙度；通过比较分析，得到了适用于复合材料切削表面粗糙度测试的手段及参数，建立了复合材料切削表面粗糙度的测试方法，该方法为全面评价复合材料表面质量提供了测试基础。     

含表面裂纹的复合材料层压板剩余强度的工程算法

表面裂纹可导致复合材料层压板的强度降低,针对一些对裂纹敏感的复合材料关键部件有必要计算裂纹对层压板剩余强度的影响。传统预测层压板剩余强度的方法均与层压板具体铺层方向有关,通过研究具有表面裂纹的碳纤维/环氧树脂层压板的剩余强度特性,提出了一种与铺层方向无关的预测层压板剩余强度的工程算法。首先,利用裂纹几何参数以及层压板相关力学性能参数对剩余强度进行快速估计,再基于内聚力单元建立含表面裂纹的复合材料层压板的有限元模型,通过对含表面裂纹的层压板的渐进损伤过程进行描述,研究了裂纹深度和长度对剩余强度的影响,验证了工程算法的合理性。     

碳纤维表面特征对碳/环氧复合材料界面性能的影响

为了研究碳纤维表面特征与碳/环氧复合材料界面剪切强度的定量关系。采用扫描电子显微镜、比表面积分析仪、X射线光电子能谱仪对T800级碳纤维表面形貌、比表面积和表面化学特征进行了测试表征,并使用微珠脱粘法测试了复合材料的界面剪切强度(IFSS)。基于碳纤维比表面积测试结果,引入真实界面面积的概念,重点分析了界面面积和化学特征对IFSS的影响机理和规律。结果表明,不同表面状态的T800级碳纤维比表面积存在明显差异,两种除浆工艺处理的碳纤维比表面积相差25.4%。消除界面面积影响的真实界面剪切强度(IFSS’)与碳纤维表面氧碳比呈现出较好的线性相关性,R2达到了0.94。反映出提高碳纤维比表面积和表面氧碳比是改善复合材料界面性能的有效手段;同时,也为定量研究碳纤维表面物理和化学特征对复合材料界面性能的影响提供了一种新的分析思路。     

碳纤维表面特征对碳/环氧复合材料界面性能影响研究

为了研究碳纤维表面特征与碳/环氧复合材料界面剪切强度的定量关系。采用扫描电子显微镜、比表面积分析仪、X射线光电子能谱仪对T800级碳纤维表面形貌、比表面积和表面化学特征进行了测试表征,并使用微珠脱粘法测试了复合材料的界面剪切强度（IFSS）。基于碳纤维比表面积测试结果,引入真实界面面积的概念,重点分析了界面面积和化学特征对IFSS的影响机理和规律。结果表明,不同表面状态的T800级碳纤维比表面积存在明显差异,两种除浆方法处理的碳纤维比表面积相差25.4%。消除界面面积影响的真实界面剪切强度（IFSS’）与碳纤维表面氧碳比呈现出较好的线性相关性,R2达到了0.94。反映出提高碳纤维比表面积和表面氧碳比是改善复合材料界面性能的有效手段。同时,也为定量研究碳纤维表面物理和化学特征对复合材料界面性能的影响提供了一种新的分析思路。