卫星构件用M40J/ BA204 复合材料性能

针对卫星构件的不同需求,开发了一种芳香胺固化的环氧树脂BA204.研究了无溶剂及溶剂法成型的M40J/BA204复合材料力学、真空放气性能和管件在模拟温度交变条件下的性能变化情况.结果表明:两种方法制备的复合材料力学性能均能满足卫星构件要求,无溶剂法制备的复合材料力学性能优于溶剂法.采用无溶剂法制备的M40J/BA204复合材料其真空质损率为0.23％,可收集挥发性凝聚物为0.009％;复合材料管件经200次热循环冲击后力学性能变化不大,表明M40J/BA204复合材料具有良好的热稳定性.     

某卫星用M40J/环氧树脂面板蜂窝夹层结构成型工艺

M40J/环氧树脂复合材料具有高的比强度和高的比模量,热膨胀系数小,尺寸稳定性好,而且在真空条件下质损率低,是目前我国航天应用卫星结构的主要材料,本文对M40J/环氧树脂面板蜂窝夹层结构成型工艺进行了分析研究,同时对两种环氧树脂的几项性能进行了比对.     

单向M40J/5228A复合材料在真空热循环作用下诱发热应力的数值模拟

对单向M40J/5228A复合材料进行了真空热循环试验(93～413K,10-5 Pa),利用MSC.Marc2001有限元分析软件对复合材料内的交变热应力分布进行了数值模拟.结果表明,真空热循环导致的累积残余热应力会引起复合材料出现局部脱粘,并且使复合材料界面层附近出现应力集中.     

聚酚氧/环氧树脂共改性氰酸酯树脂的制备及其低温性能

采用聚酚氧树脂(PKHH)和高纯环氧树脂(EP),通过熔融预聚的方式共改性氰酸酯树脂(CE),制备可在超低温环境中稳定使用的改性氰酸酯树脂。结果表明:PKHH能加速CE树脂固化反应;PKHH通过半互穿网络(SIPN)的增韧机理改善CE树脂的韧性;含有10%(质量分数)PKHH的CE/EP混合物在–196℃下的冲击强度为18.4 kJ/m~2,模量约为3.5 GPa;经14次冷-热循环后(–196~200℃),试样表面未见裂纹产生。     

新型耐高温氰酸酯/磷酸铝复合材料的研究

基于氰酸酯树脂(CE)和磷酸铝(AlPO4)优良的综合性能,采用"复合技术",设计并制备了AlPO4/CE复合材料,研究了不同偶联剂和AlPO4含量对AlPO4/CE复合材料的热性能、介电性能和吸湿性能的影响。研究结果表明,不同偶联剂对磷酸铝和CE之间的界面作用力影响不同。AlPO4(KH-550)和AlPO4(KH-560)与CE间的界面作用力稍高于AlPO4(H-2),并且AlPO4(KH-550)/CE复合材料的综合性能最佳;当加入适当含量AlPO4(KH-550)时,AlPO4(KH-550)/CE复合材料具有比纯CE树脂更佳的综合性能。     

高性能M40J/BADCy复合材料的研究

对E51环氧树脂改性双酚A型氰酸酯(BADCy)体系的力学性能及热性能进行了研究,发现当E51环氧树脂的质量含量为5%时,改性体系的弯曲强度和冲击强度分别由原来的95.6MPa和9.24kJ/m²提高到了117.8MPa和12.6kJ/m²,而热变形温度仅下降8℃。以该改性体系为基体制作的M40J复合材料,其弯曲强度、模量和剪切强度分别高达:1270MPa,172GPa,68 9MPa。消泡剂BYK141能提高M40J/BADCy复合材料的力学性能,层间剪切强度可提高到77.1MPa。M40J/BADCy复合材料还具有良好的耐环境能力,是一种理想的航空航天结构材料。     

G/C纬向混杂浅交弯联三维机织复合材料的低速冲击性能

为了研究纤维混杂对三维机织复合材料低速冲击性能的影响,本文基于同一种浅交弯联三维机织结构制备成型了全碳纤维(T700)和玻璃/碳纤维(E-glass/T700)纬向混杂两种不同的复合材料。以上述两种复合材料为研究对象进行低速冲击实验,试验时设定冲击能量分别为10、23和40 J。结果表明:在不超过40 J的冲击能量下,两种复合材料均未被冲破;在三种冲击能量下,混杂材料的峰值力均小于全碳材料,其吸收能量、最大位移均大于全碳材料。在10和23 J的冲击能量下,混杂材料的损伤程度小于全碳材料;但当冲击能量达到40 J时,混杂材料的损伤程度大于全碳材料。     

星用非金属材料出气模型的应用

卫星上所用非金属材料，在空间真空环境下存在出气行为，产生污染效应。为了研究这种出气行为，本文以扩散理论为理论依据，推导材料出气模型。利用空间分子污染气体分析仪，测试了星用非金属材料的出气速率变化，对所测数据进行曲线拟合，通过试验和理论分析，证实了模型推导的正确性，结果表明：经过6h的真空加热预处理能够有效减少出气污染。     

浸渍工艺对先驱体转化制备Cf/SiC复合材料结构与性能的影响

以聚碳硅烷(PCS)/二乙烯基苯(DVB)为先驱体制备了3D-B Cf/SiC复合材料,研究了不同浸渍工艺对材料力学性能的影响.结果表明采用加热加压浸渍可以大大提高先驱体的浸渍效率,提高所制备材料的密度,从而明显提高Cf/SiC复合材料的力学性能.选用加热加压浸渍条件所制备的材料密度达到1.944g/cm3,室温弯曲强度达到662MPa,在1650℃(真空)和1800℃(真空)下测试,材料的弯曲强度分别为647MPa和609MPa.     

M40J和T300碳纤维的微结构

利用SEM、TEM、XPS、XRD、Raman和元素分析仪分析了M40J和T300的表面化学、物理及微观结构特征.研究发现:M40J含碳量高于T300纤维,而含氮量低于T300纤维,且表面活性基团比T300纤维低;M40J和T300碳纤维表面具有大量沟槽,前者相对长而浅,后者相对短而深;T300纤维端面皮芯结构明显,而M40J端面结构较均匀;M40J的微晶结构及取向性优于T300碳纤维.     

碳-铝复合材料低应力破坏原因探讨

本文主要就碳-铝复合材料的纵向抗拉强度低于混合律估算值,纤维的增强作用不能充分发挥,发生低应力破坏的原因进行探讨。研究了M40/LD_2,T300/LD_2,上碳/LD_2等碳-铝复合材料经液氮深冷—150℃冷热循环处理和不同温度加热真空处理,产生不同程度的界面反应和界面状态所引起抗拉强度的变化。分析探讨碳-铝复合材料发生低应力破坏的原因。 试验结果表明碳-铝复合材料在制备过程中发生不同程度的界面反应,造成碳纤维损伤,生成界面反应层,使纤维与铝基体的界面结合增强。过强的界面结合使裂纹易于向碳纤维内部扩展,造成脆断。界面结合强弱对碳-铝复合材料的破坏过程和抗拉强度有重要影响,控制碳纤维与铝基体的界面结合是获得高性能碳-铝复合材料的关键。通过适当的处理改善界面结合状态可使M40/LD_2复合材料抗拉强度提高25～40％。     

卫星用复合材料气瓶性能

通过对环氧树脂、NOL环力学性能、金属内衬表面性能、复合材料真空质损和复合材料气瓶性能等进行研究和分析,研制出一种用于卫星推进系统的复合材料气瓶.结果表明:该复合材料气瓶经150次疲劳试验后爆破压强为86 MPa,容器特征系数达57.7 km,且满足真空使用环境要求.     

热真空环境对常用胶接材料性能的影响

空间的热真空环境是造成光电子器件胶接材料性能退化和放气污染的重要因素.为此,考察了几类典型胶接材料的热真空老化和热真空挥发特性,分析了热真空老化后的力学性能变化及真空挥发产物的主要来源,并对热真空挥发预处理方法进行了验证.结果表明软质的硅橡胶与硬质的环氧树脂胶和丙烯酸树脂胶相比有着更大的质量损失,且含有端羟基的缩聚型硅橡胶和环氧树脂胶真空老化后的模量变化较大.通过真空预处理可以作为降低固化胶真空挥发产物来源的一种有效手段.可为宇航用光电子器件胶接材料的设计选型提供参考依据.     

制备M40/环氧648预浸无纬布工艺过程中影响质量的主要因素

介绍了M40/环氧648预浸无纬布在制备时影响其质量的主要因素,如树脂含量、外观质量及制备时的环境条件等。通过合理控制这些影响因素,可制备出工艺状态稳定、质量符合要求的预浸无纬布。     

On the Prediction of CO Outgassing from Comets Hale-Bopp and Wirtanen

The gas flux from a volatile icy-dust mixture is computed using a comet nucleus thermal model in order to study the evolution of CO outgassing during several apparitions from long-period Comet Hale-Bopp and short-period Comet Wirtanen. The comet model assumes a spherical, porous body containing a dust component, one major ice component (H₂O), and one minor ice component of higher volatility (CO). The initial chemical composition is assumed to be homogeneous. The following processes are taken into account: heat and gas diffusion inside the rotating nucleus; release of outward diffusing gas from the comet nucleus; chemical differentiation by sublimation of volatile ices in the surface layers and recondensation of gas in deeper, cooler layers. A 2-D time dependent solution is obtained through the dependence of the boundary conditions on the local solar illumination as the nucleus rotates. The model for Comet Hale-Bopp was compared with observational measurements (Biver et al., 1999). The best agreement was obtained for a model with amorphous water ice and CO, assuming that a part of the latter is trapped by the water ice, another part is condensed as an independent ice phase. The model confirms that sublimation of CO ice at large heliocentric distance produces a gradual increase in the comet's activity as it approaches the Sun. Crystallization of amorphous water ice begins at 7 AU from the Sun, but no outbursts were found. Seasonal effects and thermal inertia of the nucleus material lead to larger CO outgassing rates as the comet recedes from the Sun. In the second part of this work the model was run with the orbital parameters of Comet Wirtanen. Unlike Comet Hale-Bopp, the predicted CO outgassing from Comet Wirtanen is almost constant throughout its orbit. Such behavior can be explained by a thermally evolved and chemically differentiated comet nucleus. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

Thermo-mechanical properties of RTM-made carbon fibre/polyimide composite attaching collar under transient heating

This study focuses on the thermo-mechanical properties of Carbon Fibre/Polyimide Composite (CFPC) attaching collars under transient heating. The CFPC attaching collars were fabricated by a high-temperature resin transfer moulding process, and their thermo-mechanical properties under the conditions of simultaneous transient heating and bending load were investigated. The results show that the attaching collar tends to fail at 118% of the limit load. The failure mode includes the fracture of the connecting screws, local extrusion damage of the hole edges, and slight ablation damage at the outer plies. And there is no observable residual deformation in the composite attaching collar. Furthermore, considering that the material properties vary with temperature, a progressive damage model based on the sequential thermo-mechanical coupling method was established to study the failure mechanism of the attaching collar. Finally, the damage factor of the CFPC was calculated to assess the safety status of the attaching collar. The results show that the primary damage modes of the composite attaching collar are intralaminar failure, which mainly occurs at the heat insulation layer and the hole edges, and these slightly affect the structural bearing capacity. A good correlation between the experiment and FEA is obtained. The test methods and analysis models proposed contribute to the safety assessment of composite structures under transient heating.     

树脂基复合材料的分解防热效率

为了提高树脂基复合材料烧蚀中的热阻塞效应,同时避免因为加入过量树脂引起的复合材料脆性较大的问题,本文提出了引入可分解纤维改性的方法来解决这一矛盾.通过比较,筛选出了分解性质与酚醛树脂相似的可分解纤维,制备了改性纤维/酚醛复合材料.电弧风洞烧蚀试验结果显示,20 mm厚的改性纤维/酚醛在最高热面温度1 300℃、总加热时间600 s的条件下背面温升比相同条件下高硅氧/酚醛低约40℃,表现出很好的烧蚀防热性能,与材料设计的初衷相符.因此,引入可分解纤维的方法是一种有效改善复合材料性能的方法.