热固性芳纶织物/环氧树脂支撑管动态特性分析

利用热固性树脂基体在玻璃态转变温度（T_g）前后表现不同的材料特性，制备了Kevlar29芳纶织物/E51环氧树脂基复合材料和三根充气展开支撑管。给出了芳纶织物增强环氧树脂支撑管制备工艺，其中基体温度采用电阻丝加热控制，管体固化形状采用聚酰亚胺薄膜内胆充气加压方法控制。研究了支撑的折叠和展开特性，当T>T_g时卷曲折叠并冷却定型用于储存，然后采用二次加热T>T_g和充气加压方法控制展开，最终支撑管形状回复率100%。采用模态分析讨论了温度、树脂含量、织物铺层厚度和充气内压等参数对悬臂状态下支撑管的固有频率影响规律。结果表明：随充气压力增加、树脂含量提高、织物铺层厚度增加、基体温度降低，芳纶织物增强环氧树脂支撑管的固有频率增大。采用曲线拟合方法获得固有频率随充气压力和温度的变化规律，结果可为充气展开支撑管设计提供参考。     

RTM用6818高温环氧树脂化学流变特性研究

以树脂传递模塑(RTM)用6818高温环氧树脂体系的化学流变特性研究为目的,以差示扫描量热法(DSC)和黏度实验为基础,采用外推法初步确定了6818树脂体系的固化工艺制度。依据双阿累尼乌斯方程建立了树脂体系的化学流变模型,模型曲线与实验数据的吻合性良好。模型分析表明,在80～100℃内树脂体系黏度低于200 mPa·s的时间大于12 h,可以作为6818树脂比较理想的注胶温度。该模型能够反映6818树脂黏度变化规律,预报该树脂体系的RTM工艺窗口。     

基于萤火虫算法的CFRP材料铣削刀具结构优化

为了提高CFRP零件的加工表面质量和刀具寿命,针对其铣削加工的刀具结构进行了优化。设计了刀具结构参数与CFRP材料铣削加工表面粗糙度、后刀面磨损量之间的正交试验。应用极差分析法分析了刀具结构参数对CFRP材料加工表面粗糙度、后刀面磨损量的影响规律,并应用多元线性回归法建立了刀具结构参数与表面粗糙度、后刀面磨损量之间的数学模型。基于此模型,采用FA萤火虫算法,优化了刀具的结构参数,并进行了实验验证。结果表明:在试验参数范围内,刀具结构参数对于CFRP工件铣削表面粗糙度的影响程度依次为:后角、螺旋角、前角。当刀具的后角、螺旋角和前角增大时,工件的表面粗糙度都呈减小趋势,但减小的快慢程度不同;刀具结构参数对于后刀面磨损影响程度依次为:后角、螺旋角、前角。当刀具后角增大时,后刀面磨损量迅速上升,当螺旋角增大时,后刀面磨损量减小,当刀具的前角增大时,后刀面磨损量先减小后增大。采用FA萤火虫算法优化后的刀具结构对CFRP材料进行铣削实验,实验结果值与建立的模型预测值误差较小,表面粗糙度的误差率为3%,刀具后刀面磨损量的误差率为7.6%。     

基于多模式超声成像的CFRP冲击损伤无损表征与冲击后压缩强度预测

为实现含冲击损伤复合材料层板损伤特性和剩余强度的定量无损表征，提出了一种基于多模式超声成像的CFRP层板冲击损伤表征与冲击后压缩强度预测方法。首先，基于相控阵超声多模式成像技术获得了不同冲击载荷下AC631/CCF800H双马来酰亚胺树脂基复合材料层板分层损伤的位置、尺寸和分布信息，随后，以层析C扫描图像为基础，引入等效开孔体积对其冲击后压缩强度进行了预测。结果表明：相控阵超声B扫描、声程C扫描和层析C扫描等多种成像模式相结合，能够有效描述层板内部分层损伤的形貌、尺寸及三维空间分布特征；与凹坑深度拟合和最大开孔体积拟合等传统方法相比，基于层析C扫描图像的等效开孔体积与CFRP层板的冲击后压缩强度相关性更大，预测结果也更为精确。相关研究成果可为复合材料冲击损伤过程精细化分析和材料力学性能定量无损表征提供一定的借鉴和参考。     

用于RTM工艺的烧蚀树脂及其复合材料

根据烧蚀防热复合材料RTM制备技术对树脂的要求,研究了一种适合于RTM工艺的无溶剂高残碳烧蚀树脂及其法向增强复合材料,详细讨论了树脂的黏度-温度特性、耐热性能、烧蚀性能及烧蚀复合材料的力学性能、热物理性能,并对制备的烧蚀防热材料构件进行了固体发动机热试车考核。结果表明:采用多环芳香酚改性的高邻位酚醛树脂工艺适用期长达120min、残碳率达67. 1%,使用该树脂制备的几种法向增强的复合材料层剪强度达39. 3MPa以上;该类树脂基烧蚀防热材料可作为固体火箭发动机扩张段的标准材料。     

氧化石墨烯/多面体低聚倍半硅氧烷增强双马树脂合成及其性能表征

在酸掺杂条件下，原位合成了多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）插层氧化石墨烯（GO）的GO/POSS_C-I复合材料。通过SEM、XRD、IR等手段对合成材料进行表。征结果表明，大量具有核-壳结构的无机-有机杂化POSS纳米粒子插层至片层结构GO表面。在增强双马树脂固化过程中，GO/POSS_C-I良好分散于双马树脂基体中形成黑色均匀固化物。DMA试验结果表明，GO/POSS_C-I增强粒子对基体中有机碳链运动形成了显著的限制作用，提升材料热稳定性能，最佳玻璃化转变温度相比未增强双马树脂提升约127 ℃；同时，GO/POSS_C-I能够通过裂纹钝化或拨出效应，增强材料力学性能，弯曲强度和弯曲模量相比未增强双马树脂分别提升16.5 %和3.4 %。     

缠绕用低温快速固化氰酸酯树脂的改性

针对湿法缠绕工艺,在不影响固化温度条件下用TDE-85对氰酸酯树脂进行改性,对改性前后树脂性能进行对比研究。结果表明:环氧与催化剂混合物在40℃时黏度低于1 Pa·s,且能维持超过214 min,能够满足湿法缠绕的工艺需求;环氧含量低于10 wt%时,起始固化温度不超过77℃,在80℃的凝胶时间为30min左右,仍满足低温快速固化要求;当TDE-85含量为10 wt%时,树脂浇铸体力学性能最优,其拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别为46.2、83.4 MPa、10.8 kJ/m~2;但环氧的加入对氰酸酯的吸湿性和耐热性能均有一定负面的影响。     

SiC基体结构及其对C/SiC复合材料性能的影响研究北大核心CSCD

采用聚碳硅烷作为前驱体,在800、1000、1200℃下烧结得到SiC基体,研究了温度对SiC基体密度、结晶程度的影响。结果表明基体随着温度的提高,基体密度提高,结晶程度逐渐提高,Si含量比例升高。在800℃时,基体密度为2.30 g/cm^(3),所得基体结构接近无定型态,在1000和1200℃下的密度分别为2.50和2.56 g/cm^(3),晶粒尺寸分别为2.6和4.1 nm。再以聚碳硅烷为前驱体,以碳纤维织物为增强体,采用PIP工艺制备C/SiC复合材料,热解最高温度同样为800、1000、1200℃,得到三组C/SiC复合材料,对复合材料进行了力学性能测试和断口微观结构观察,分析了基体结构对复合材料力学性能的影响。研究结果表明,在一定范围内提高热解温度,有利于改善基体特性和提高复合材料的致密化效率,从而使复合材料的力学性能有所提升,特别是弯曲、层间剪切和压缩性能提高作用明显。     

硅氮烷改性含硅芳炔树脂及其复合材料的性能

采用胺解法合成了二(3-乙炔基苯胺) -二甲基硅烷(SZ),并与含硅芳炔(PSA)树脂熔融共混制

备了PSA/ SZ。利用一系列测试手段考察了PSA/ SZ 树脂的流变行为、固化反应、热稳定性、弯曲、介电性能以

及石英布增强PSA/ SZ 复合材料的力学性能。结果表明,硅氮烷SZ 的加入有效降低了PSA/ SZ 树脂的黏度,

PSA/ SZ 浇铸体的弯曲强度提高了62. 7%,石英纤维增强PSA/ SZ 复合材料的弯曲和层剪强度分别提高了

18． 7%和60. 4%。

     

刚性基体高应变复合材料在空间可展结构中的应用及发展

梳理了空间可展结构的分类及发展趋势，从铰接可展结构-带簧铰链、杆状可展结构、面状可展结构及体可展结构四个方面调研了刚性基体高应变复合材料在空间可展结构中的应用现状，从力学和黏弹性特性方面提出了其在可展结构中的应用优势及需要考虑的问题。高模量、低密度、低膨胀系数的刚性基体高应变复合材料是空间可展结构的应用方向，而刚性基体高应变复合材料可展结构的设计方法，以及将其用于大尺寸可展结构的低成本和高精度制造工艺仍有很大的探索空间。