大型飞机结构的发展趋势:复合材料化─访哈尔滨工业大学杜善义院士

复合材料在波音787和空客A350飞机结构上应用的历史性突破,标志着大型客机结构有复合材料化趋势,这一趋势从根本上改变了飞机结构和制造上的传统. 复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合成一种新的固体材料.先进复合材料专指可用于主承力结构或次承力结构,其力学性能相当于或超过铝合金的复合材料,主要指高性能纤维(如硼纤维、碳纤维和芳纶)等增强的树脂基复合材料.碳纤维增强的树脂基复合材料是最具代表性、应用最广、最为重要的先进复合材料.     

混杂纤维复合材料层板的抗弹冲击性能

为了考察混杂纤维复合材料层板的抗弹冲击性能,采用碳纤维织物或玻璃纤维织物与芳纶纤维织物复合材料层共固化的方式,利用热压罐成型工艺制备了几种具有不同面密度及铺层结构的混杂纤维复合材料层板,并进行抗弹冲击性能测试、表观形貌观察和无损检测分析。结果表明:纯芳纶纤维及混杂纤维复合材料层板的钢弹冲击破坏模式相同,均为表层剪切破坏,中间层分层破坏,背层拉伸断裂破坏;层间混杂顺序对复合材料层板的分层缺陷面积有较大影响,当碳纤维层作为背层时,层板的分层缺陷面积为12 863. 6 mm2小于玻璃纤维层作为背层时(17 400. 5 mm2);当芳纶层作为背板时,混杂纤维复合材料层板冲击后分层缺陷面积与纯芳纶的相当(14 151. 0～14 927. 0 mm2)。混杂纤维复合材料对层板的抗弹冲击性能有较大影响,混杂后复合材料的弹道极限速度(v50)均有一定程度的提高,其中玻璃纤维/芳纶复合材料的v50从纯芳纶复合材料层板的193. 08提高至204. 33 m/s。将碳纤维层或玻璃纤维层作为着弹面层的混杂纤维复合材料层板具有更优异的抗弹冲击性能,其贯穿比吸能(BPI)均优于纯芳纶复合材料层板。     

难加工材料超声辅助切削加工技术

高性能合金(如高温合金、钛合金、高强度钢等)、复合材料、硬脆材料(如光学玻璃、工程陶瓷和功能晶体)等先进材料具有优异的性能,在航空、航天、军工、电子和汽车等领域得到越来越广泛的应用.     

先进复合材料构件成型模具和工装技术

近年来,先进复合材料在现代飞机上的用量不断扩大,已经成为铝、钢、钛之外的第4大航空结构材料.复合材料在A380中用量达总重量的25％,在B787中更是达到了50％,在A350XWB结构上的用量达到了52％.其中应用最多的仍然是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、硼纤维等高性能纤维增强的树脂基复合材料,简称先进复合材料.其突出特点是构件在成型过程中,需要加热、加压和抽真空等工艺条件,材料成型和构件成型同时完成,其形位精度主要依靠相应的模具和工装来保证.市场对先进复合材料产品质量、性能、成本、周期等要求的不断提高,促进了先进复合材料工艺技术及其模具和工装技术不断创新发展.     

国产芳纶纤维复合材料试验容器缠绕成型及其性能介绍

本文主要报导国产芳纶Ⅰ(简称F_(14)),芳纶Ⅱ(简称F_(1414))纤维复合材料缠绕成型工艺,包括φ150压力容器的芯模制作,容器缠绕成型,容器水压试验及其内器性能,并与K-49(965)型纤维复合材料缠绕的同类压力容器进行对比.     

纳米MoS2对芳纶纤维织物/酚醛树脂复合材料摩擦学性能的影响

采用溶液浸渍和模压成型的方法制备了纳米MoS2含量不同(0.5 wt％、1.5 wt％ 和2.5 wt％)的芳纶纤维织物/酚醛树脂复合材料,并采用摩擦磨损试验机对制备复合材料的摩擦学性能进行测试,采用扫描电子显微镜对制备复合材料表面的磨痕进行表征分析.结果表明,加入纳米MoS2可以改善芳纶纤维织物/酚醛树脂复合材料的摩...     

环氧树脂基复合材料直升机部件性能分析

介绍了研制的3种改性环氧树脂基/碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维先进复合材料的性能,用于代替传统的金属材料制造国产多用途直升机上的主要承力结构部件.     

芳纶纤维的导热性

前言 芳纶是芳香族聚酰胺类纤维。美国凯夫拉纤维、国产芳纶14、芳纶1414均属此类。由于芳纶具有高强、高模、耐高低温、耐腐蚀及耐辐照等优异性能,芳纶的各种制品及其复合材料得到宇航、航空及汽车工业等方面的极大重视。近年来,对芳纶纤维的微观结构及物理化学力学性能开展了大量的研究工作。导热性是材料的重要物性之一。芳纶纤维导热性的研究对纤维及其复合材料的研制及应用有相当大的价值,对宇航飞行器上的应用来说,更有其特     

三维机织芳纶／环氧复合材料应变率压缩响应研究

研究三维机织芳纶/环氧复合材料在高应变率下的压缩力学性能.运用分离式霍普金森杆(SHPB)测试不同应变率在复合材料厚度方向的压缩性能,同时对材料在准静态情况的力学性能进行测试,与高应变率下的力学性能比较表明,三维机织芳纶/环氧机织复合材料是应变率敏感材料,随着应变率的增加,压缩刚度和最大应力增加,而相应最大应力的应变则减小.     

缝合技术在复合材料液体成型预制体中的应用研究

以碳纤维为增强体的先进复合材料与传统金属材料相比,具有比强度和比刚度高、可设计性强、疲劳性能好、耐腐蚀、便于制造大型整体件等优点.随着复合材料设计和制造技术的不断发展和成熟,先进复合材料在军、民用飞机上的用量也在不断增加.随着复合材料用量的增加,其制造成本过高的问题也愈发显得突出.由于在复合材料总成本中制造成本约占60％～70％,低成本复合材料技术成为当今世界复合材料领域开发研究的核心问题之一[1].低成本的成型工艺方法是今后复合材料应用研究的主要方向.树脂传递模塑(Resin Transfer Molding)、RFI (Resin Film Infusion)等复合材料液体成型技术自出现以来由于其工艺上具有成形效率高、成本低、污染小、适合成型大型复杂构件等优点而倍受人们的关注.     

纤维结构对EPDM 复合材料性能的影响

对比了聚酰亚胺纤维、芳砜纶、芳纶纤维的热稳定性,并分别以这三种纤维为增强体,制备了短纤
维填充的三元乙丙(EPDM)热防护复合材料,对该材料的耐烧蚀性能、碳化层结构、力学性能以及纤维在橡胶
中的分散性进行了研究,结果表明聚酰亚胺纤维具有比芳砜纶、芳纶纤维更高的热稳定性和残碳率,由其填充
的EPDM 复合材料耐烧蚀性能最好,烧蚀深度为0. 8 mm。纤维在橡胶中的分散性与纤维结构有关,进而影响
复合材料的力学性能以及碳化层结构特性。     

三维混杂碳纤维/芳纶纤维增强尼龙复合材料力学性能研究

制备了三维混杂碳纤维／芳纶纤维增强尼龙复合材料(HY／PA)并对其力学性能进行了测试。研究表明：由于芳纶纤维的加入，使碳纤维增强尼龙复合材料(CF／PA)的抗冲击性能有了显著提高，HY／PA的抗冲击强度随芳纶纤维体积分数的增大而有所提高；另外，HY／PA在改善CF／PA的横向剪切强度的同时，也改善了芳纶纤维增强尼龙复合材料(KF／PA)的纵向剪切强度；同时，混杂效应对HY／PA的弯曲性能的影响最为显著，HY／PA的弯曲强度、弯曲模量均高于任一种单一纤维复合材料。     

芳纶复合材料抗锥体冲击特性研究

为了研究芳纶复合材料抗锥体冲击特性的影响因素 ,采用锥体 (锥角为 6 0°)在一定的冲击速度范围内冲击薄层芳纶复合材料。结果表明 ,纤维织物本身特性、复合材料面密度、厚度及界面对其影响较大     

航天材料及工艺研究所 缝编材料技术开发中心

缝编材料技术开发中心依托航天材料工艺技术,针对军民两用市场,专业提供关键原材料及高性能低成本复合材料制品,并可以协助用户进行材料应用开发及研究。中心拥有多轴向经编机、双轴向经编机、多尼尔剑杆织机、拉挤生产线、热压机、RTM、缝纫预成型等众多织造及复合材料成型设备。产品和服务(1)用于复合材料制品的玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维多轴向缝编织物以及玻璃纤维/碳纤维、玻璃纤维/芳纶纤维混编织物,广泛应用于制造玻璃钢船舶、风力发电机叶片、石油化工管道和各种航天航空结构件,能够明显提高复合材料力学性能、改善工艺性能、提…     

芳纶纸基复合材料研究进展及关键技术

论述了芳纶纸基复合材料的国内外研究发展状况，主要成分芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维的结构、特点及其合成工艺，介绍了芳纶纸基复合材料在航天航空领域的应用情况，并就其开发过程中所涉及的关键技术进行了分析总结。     

平纹芳纶织物/环氧树脂复合材料抗冲击性能研究

采用试验和数值的方法对30层芳纶织物复合材料的抗冲击性能进行了研究。首先对30层芳纶织物复合材料进行了子弹打靶冲击试验,得到芳纶复合材料在子弹冲击下的鼓包、穿透、纤维断裂等信息;其次,建立复合材料冲击有限元模型,并基于Hashin断裂准则模拟了织物在冲击载荷作用下的失效和断裂行为,采用Cohesive单元模拟材料的变形和层间开裂失效,得到了材料在冲击作用下的位移场、应变场、界面分层、纤维断裂以及子弹的冲击速度变化等信息。最后,对试验测量和有限元分析结果进行对比,分析了复合材料在冲击载荷作用下的能量吸收、能量耗散等抗冲击性能,为材料的工程应用提供参考。     

碳纤维与芳纶纤维复合材料机械加工刀具选用

通过对复合材料特性和加工机理的分析,论述了复合材料机械加工对刀具材质、结构和几何参数的要求,介绍了几种适合于碳纤维和芳纶纤维复合材料机械加工的钻削和铣削刀具.     

锥体冲击芳纶复合材料的损伤及其机理研究

采用锥体 (锥角为 6 0°)在 2～ 8m/s的冲击速度范围内对芳纶复合材料进行了冲击试验 ,研究了锥体冲击损伤过程、形貌及损伤机理。结果表明 :芳纶复合材料比玻纤复合材料损伤尺寸大 ;冲击速度提高 ,抗穿透能力提高 ;存在明显的裂纹诱导作用和厚度效应 ;复合材料在锥体冲击过程中吸收能量的大小取决于破坏模式     

蜂窝夹层结构复合材料应用研究进展

综述了有关铝蜂窝芯、芳纶纸蜂窝芯及其复合材料在制造工艺上的研究成果;蜂窝夹层结构复合材料在隔音、隔热、耐老化、冲击性能等方面的最新研究进展,并对蜂窝夹层结构复合材料的研究方向提出了几点建议.     

芳纶14、芳纶1414和Kevlar49的结构鉴定和性能分析研究

本文采用红外光谱(IR)、水解分析、X射线衍射技术(XRD)、热重分析(TGA)、热机械分析(TMA)、示差扫描量热(DSC)、热物理性能和力学性能测试分析等方法,对芳纶14、芳纶1414和Kevlar49进行结构鉴定和性能检测,并对结果进行了分析研究。结果表明,芳纶1414相当于美国Kevlar49,力学性能也比较接近,芳纶1414的热物理性能略优于芳纶14,热性能也比芳纶14好。芳纶14、芳纶1414和Kevlar49的取向度分别为0.97、0.95和0.96。