超高模Kevlar纤维——PRD-149

Kevlar纤维由于比重小,强度与碳纤维相当,在很多情况下可以取代(全部或部分)碳纤维或石墨纤维,在航天工业获得广泛应用。但Kevlar纤维的模量比较低,例如Kevlar49的抗拉模量约为125GPa,Kevlar29仅为83GPa,而且再吸水量比较高,Kevlar49为4%,Kevlar29为7%。 美国杜邦公司在大量研究试验的基础上,最近推出超高模Kevlar纤维——PRD-     

纤维增强复合材料制孔刀具技术研究进展

纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Plastic,FRP),如碳纤维增强复合材料(CFRP)、玻璃纤维增强复合材料(GFRP)和凯夫拉(Kevlar)纤维增强复合材料,以其质量轻、比强度高、比刚度大、减振和抗疲劳性能好、耐腐蚀等诸多优越性能,广泛应用于航空航天、交通运输、生物医疗及体育用品等领域[1-3].制孔是纤维增强复合材料制造过程中最重要的加工工序之一,在纤维增强复合材料应用广泛的民用大型客机上,制孔工序占复合材料加工工作量的80％以上,一架波音747客机需要完成300多万个连接孔的加工[4].因此,制孔质量和效率直接关系到纤维增强复合材料零件的使用性能、生产周期和生产成本.     

碳纤维/凯夫拉纤维混合复合材料的性能

为了全面研究碳纤维/凯夫拉纤维混合复合材料的性能,日本东丽公司系统地对不同混合配比的复合材料的抗拉强度和模量、抗压强度和模量、抗弯强度和模量以及层间剪切强度进行了测定。碳纤维采用 T300-3000-50A,凯夫拉纤维采用 Kevlar49 T968-14200,采用8H 缎纹编织,经向与纬向每25毫米各有25束,     

Kevlar纤维的力学特征及其混杂复合材料的弯曲“屈服”行为

本文分析了Kevlar纤维的力学特征及其混杂复合材料的弯曲“屈服”行为,从理论上对该材料的“屈服”载荷和“屈服”应力作了估算,并采用声发射技术对“屈服’损伤进行了监测和验证。     

杜邦公司的Kevlar 129

在第34届国际SAMPE年会上,杜邦公司推出了Kevlar 129有机纤维。与Kevlar 29相比,Kevlar 129性能有了大幅度的提高。Kevlar 129的密度为1.44g/cm~3;断裂强度238.5g/T,相当于3379MPa;模量6795g/T,相当于96GPa;断裂延伸率为3.3%。Kevlar129比Kevlar29的断裂强度提高了约15%,模量则提高了约42%。除此以外,     

研制中的主要宇航飞行器结构

加里福尼亚州的帕罗-阿尔托-Aeronu-tronic 福特公司正在研究主要结构完全采用复合材料制造的宇航飞行器——可能是石墨织物,石墨短纤维和 Kevlar 纤维的混合结构。自1970年以来,Aeronutronic 西方研制实验室(简称 WDL)分部在宇航飞行器结构上已采用了石墨/环氧材料。在开始广泛使用石墨之前,WDL 为国家航宇局/国家海洋和大气局制造的同步气象卫星上,除使用了一些石墨来加强次要结构外,大部分采用玻璃纤维。后来生产的同类卫星,即现在的GOES(地球同步应用环境卫星)已用 Kevlar和石墨纤维取代玻璃纤维材料。     

Kevlar织物NH_3等离子体表面改性研究

采用NH3等离子体对Kevlar-49 S500织物进行了表面改性,处理工艺条件为74.9Pa/113W/14.3分钟.研究结果表明改性后的Kevlar-49 S500织物增强的3234环氧树脂复合材料层间剪切强度提高了26.6%,T型剥离强度提高了22.9%;改性后的纤维表面粗糙度明显增大,与水的接触角降低;T-剥离试样断口的微观分析发现Kevlar纤维/3234环氧界面的破坏方式为纤维本体破坏.     

航空发动机复合材料机匣弹道冲击特性

为获得复合材料作为风扇包容机匣时遭受叶片冲击载荷时的动态响应、损伤与失效模式,在空气炮装置上使用叶片形弹体对Kevlar织物层合板开展了弹道冲击试验,结果发现:复合材料靶板厚度提高25%,复合材料靶板吸收的能量提高约92%;随着叶片弹体速度的增加,复合材料靶板的损伤破坏逐渐严重,从轻微的压痕,转变为横向和纵向裂纹与分层损伤,再转变为矩形穿孔,同时靶板背面出现纤维断裂、纤维拔出与分层失效等现象;在叶片弹体撞击下,靶板上在与弹体接触的局部区域形成鼓胀变形,并在弹体击穿或反弹后发生变形回复;叶片弹体的横滚角将导致叶片的作用范围增大,使得靶板抗冲击性能有所提高。      

几种特种纤维的热水老化及性能研究

在25℃,50℃和96℃的热水中,对Kevlar29纤维、Kevlar49纤维和PBO纤维分别进行了吸水老化实验,测定了吸水率和拉伸断裂强度与热水老化条件(即温度和时间)的关系,通过FTIR图谱分析了纤维在吸水过程中可能发生的化学结构变化,通过SEM观察了热水老化导致的纤维表面微观形貌变化,讨论了纤维的吸水机理。     

空间时代材料工艺的新进展：（Ⅱ） 新型热塑性复合材料

本文是“空间时代材料工艺的新进展”的第二部分,主要介绍1988、1989年杜邦公司在新型热塑性复合材料方面取得的进展,包括:复合材料制造方法的最新发展,供先进飞机和航天应用的AVIMID复合材料,一种新型热可成型复合材料板材和纤维与基体界面的研究方法。     

固体火箭发动机燃烧室用无石棉弹性体绝热材料

本文简要地介绍了80年代出现的几种固体火箭发动机燃烧室用无石棉弹性体绝热材料的物理性能、热性能、烧蚀性能和加工性能。这些绝热材料的填料包括 Kevlar 短切纤維、Kevlar 浆粕、聚苯并咪唑(PBI)短切纤维、短切精梳棉以及粉状硫酸铵。     

纤维增强复合材料在模具上的应用动态

伴随着航空用复合材料零件的大型化、复杂化、高精度化及批量化的发展趋势,航空制造工业对复合材料零件成型所用模具提出了更高要求。从模具材料角度分析了纤维增强复合材料应用于模具的优势;介绍了模具用纤维增强复合材料的概念和模具的制造过程;综述了纤维增强复合材料模具在国内外的应用情况及发展趋势;提出了发展复合材料模具的必要性和迫切性。     

细观几何结构对复合材料初始屈服面的影响

采用宏—细观统一的弹塑性本构模型分析了多轴载荷作用下不同纤维形状、不同纤维排列方式对金属基复合材料初始屈服面的影响。研究表明:在纵向正应力作用下,圆截面纤维复合材料的初始屈服应力基本上与方形截面纤维复合材料的初始屈服应力相等;不同纤维排列方式的复合材料初始屈服应力基本上相同。当存在横向应力或纵横剪切应力时,圆截面纤维复合材料初始屈服面在方形截面纤维复合材料初始屈服面之内;六角形排列时最容易屈服,而方形对角排列屈服应力最高。      

一种新型有机纤维——Twaron HM纤维性能测试分析

本文对一种新型芳香族有机纤维TwaronHM的性能进行了全面的测试分析,包括强度、模量、断裂延伸率、平均线膨胀系数、导热系数、比热、DSC分析、TGA分析、X射线衍射分析和SEM分析,并与Kevlar49纤维进行了全面对比。     

PBO-C/ E 复合材料的界面及压力容器性能

研究了PBO纤维与T700碳纤维混杂复合材料的界面性能和压力容器性能。采用层间剪切强度测试和吸水率测试研究了不同混杂比对混杂复合材料界面粘接性能和吸水性能的影响。研制了PBO纤维与T700碳纤维混杂复合材料Ф150 mm压力容器,对容器的水压爆破性能和轴压承载性能进行了测试。结果表明:混杂复合材料的层间剪切强度随着混杂比增大逐渐升高,当T700碳纤维含量较低时,混杂复合材料界面粘接性能提高并不明显;混杂复合材料的吸水率介于PBO纤维和T700碳纤维复合材料之间,近似符合"混合定律",界面数对混杂复合材料吸水性影响较大;混杂复合材料Ф150 mm容器的PV/W随着混杂比增大逐渐降低,混杂工艺能够使PBO纤维复合材料容器的轴压承载性能提高31%。     

固化温度对苎麻纤维增强复合材料性能的影响

研究了固化温度对苎麻纤维增强复合材料力学性能的影响,同时对比研究了平纹苎麻织物、单向苎麻纤维和单向玻璃纤维增强复合材料的力学性能.结果表明:环氧树脂3233分别在120℃,140℃和l80℃固化2h后,其拉伸性能和弯曲性能没有明显的变化;而基于环氧树脂3233的苎麻纤维增强复合材料在120℃和l40℃固化2h后力学性能相当,但是在180℃固化2h后,强度明显减小,模量变化不大;单向苎麻纤维增强复合材料的力学性能要远远大于平纹苎麻织物增强复合材料的力学性能,如单向苎麻复合材料uRamie-3233-120的压缩强度和压缩模量分别为154.0 MPa和35.6 GPa,而苎麻织物增强复合材料fRamie-3233-120分别为95.0 MPa和9.2 GPa;玻璃纤维增强复合材料的强度也会高明显高于苎麻纤维增强复合材料的强度.     

编织方法对玄武岩纤维增强树脂基复合材料力学性能的影响

纤维织物的编织方法对纤维增强的树脂基复合材料的力学性能有很大的影响。制备了平纹和斜纹的玄武岩纤维增强环氧树脂基复合材料,通过三点弯曲和拉伸试验机检测了弯曲性能和拉伸性能,并结合断面形貌观察,研究了其断裂机制。两种编织方式(平纹和斜纹)的玄武岩纤维对环氧树脂基复合材料影响的研究结果表明,斜纹纤维复合材料具有更优异的力学性能,其弯曲强度是平纹纤维复合材料的2倍以上,抗拉强度也优于平纹织物。在弯曲过程中,平纹纤维复合材料承受最大载荷后缓慢断裂,而斜纹纤维复合材料则很快发生断裂。断口形貌显示,平纹纤维复合材料断口区域的纤维拉出较长,且纤维之间的树脂已经剥离且消失,而斜纹纤维复合材料断口区域的纤维拉出较短,且纤维之间仍有部分树脂存在,这说明斜纹纤维复合材料具有更强的纤维—基体结合力。     

连续纤维增强金属基复合材料的研制进展及关键问题

介绍连续纤维增强金属基复合材料的种类及其在航空航天领域的应用情况,并对连续纤维增强金属基复合材料研制过程中的难点和热点问题进行归纳和总结,对关键技术问题提出相应的研究方法和思路。纤维与金属基体间的界面问题是其研究与应用的最主要问题,可以从纤维的表面改性、纤维与基体的相容性和润湿性、界面反应、界面强度等方面入手,结合各种复合材料制备工艺的特点,解决界面薄弱性问题;另外加强复合材料损伤机理的研究,建立其损伤评价体系,可以为其实际应用提供参考依据;先进的加工成型和连接技术,可以降低复合材料零件的制造成本,确保零件质量,是复合材料产业化应用的重要保证。     

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。     

三维机织复合材料侧压性能有限元分析

使用Pro/E 5.0构建出一种三维角联锁机织复合材料细观结构模型,利用ANSYS分析侧压载荷下复合材料中纤维与树脂应力应变分布情况,预测复合材料在侧压载荷下的力学行为,并对比复合材料侧压性能。结果表明:复合材料侧压性能表现出各向异性,纬向侧压性能好于经向;复合材料中纤维承载更多的载荷作用,树脂发生更大的变形;轴向平行于侧压方向的纤维承受更大的载荷作用,轴向垂直于侧压方向的纤维承受较小的载荷作用。