炭/芳纶混杂正交三向复合材料拉伸性能实验研究

设计制备了Z向纱为芳纶纤维、经纬纱为炭纤维和经纬纱间隔排列芳纶纤维与炭纤维的混杂织造的2种炭/芳纶混杂正交三向织物增强环氧树脂复合材料,采用基于全场位移的数字图像相关(DIC)方法,进行了其材料级拉伸性能试验,通过与炭纤维、芳纶纤维2种非混杂的正交三向复合材料对比,分析了炭/芳纶混杂方式对复合材料拉伸性能的影响。实验结果表明,经纬纱采用炭纤维,Z向纱为芳纶纤维的混杂正交三向复合材料面内拉伸模量和断裂强度最大,断裂伸长率和泊松比较高;接下来的复合材料拉伸模量和强度从高到低依次是非混杂的炭纤维复合材料、经纬纱采用炭纤维和芳纶间隔排列的混杂复合材料和非混杂的芳纶纤维复合材料。因此,按比例合理布置炭纤维和芳纶纤维的混杂正交三向复合材料,可实现强度和韧性的折衷设计。     

超低温加工技术的研究现状及发展趋势

航空航天等重点领域的难加工材料对加工工艺方法提出了挑战。本着"一代材料,一代工艺"的原则,先进加工工艺方法被广泛探索。超低温加工具有常规加工方法不可比拟的优势,包括少/无环境污染、健康危害小、零件表面完整性好、加工效率高、刀具寿命长、综合加工成本低等,适于难加工材料的加工。本文简述了超低温冷却加工技术的原理与实施方法,详细介绍了难加工金属、纤维增强复合材料、高分子聚合物、工程陶瓷等典型材料的超低温加工研究进展。同时,还介绍了国内外主要研发机构的超低温装备研制和应用现状。最后,对超低温加工技术进行了总结,并给出了技术发展趋势。     

碳-芳纶混杂正交三向复合材料疲劳性能实验研究

采用三维机织工艺结合树脂传递模塑(RTM)技术制备了两种碳-芳纶混杂正交三向复合材料,即z向纱均采用芳纶纤维,经纬纱分别为炭纤维和经纬纱间隔排列炭纤维和芳纶纤维的混杂正交三向复合材料,以恒定应力幅值、应力比和频率,开展了复合材料经向拉伸疲劳性能试验,通过与炭纤维复合材料的对比,分析了碳-芳纶混杂方式对复合材料拉伸疲劳性能(疲劳寿命、疲劳破坏特征和疲劳后强度/刚度)的影响。当z向纱选用芳纶纤维,面内经纬纱为炭纤维的混杂复合材料经向拉伸疲劳寿命表现出正混杂效应;当进一步混入芳纶纤维,面内经纬纱为炭纤维和芳纶纤维间隔排列正交三向复合材料疲劳寿命表现为负混杂效应,对疲劳刚度损失有一定的抑制作用。可见,炭纤维正交三向复合材料中引入芳纶纤维,对其复合材料拉伸疲劳性能有重要影响,通过设计纤维混杂方式和混杂比例可进一步提高复合材料疲劳性能。     

C/SiC纤维增强陶瓷材料型面数控加工工艺研究

针对C/SiC纤维增强陶瓷材料的难加工特性以及在产品中运用的结构特点,通过大量的工艺试验,设计了合理可行的C/SiC纤维增强陶瓷材料型面数控加工工艺,并从工艺系统控制、刀具选择、切削参数计算和走刀路径优化等论述了C/SiC纤维增强陶瓷材料的型面加工工艺。     

凯夫拉芳纶纤维的切割与机加

凯夫拉芳纶纤维由于其独特的物理性能而成为一种难于切割的材料。现已研制出切割捻纱、无捻纱、织物、预浸物、编织带、非编织毡毯的刀具和工艺。这些刀具必须锋利、清洁和提供有效的剪切作用。同时也研制出加工凯拉夫复合材料的刀具与方法。凯拉夫复合材料加工特性与木质胶合板相类似,必须特别注意限制层压板最外层材料。本文详细讨论凯夫拉复合材料的锯切、钻孔、扩孔、磨削、砂磨、开槽、铣削和车削用的刀具。     

国产芳纶纤维增强环氧复合材料的压缩性能

采用不同弹性模量的环氧树脂基体与国产芳纶Ⅲ纤维制备了复合材料,研究了复合材料压缩性能及其影响因素,分析了环氧树脂模量、芳纶纤维束张力、压缩测试方法等因素对复合材料压缩强度测试结果的影响规律。研究表明,环氧模量、纤维束张力的提高有利于压缩强度的提高,正交铺层的压缩测试方法有利于表征复合材料压缩本征性能。同时,探讨了芳纶纤维压缩失效的机理,提出了提高芳纶纤维复合材料压缩性能可能的途径。     

芳纶应用于固体火箭发动机

通过国外芳纶应用于固体火箭发动机壳体的实例,介绍了美国杜邦公司的Kevlar49、Kevlar149及原苏联复合材料联合体的CBM和APMOC系列纤维的性质;综述了提高芳纶在固体火箭发动机壳体上强度转化率的途径。并为我国早日成功应用芳纶复合材料提出4条建议。     

γ-射线辐照APMOC纤维对AFRC弯曲强度的影响

为最大限度地发挥芳纶纤维增强复合材料(AFRC)的综合性能,确定了未处理AFRC的最佳树脂含量为36%~42%,再对在氮气介质中的APMOC纤维进行γ-射线辐照改性处理,采用单向纤维增强塑料弯曲性能试验方法及扫描电镜研究了辐照剂量对AFRC弯曲强度的影响。结果表明,在辐照剂量200~1000 kGy范围内,AFRC的弯曲强度均增加,且600 kGy的辐照剂量时复合材料弯曲强度提高幅度最大;经γ-射线辐照处理的芳纶纤维,其表面氧含量有所提高,使得纤维表面活性增大,且表面粗糙度有所增加,使树脂与纤维之间的粘合作用得到强化。     

新型国产芳纶Ⅲ纤维的性能实验研究

测试了7批次新型国产芳纶Ⅲ纤维的复丝拉伸性能,且采用第07批次的芳纶Ⅲ纤维进行缠绕制作了NOL环试样和150 mm试验容器。实验结果表明,第04批、06批、07批芳纶Ⅲ纤维复丝强度平均值达到4 535 MPa以上,弹性模量大于139 GPa,这些性能与Armos(2A)纤维相当,断裂延伸率较Armos(2A)纤维低,约为2.9%~3.3%。芳纶Ⅲ纤维单向复合材料的拉伸性能也与Armos(2A)纤维相当,但层间剪切强度较Armos(2A)纤维低很多,150 mm国产芳纶Ⅲ纤维试验容器性能有高有低,表明芳纶Ⅲ纤维的成型工艺性差,线密度太低且不均匀,另外与树脂浸润性差,层间剪切强度低,有待于进一步优化成型工艺参数。     

复合材料切割工艺研究与应用

本文叙述了我国目前卫星结构中常用的碳/环氧、凯芙拉/环氧等聚合物基复合材料,采用金刚砂刀具切割,高压水切割和激光切割工艺研究概况。对各种切割加工工艺方法进行了比较:提出了针对不同类型的复合材料,来选择切割加工工艺方法:对各种切割加工工艺在一些型号任务中应用情况也作了简介。