纤维复合材料中孔隙的起因评述

文中介绍美国麦道宇航公司对纤维复合材料中产生孔隙原因的评述。热固性树脂基复合材料固化成型过程中产生孔隙的最简单机理是与挥发物的蒸气压相关联的。如果树脂凝胶前挥发物的蒸气压力超过树脂流体的压力,则会在层板中生成孔隙,而且孔会长大。介绍了影响树脂流体压力的试验结果,并讨论了诸如树脂体系化学组成,树脂体系的配置和预浸操作、铺层、加压以及固化工艺等因素对孔隙形成、长大的影响。     

树脂预反应研究

本研究开始于改变58—68R 系统的固体树脂含量和在各种温度下及不同的反应时间预反应得到的混合物。为了预反应树脂并防止溶剂/挥发物的损失,使用电热板和回流冷凝器。在本研究合同内的各种树脂系统,均进行了预反应时间和固体含量的探索。同时考虑到预浸纱用途     

压力振荡环境下液滴非平衡蒸发过程的理论分析及试验研究

对压力振荡环境下液滴蒸发过程进行了理论分析与试验研究。结果表明,压力振荡会引起液滴周围表面边界层内蒸气质量分数的振荡,从而导致由扩散控制的蒸发速率发生振荡。此外,压力下降引起的气相场内力的不平衡会驱动蒸气从边界层内流入气相场,使蒸发速率的最大值出现在压力下降的过程中,试验研究结果和理论分析所得结论吻合较好。     

美国RTM成型工艺用新型高性能树脂

树脂传递模塑(Resin Tramsfer Mloding)简称RTM，是通过较低的成型压力将一定配比的树脂基体材料输送到预放增强材料的闭合模中，在闭合模中浸渍增强材料而获得高性能复合材料制品的方法。RTM制品性能优劣和成型速度的快慢主要依赖于所用的树脂基体材料和先进的工艺设施。     

固化压力对炭纤维复合材料层压板的孔隙和力学性能的影响

孔隙的存在是炭纤维复合材料层压板加工过程中不可避免的缺陷,并且会对炭纤维复合材料结构的性能产生很大的损害.针对[(±45°)/(0,90°)_2/ (±45°)]_S炭纤维复合材料层压板,详细分析了层压板内孔隙的尺寸、形状及分布特征.通过施加不同的固化压力制备了不同孔隙率含量的试件.采用显微图像分析技术和性能测试对炭纤维复合材料层压板内孔隙的形态及其对炭纤维复合材料层压板力学性能的影响进行了研究,采用图像分析软件对孔隙的形状和尺寸进行了定量的表征.结果表明,对于铺层为[(±45°)/(0,90°)_2/ (±45°)]_S层压板,孔隙主要分布于层间,且都沿着平行于铺层的方向发展.随着固化压力的减小,孔隙率增大、层间剪切强度和压缩强度下降.     

电热辐射管在真空回火炉上的应用

电热辐射管用于真空回火炉，吸取了外热式与内热式两种加热方法的优点，不仅降低制造成本，还可避免加热体与被加热体之间由于挥发物而造成的污染损害，电热管的尺寸应根据炉体大小、功率及炉温要求进行设计。温度在６５０℃以下，耐热钢管可选用１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ无缝钢管；绝缘材料以导热热性能好、孔隙多、质轻的材料为好；电热丝应选用耐温较高的铁铬铝材料。     

z向纱对三维正交复合材料层间剪切性能影响

采用置换法增强体成形工艺和树脂传递模塑(RTM)固化工艺制备炭纤维三维正交复合材料。对比研究了不同z向纱体积含量的三维正交复合材料的细观结构、层间剪切性能和破坏形貌。结果表明,基于置换法成形工艺制备的三维正交预制体其3个方向的纱线具有优异的伸直性;z向纱的体积含量在1%~5%时,对材料的层间剪切强度及模量的增强作用明显;同时,随着固化成型压力的增加,材料的层间剪切强度呈上升趋势,但当压力增大到一定程度,纤维屈曲现象明显,从而降低层间剪切强度的增加幅度;在层间剪切载荷的作用下,材料的主要破坏模式包括纤维的断裂、抽拔以及z向纱与树脂的脱粘,但相应增加z向纱的细度,使z向纱与基体之间的孔隙尺寸减小,可防止材料分层现象的产生。     

603树脂体系及其热熔预浸料室温储存期性能研究

制备了炭纤维增强耐高温环氧树脂体系热熔预浸料(TGT800-12K/603),研究了不同室温储存期的603树脂粘度、凝胶时间、未固化树脂玻璃化转变温度(T_g)、固化反应特性以及TGT800-12K/603预浸料的挥发物含量、树脂流动度及预浸料粘性。结果表明,随着室温储存期延长,35 d后603树脂最低粘度由初始的2.24 Pa·s上升到9.48 Pa·s,上升了4.2倍,T_g增加了9.6℃,固化度增大为11%,TGT800-12K/603预浸料树脂流动度由初始的20%下降到14%,粘性变差,失去操作工艺性。建立了603树脂的T_g和树脂固化度α的关系,因此TGT800-12K/603预浸料树脂的固化度α可以通过DSC测试预浸料的T_g来进行高效准确的评估。     

超声强迫浸渍预浸胶带研究

在炭布/树脂复合材料预浸过程中应用超声连续改性方法,对浸渍界面在线处理,采用金相及扫描电镜对超声强迫浸渍前后胶带的表观及截面进行了分析,表明在不改变胶带指标的情况下,超声处理后树脂已浸入炭纤维束,使得胶带的浸润性及浸渍均匀性均有较大改善。通过流体动力学和流体静力学对超声处理下的浸润过程进行了研究,结果表明,超声在酚醛树脂体系内引发的空化效应和声流搅拌作用,可在树脂体系中产生2.29×1011Pa的冲击压力,同时可促使树脂体系内分子以2.64 m/s的速度运动,使得酚醛树脂完全浸润炭纤维的时间缩短到3 min,快速促进了树脂在炭布表面的吸附、扩散和渗透,达到两者之间的良好浸润。     

石墨/AlSi耗散防热材料喉衬烧蚀试验研究

为提高石墨的耐烧蚀性能,利用压力浸渗方法将AlSi合金渗入石墨孔隙中获得石墨/AlSi耗散防热复合材料。利用小型烧蚀实验发动机开展了不同推进剂和压强工况下石墨/AlSi耗散防热复合材料喉衬和C/C喉衬的对比烧蚀试验研究,总结了推进剂铝含量、燃烧室压强对相对烧蚀性能影响,并分析石墨/AlSi耗散防热复合材料的抗烧蚀机理。结果表明,石墨/AlSi耗散防热复合材料喉衬线烧蚀率低于相同状态下C/C材料喉衬的线烧蚀率,其中在铝质量含量5%、压强12.5 MPa工况中石墨/AlSi喉衬线烧蚀率降低92%。分析认为石墨/AlSi耗散防热复合材料的抗烧蚀机理主要为:石墨孔隙内的AlSi合金通过熔化和气化相变吸收热量,降低了石墨基体的热负载;AlSi合金的熔化后在表面形成的液态膜阻碍了燃气中氧化性成分向石墨基体中的扩散;合金气化产生的Al、Si蒸气在引射作用下注入边界层,与边界层中氧化组分发生反应,降低其中的氧化组分浓度;AlSi合金氧化后形成的Al_2O_3-SiO_2玻璃态熔融层减弱燃气对喉衬机械剥蚀作用。最终石墨/AlSi耗散防热复合材料喉衬表现出优异的抗烧蚀性能。     

国产材料可凝挥发物原位测试与评价

采用真空中材料可凝挥发物测试设备,测量了数十种国产空间材料,其加热温度在25～125℃,凝聚温度在180-25℃,测量持续时间在24～1500h下的可凝挥发物。给出了一些空间材料可凝挥发物随时间变化的典型数据。     

一种适用于交通运输业的结构胶粘剂

美国ITW Plexum试验研究了一种适用于陆上车辆和船舶的结构胶粘剂-双组分甲基丙稀酸酯,其配比为树脂:活性剂=1:1或10:1这种胶粘剂突出的特点是:可胶结材料类型广泛,如钢、铝合金、不锈钢、ABS、尼龙、聚酯模压材料和热塑性树脂是复合材料等,且不需要进行表面处理;弹性好;耐化学腐蚀性好;热稳定性好;低挥发物量小;疲劳性能好等。其缺点是有特殊、难闻但对身体无害的气味。     

偏二甲肼液滴燃烧特性及影响因素实验研究

设计了一套密闭环境液滴燃烧实验系统,开展了不同实验工况下偏二甲肼(UDMH)液滴在四氧化二氮(NTO)环境中的着火燃烧实验,详细分析了UDMH单液滴着火燃烧特性,考察了燃烧室温度、压力、液滴初始直径及速度对燃烧过程的影响。结果表明,液滴燃烧经历了初始燃烧阶段,剧烈燃烧阶段和熄燃阶段3个过程。其中,初始燃烧阶段和熄燃阶段的持续时间均较长。燃烧过程中,燃烧火焰呈现出明显的双火焰峰结构,内层为规则的椭圆形分解火焰峰,外层为带有尾迹火焰的扩散火焰峰。增加燃烧室温度促使液滴表面与内部的燃料快速蒸发,形成了充足的燃料蒸气环境,有助于液滴的着火燃烧;燃烧室压力的增加加快了反应速度,减少了液滴生存时间;增大液滴下落速度导致液滴表面蒸发流率得到增强,更易产生足够的燃料蒸气,促进燃烧的进行,从而有助于液滴生存时间的减小。     

基坑开挖的试验研究与Plaxis结果的比较讨论

基坑开挖与支护是一个三维空间问题。我国对软土深基坑支护工程的研究已取得一些成果，但对非饱和土地区的深基坑支护工程而言，由于非饱和土中存在负孔隙水压力(基质吸力)，使得其与饱和土在性状上有显著的不同。因而软土深基坑支护工程的许多成功经验不适用于非饱和土。对非饱和土基坑开挖的研究，尚存在许多问题有待解决，其中最主要的问题是挡墙上土压力的分布及变形。采用国际先进的Plaxis程序，将计算结果与室内大型模型试验结果进行对比分析，得出挡墙上土压力的分布及变形规律，以期完善土压力理论。     

发射场液氢泄漏扩散计算及危险性分析

航天发射场液氢泄漏的计算分析是一个比较复杂的问题,它涉及到流体的传热、传质,泄漏过程中的质量守恒、能量守恒以及组分守恒等问题。通过简化的发射场储罐的液氢的泄漏扩散模型,着重分析了泄漏压力、泄漏口大小和位置对于泄漏过程的影响规律。通过模拟发现液氢的泄漏速度随着泄漏口压力增大而增大,但是当泄漏口流量系数不变时,泄漏速度与泄漏口的大小无关。完全气化距离和完全气化时间都与泄漏压力和泄漏口大小呈正相关。同时使用TNO多能法,结合相变计算公式,对案例进行变压力及变泄漏口直径下的危害评估。结果发现,当泄漏出的蒸气云的体积小于受限空间体积时,泄漏口压力越大,泄漏口越大,液氢的泄漏量也越大,从而蒸气云爆炸的危害越大。     

添加树脂碳对针刺C/C-SiC材料熔渗行为及性能的影响

以2.5D无纬布/网胎叠层针刺预制体为增强体，采用化学气相渗透和树脂浸渍裂解法制备了密度约1.35 g/cm³的热解碳C/C、热解碳+树脂碳C/C两种坯体，再经反应熔渗获得C/C-SiC复合材料，分析了不同碳基体组分C/C材料的熔渗特性及其微结构、拉伸性能及氧乙炔烧蚀性能的变化规律。结果表明：相比热解碳的“薄壳”型孔隙结构，树脂碳的“狭缝”型孔结构增大了液Si与碳基体的接触面积，提高了熔渗动力，获得致密度和SiC含量高的C/C-SiC复合材料，提升抗烧蚀性能，在氧乙炔火焰下经400～600 s烧蚀的线烧蚀率降低24%,但树脂碳对液Si的诱导渗透增加了骨架承载体的损伤，使树脂碳+热解碳基C/C-SiC复合材料室温拉伸强度(104±3)MPa低于热解碳基C/C-SiC的(118±3)MPa。     

自硬树脂砂型的开裂原因及防止措施

简述了冷硬树脂砂型在某些情况下的产生开裂的原因及机理，讨论了几种解决的方法，有利于改进产品质量，减少双方的经济损失。     

提高树脂基体复合材料的耐燃途径

纤维增强树脂基体复合材料用于飞机、地面运输设备、轮船等的结构必须要符合防火规范。它的耐燃性决定于基体树脂的耐燃性。树脂结构不同，耐燃性不同。通过在树脂中加入阻燃剂，对树脂改性和变更成型工艺等途径可以明显改善其耐燃性。     

植入式人工肛门排便感觉信息系统的研究

介绍了人工肛门中体内全植入式直肠处压力检测系统和肌肉刺激器．文中介绍的电路能对患者直肠底处的压力进行检测，通过传感元件将压力信号变成电信号，当压力达到一定值时，触发刺激器刺激人体，使患者感知，产生排便意识．文章对刺激频率和刺激强度的选择也作了探讨．     

机械性反压力手套的生理学影响

舱外活动（EVA）期间，在传统的全压服中，正常的生命维持是通过在222mmHg的绝对压力中呼吸氧气进行的。这种方式需要以氧气对整个人体进行加压。作为一种替代方法，氧气以相同的压力被送入密闭的头盔中，而机械性反压力作用于四肢和躯干上，并与呼吸压力保持平衡。如果利用大弹力的紧身衣提供机械性反压力，由于不再需要坚硬的关节或轴承，在传统的航天服上将产生许多优点。这种概念和早期的试验由Webb公布，而最初对于完整的弹性机械性反压力（MCP）服装的论证由Annis和Webb完成。