弯曲纤维对SiO2f/SiO2复合材料拉伸强度的影响

以SiO_(2f)织物作为增强相,采用循环浸渍固化工艺,制备了SiO_(2f)/SiO_2复合材料。在制备过程中,通过对SiO_(2f)织物进行模压处理,使SiO_(2f)呈现出不同程度的弯曲,测定了纤维弯曲后复合材料的拉伸强度,研究了纤维弯曲时复合材料的断裂过程。结果表明:弯曲纤维将导致复合材料的拉伸强度下降,最低拉伸强度仅为5.5 MPa,纤维弯曲时复合材料的断裂过程为逐层断裂,断裂应变增加,最大断裂应变达到1.19%。     

复合材料湿法模压成型工艺参数研究

采用湿法模压成型(WCM)工艺制备碳纤维复合材料层合板,对浸润时间和固化压力两个工艺参数进行了设计,制备了不同参数的层合板。利用金相显微镜观察了不同参数制备层合板截面的微观形貌,对层合板成型质量进行表征,主要包括层合板厚度、纤维体积含量、短梁剪切强度(ILSS)、压缩强度以及拉伸强度的测试和计算。结果表明,当浸润时间4min、固化压力1MPa时,层合板的成型质量最好,截面缺陷较少,力学性能优良,力学强度相对提高5%~11.45%左右;随着浸润时间的增加,力学性能先迅速增大后趋于平缓,随着固化压力的增加,层合板的纤维体积含量和力学性能都逐渐增加,在浸润时间10min/固化压力1.5MPa时,纤维体积分数和拉伸模量达到最大值,为66.12%和86.50GPa。     

含硼氧化铝基陶瓷连续纤维的制备技术

针对我国对氧化铝基陶瓷连续纤维的研制需求,通过溶胶-凝胶法结合干法纺丝制备了含硼氧化铝基陶瓷连续纤维,主要研究了纺丝助剂含量对溶胶可纺性的影响以及纤维陶瓷化过程中物相及微观结构的演变规律。结果表明:当纺丝助剂PVA含量为1.5%时,通过干法纺丝得到的含硼氧化铝基凝胶连续纤维可达1.8 km,将凝胶纤维进行陶瓷化后形成的陶瓷连续纤维直径均匀,为12～14μm,经1 000℃烧结后纤维主晶相为γ-Al2O3,具有优异的力学性能,拉伸强度和模量分别可达2.0 GPa和149 GPa,在1 100℃煅烧1 h后纤维强度保留率可达93%,在航空航天及先进制造业等领域具有潜在的应用前景。     

PVC 阻燃酚醛纤维的制备及其性能

以聚氯乙烯(PVC)改性酚醛树脂为原料,采用熔融纺丝法制备出PVC阻燃酚醛纤维.通过SEM、DMA、TG、Fr-IR等分析手段,对PVC阻燃酚醛纤维的结构和性能进行了研究.与纯酚醛纤维相比,PVC阻燃纤维的韧性和阻燃性提高,但其热稳定性和残碳率稍有降低.当PVC含量为0.5wt％时,其拉伸强度从123 MPa提高至150 MPa,极限氧指数从32.1％提高至38.5％,在空气气氛下600℃的残碳率从87.4％降至70.9％,在氮气气氛下1 000℃的残碳率从62.8％降至59.7％.     

麦秸纤维/聚丙烯复合材料

为了充分利用农业剩余物资源、降低材料的成本,本文将麦秸纤维与聚丙烯复合制备绿色环保型材料,研究了硅烷偶联剂种类、麦秸纤维含量以及相容剂MAPP含量对材料力学性能的影响,采用扫描电镜、体视显微镜观察麦秸纤维的分散性以及材料的冲击断口形貌.结果表明:KH550或A151表面处理明显降低了麦秸纤维的极性,改善其与聚丙烯的相容性,提高了材料的力学性能;当麦秸纤维质量分数为25%左右时,在聚丙烯基体保持均匀分散,增强效果最佳;当MAPP质量分数为8%左右时,材料的拉伸、弯曲以及冲击强度均达到最大值.     

浆料-烧结法制备ZrB2-SiC-B4C涂层及性能研究

通过浆料刷涂-烧结法在Cf/SiC复合材料表面制备了ZrB2-SiC-B4C超高温陶瓷涂层,研究了浆料中粉末填料、稀释剂的质量分数及高温烧结温度对涂层形貌、成分和相组成的影响。结果表明:当粉末填料与树脂质量比为1∶1、稀释剂与树脂质量比为1∶2、高温烧结温度为1 500℃时,在Cf/SiC表面可形成致密、结合力强的ZrB2-SiC-B4C涂层。涂层内部相组织均匀,Ra1μm,孔隙率约为4. 2%,平均拉伸剪切强度约为5. 4MPa。1 500℃等温氧化30 h后,有涂层Cf/SiC复合材料的失重率约为10. 7%,涂层表面形成了完整的含有ZrO2-SiO2的复合氧化膜,为基体提供了有效的氧化防护。这说明Cf/SiC复合材料表面涂覆ZrB2-SiC-B4C涂层有望满足高温燃流环境的使用要求。     

氧化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料的性能

采用机械研磨的方法制备氧化石墨烯(GO)改性环氧树脂(GH81),利用光学显微镜对GO在环氧树脂(H81)中的分散情况进行分析,通过流变仪和差示扫描量热仪对H81和GH81的热熔行为和固化行为进行表征。结果表明:GO均匀分散在基体树脂中,GO的加入不影响基体树脂的熔融黏度和固化条件;以GH81为基体树脂的碳纤维复合材料GH81-300的0°方向拉伸强度、弯曲强度和压缩强度分别为2270 MPa、2239 MPa和1529 MPa,分别较未添加GO时提高了6.4%、7.2%和7.1%。     

PP/PET/EPDM-g-GMA合金ESEM形貌和力学性能的研究

在聚丙烯(PP)中加入10%～40%质量份数的聚对苯二甲酸乙二脂(PET)、反应增容剂三元乙丙橡胶接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(EPDM-g-GMA)及成核剂对PP进行共混改性。首次对PP/PET、PP/PET/EPDM-g-GMA合金形貌进行定量分析,并通过图像处理软件求得共混物分散相平均弦长L1、连续相平均弦长L2、分散相投影面直径平均值dp、分散相粒径分布宽度σ等结构信息。扫描电镜照片和定量数据表明:PP/PET是典型的不相容体系,加入EPDM-g-GMA后,两相相容性提高,进一步加入成核剂苯甲酸钠后,分散相尺寸更小粒径分布更均匀。力学性能分析表明:PP/PET体系的缺口冲击强度随PET含量的增加而下降,加入的EPDM-g-GMA起到反应增容和橡胶增韧的协同效使韧性提高,进一步加入的成核剂苯甲酸钠有利于增韧。PP/PET体系的杨氏模量高于PP,加入EPDM-g-GMA后杨氏模量变化不大,进一步加入苯甲酸钠后杨氏模量提高。PP/PET的拉伸强度随PET含量的增加而下降,加入EPDM-g-GMA后与未增容体系基本一致,进一步加入苯甲酸钠后,拉伸强度有所提高但低于PP。反应增容体系的断裂伸长率大于未增容体系但远低于PP。     

预应力复合压力容器的设计依据和结构性能

本文讨论预应力纤维/金属复合压力容器的设计依据,并介绍其结构性能数据。昕述的压力容器由强度和韧性高的低温拉伸成形的301不锈钢衬壳组成,衬壳外面用纤维缠绕。金属在压制过程中要增强和预加应力,而纤维在制造复合貯箱过程中,要在液氮温度下以塑性应变进行预拉伸。文中给出了球形这种特殊情况下的诸结果。在以Kevlar-49纤维外缠于直径25吋的低温拉伸成形的301不锈钢球形容器试验中,已证实一种高循环寿命容器的破裂结构效率系数P_bV/W为0.84×10~6吋。应用近来改进的石墨纤维(抗拉极限强度为500千磅/吋~2,杨氏模量为34×10~3千磅/吋~2)可使破裂时的结构效率系数预计可超过1.0×10~6吋,也可使外部缠有这纤维的301不锈钢容器重量大大地减轻。     

PIP工艺制备SiC晶须增强SiCf/SiC复合材料的性能

以不同界面层厚度的SiC纤维为增强相,采用先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备SiC_f(PyC)/SiC复合材料,并在复合材料基体中引入SiC晶须,对其性能进行研究。结果表明:热解碳(PyC)界面层厚度约为230 nm时,SiC纤维拔出明显,SiC_f/SiC复合材料拉伸强度、弯曲强度和断裂韧度分别达到192.3 MPa、446.9 MPa和11.4 MPa?m^1/2;在SiC_f/SiC复合材料基体中引入SiC晶须后,晶须的拔出、桥连及裂纹偏转等增韧机制增加了裂纹在基体中传递时的能量消耗,使复合材料的断裂韧度和弯曲强度分别提高了22.9%和9.1%。     

连续SiCf/TC17复合材料室温偏轴拉伸性能研究

采用磁控溅射法结合热等静压工艺制备SiC_f/TC17复合材料,通过SEM观察试样的断口形貌,研究了复合材料在室温的偏轴拉伸性能及断裂机制。结果表明：纤维偏轴角度在0°~2°间,复合材料轴向性能变化较小,拉伸强度稳定在1 960~1 987 MPa;纤维偏轴角度再增大时（＞2°）,材料拉伸强度近似呈单调线性降低,由1 870 MPa降至1 797 MPa。纤维偏轴角度较小时（≤2°）,平坦区基体与纤维断裂面平整,且两者的断裂面平行。纤维/基体界面没有明显的脱粘破碎迹象;纤维偏轴角度较大时（＞2°）,部分纤维存在“斜切断裂”,纤维拔出距离变长,且不再与基体的断裂面保持在同一平面,基体撕裂损伤严重。依据断口形貌结合局部承载模型,详细论述了SiC_f/TC17复合材料两种拉伸失效的断裂过程。纤维偏轴角度较小时（≤2°）,裂纹萌生于纤维间距较小的反应层,在界面处钝化或偏转进而形成不同截面的平坦区,当纤维超过承载能力极限,试样整体断裂;纤维偏轴角度较大时（＞2°）,“拉-剪”耦合效应导致C涂层与反应层间的界面脱粘破碎形成裂纹源,裂纹加速反应层受损或导致界面脱粘致使纤维断裂,当基体及剩余纤维超过承载能力极限,试样整体断裂。     

高性能PBO纤维复合材料成型工艺参数研究

研究了PBO纤维与环氧树脂复合成型工艺参数如树脂配方、浸渍张力、缠绕张力对PBO纤维缠绕成型复合材料力学性能的影响,同时优化了这些工艺参数。研究结果表明,PBO纤维复合材料的拉伸性能很好,但其纤维表面呈惰性,对树脂系统的拉伸性能、韧性和弯曲性能均要求较高,缠绕张力大约占其股纱强力的3 5%左右时,PBO纤维的NOL环层间剪切强度达到最高（29MPa）,才能发挥PBO纤维的高强特性。     

POE-g-MAH和PC协同增韧聚对苯二甲酸丁二酯的脆韧转变

研究马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物弹性体(POE-g-MAH)和热塑性树脂(PC)协同增韧聚对苯二甲酸丁二酯的脆韧转变,借助扫描电镜(SEM)观察分析增韧体系的相形态和断口形貌,并对增韧机理进行探讨.结果表明,添加PC后,共混体系的脆韧转变在较低POE-g-MAH含量下发生.当PBT与PC质量配比为50/50时,共混物在POE-g-MAH含量为10%时获得超高韧性,达到78kJ/m2,同时拉伸强度达到52.5MPa.SEM分析认为,PC含量较高时,呈现极不规则的近似条状或片状的分散相结构,以及柔性界面层的存在是共混体系在较低弹性体含量下出现脆韧转变而获得高强韧性的主要机制.     

复合材料用国产中温固化结构胶膜性能研究

研制了一种新型国产中温固化结构胶膜ACTECH^?1206F,通过DSC、流变、挥发分和单位面积重量等测试表征其理化性能,通过单搭接剪切强度、滚筒剥离强度、平面拉伸强度等测试表征其对不同基材的粘接性能,并与目前常用的进口胶膜FM-73进行对比试验。结果显示,与FM-73相比,ACTECH^?1206F胶膜在室温下Al-Al单搭接剪切强度、室温下碳纤复合材料单搭接剪切强度、室温下蜂窝夹层结构平面拉伸强度等方面表现较好,室温下Al-Al单搭接剪切强度可达37.7 MPa,室温下碳纤复合材料(BA3202W)单搭接剪切强度可达28.8 MPa,室温下蜂窝夹层结构平面拉伸强度可达10.32 MPa。同时,通过SEM观察了ACTECH^?1206F胶膜树脂浇铸体的断口形貌,断口较为粗糙,具有明显的曲折裂痕,是典型的韧性断裂,表明ACTECH^?1206F胶膜树脂具有良好的韧性。整体来看,ACTECH^?1206F胶膜整体性能与FM-73大致相同,可以基本满足民机复合材料领域对中温固化结构胶膜的需求...     

树脂含量对装甲车体内饰用轻质复合材料弯曲性能的影响

以2 400 tex的玻璃纤维为原料,在SGA598型三维织机上,采用三维浅交弯联结构制备了一种装甲车体内饰用轻质复合材料预制件。将环氧树脂E51和固化剂聚醚胺WHR-H023以质量比3∶1的比例组成树脂体系,并将复合材料预制件与配制好的树脂体系以质量比为2∶1、3∶2、1∶1、2∶3、1∶2的比例进行手糊复合成型,制成装甲车体内饰用轻质复合材料。借助Instron 3385H型万能材料试验机对材料的弯曲能进行测试,研究树脂含量对复合材料弯曲性能的影响;并通过扫描电子显微镜(SEM)观察材料的断裂界面,研究材料的弯曲破坏机理。结果表明,三维浅交弯联复合材料具有优异的力学性能,织物与树脂的质量比为1∶1时材料的弯曲强度与模量均达到最大值;材料的破坏模式主要为脆性破坏,具体表现为树脂基体的碎裂以及纤维的抽拔及断裂。     

适合航空航天用SiCp/Al复合材料的性能

采用粉末冶金法制备了Φ300 mm的15%(体积分数)SiCp/A l复合材料坯锭,研究了热挤压、锻造后的材料力学性能以及断裂特点。结果表明,该材料的弹性模量在97 GPa、拉伸强度保持在550 MPa的水平下,延伸率仍高达7%左右,旋转弯曲疲劳强度在250~290 MPa范围内,断裂韧性为25 MPa.m1/2,冲击韧性为62.5 kJ/m2。与棒材挤压态相比,T4态复合材料拉伸强度和屈服强度分别提高66.7%和100%,但塑性保持在同一水平。断口观察表明,挤压态复合材料以基体韧性断裂为主要形式,而T4态复合材料除了基体韧性断裂外,还存在SiC颗粒断裂现象。挤压棒材锻造后有利于提高材料的横向强度。     

热处理对C/ SiC 复合材料拉伸性能的影响

对等温化学气相渗透法(ICVI)制备的C/SiC复合材料进行热处理,利用声发射(AE)技术对热处理前后C/SiC试样拉伸过程声发射累积能量进行分析,通过SEM进行微结构观察。结果表明:界面层较薄的C/SiC试样经1 500℃热处理后拉伸强度与初始强度相近,经1 700和1 900℃热处理后拉伸强度显著提高,其断裂应变随着热处理温度升高而大幅提高,弹性模量却呈现下降趋势;界面层较厚的C/SiC试样经1 500和1 700℃热处理后拉伸强度变化不大,断裂应变显著提高,弹性模量逐渐降低,经1 900℃热处理后拉伸强度和断裂应变开始下降,而弹性模量变化较小。热处理可以显著提高C/SiC的韧性,在拉伸过程中的断裂功和声发射累积能量均显著增加。界面层较薄的C/SiC断裂模式从脆性逐渐向韧性转变,而界面层较厚的C/SiC热处理后韧性进一步提高。     

热塑性弹性体在复合改性双基推进剂中的应用

采用FTIR、动态热机械分析和单轴拉伸试验方法对所合成的P(E-CO-T)-IPDI-BDO热塑性弹性体(TPU)的性能进行了表征,并对P(E-CO-T)-IPDI-BDO预聚物在复合改性双基推进剂及其粘合剂体系中的应用进行了初步的探讨。结果显示,当-NCO与-OH的当量数之比R取1.2时,P(E-CO-T)-IPDI-BDO胶片的力学性能较好,随着硬段含量的增加,拉伸强度逐步增加,最大能达到11.6 MPa,断裂延伸率呈现逐步递减的趋势。P(E-CO-T)-IPDI-BDO预聚体中-NCO与硝化纤维素NC上的-OH的化学交联使最大拉伸强度从2.07 MPa提高到2.95 MPa,断裂延伸率从110.5%提高到224.0%。加入P(E-CO-T)-IPDI-BDO预聚物的复合改性双基推进剂的动态力学性能显示,由损耗峰tanδ的高温峰确定推进剂的玻璃化转化温度Tg为27.0℃,低温峰说明在低于-37.2℃下推进剂仍能承受一定的动态载荷。     

碳纤维复合材料压缩性能的研究

本文研究了由三种力学性能不同的基体制备的单向碳纤维复合材料的压缩性能及破坏特征,探讨了基体性能对碳纤维复合材料压缩性能的影响。结果表明,复合材料的纵向压缩强度是基体压缩模量、泊松此和拉伸比例极限应变的函数。当纤维体积含量、基体压缩模量和泊松比变化不大时,其纵向压缩强度随基体拉伸比例极限应变的提高而提高;复合材料的横向压缩强度大于基体的压缩强度;当基体的模量降低和韧性增加时,复合材料的横向压缩破坏的破断角增大,横向压缩强度有所降低。     

不同纤维束下SiC陶瓷基复合材料拉伸强度及拉伸行为研究

为了探究C纤维和SiC纤维对SiC陶瓷基复合材料力学性能的影响,采用化学气相浸渗法(CVI)制备了纤维束复合材料Mini-C/SiC和Mini-SiC/SiC,测试了C纤维束、SiC纤维束、Mini-C/SiC和Mini-SiC/SiC复合材料的拉伸强度,利用两参数Weibull分布模型研究了强度分布,并观察了复合材料的断口形貌。结果表明:两参数Weibull分布可有效合理地表征强度分布,并准确地进行强度预测。Mini-C/SiC复合材料的拉伸强度高于Mini-SiC/SiC复合材料,且C纤维束和Mini-C/SiC复合材料拉伸强度的分散性低于SiC纤维束和Mini-SiC/SiC复合材料。C纤维束发生韧性断裂,SiC纤维束发生脆性断裂。当基体裂纹达到饱和状态时,Mini-C/SiC复合材料继续变形直至断裂,而Mini-SiC/SiC复合材料随即发生断裂,Mini-C/SiC复合材料的断口主要以纤维丝和纤维簇的拔出为主,而Mini-SiC/SiC复合材料的断口主要以纤维丝的拔出为主。该实验结果将为SiC陶瓷基复合材料的设计与制备提供参考与借鉴。