基于热响应的陶瓷基复合材料火焰筒热冲击试验

连续纤维增韧的碳化硅复合材料火焰筒是航空发动机重要的热端部件之一,对其进行热冲击性能评估具有十分重要的 意义。为了考察陶瓷基材料与金属材料的连接性能及火焰筒本体特征部位的抗热疲劳性能,采用扣锁式壁面温度测试方法和基 于材料热响应试验制定的热冲击时域循环,对连续纤维增韧的碳化硅复合材料制备的航空发动机火焰筒试件进行燃气热冲击性 能研究。试验中,通过准稳定壁温获取试验得到了火焰筒试验件准定常状态时外壁面温度参数;按照加速试车原则确定了热冲击 时域循环参数;参照航空发动机100次起降对应的燃烧室经历的热载荷,以100次时域循环作为火焰筒试件试验评估的最终循环 次。试验结果表明：经100次热冲击循环后,试件考核部位表现出较好的连接性和抗热疲劳性能,为连续纤维增韧的碳化硅复合 材料制备的航空发动机热端部件的工程优选和设计优化提供了试验支撑。     

固体火箭发动机复合材料壳体树脂基体材料前景

本文简要概述了目前国外高性能树脂基体材料的发展现状,通过介绍航天航空领域中目前最有发展前途的新型热塑性树脂基体性能特点、工艺方法及其开发应用,以及新型改性热固性树脂及其用于纤维缠绕工艺的研究,对热塑性树脂用作纤维缠绕复合材料发动机壳体基体材料的可行性进行了初步探讨。     

热塑性树脂改性环氧基体配方研究

对热塑性树脂聚醚酮（ＰＥＫ）改性环氧体系进行了探索性研究,结果表明,Ｅ－５１／ＰＥＫ体系有一定增韧效果,且耐热性没有下降,并对该共混体系的微观结构进行分析,从理论上初步分析了该共混体系的机理。ＱＪ１＾＃环氧／ＰＥＫ共混体系中,ＰＥＫ树脂包裹环氧树脂球形颗粒形成了网络－球粒结构,这种结构有一定的增韧效果。     

斜纹机织热塑性复合材料低速冲击损伤及多尺度数值模拟研究

机织复合材料在服役过程中不可避免地遭受低速冲击而引起内部损伤,导致材料性能减退。本文以斜纹机织热塑性复合材料为研究对象,通过实验与模拟相结合的方法研究其在低速冲击下的损伤行为。构建了微观、介观和宏观串行的多尺度模型对斜纹机织热塑性复合材料低速冲击损伤行为进行预测,并在5和10 J的冲击能量下,对其进行低速冲击试验以验证该多尺度模型的正确性。结果表明,微观、介观和宏观串行的多尺度模型能够准确地预测出斜纹机织热塑性复合材料的冲击损伤特性;在较大的冲击能量下,材料正面和背面均出现了损伤,且损伤以纤维断裂为主;低速冲击数值模拟所预测的力响应曲线与试验结果表现出良好的一致性,数值模拟损伤面积的误差在10%以内。     

树脂基复合材料的分解防热效率

为了提高树脂基复合材料烧蚀中的热阻塞效应,同时避免因为加入过量树脂引起的复合材料脆性较大的问题,本文提出了引入可分解纤维改性的方法来解决这一矛盾.通过比较,筛选出了分解性质与酚醛树脂相似的可分解纤维,制备了改性纤维/酚醛复合材料.电弧风洞烧蚀试验结果显示,20 mm厚的改性纤维/酚醛在最高热面温度1 300℃、总加热时间600 s的条件下背面温升比相同条件下高硅氧/酚醛低约40℃,表现出很好的烧蚀防热性能,与材料设计的初衷相符.因此,引入可分解纤维的方法是一种有效改善复合材料性能的方法.     

热塑性复合材料的高温性能

一、前言 高性能的热塑性复合材料的应用领域是极其广泛的。但是,象许多新材料一样,它们的设计数据资料一时还弄不全,因此应用设计不得不保守一点,它们的性能潜力也就得不到充分的发挥和利用。 评价这种材料的高温性能尤其困难,因为几乎没有什么试验数据或使用数据的资料可供参考。为此,美国“LNP工程塑料公司”提出了一个试验计划,以确定玻璃纤维增强的或碳纤维增强的耐高温热塑性复合材料的性能。试验以PES(聚醚砜)、PEI(聚醚酰亚胺)、HTA(一种类似于聚醚砜的新型耐高温非结晶态树脂,由英国化学工业公司出品)、PPS     

热塑性树脂基复合材料的热成型

本文简要介绍了热塑性树脂基复合材料的基本特点、主要原材料、热成型工艺与设备,着重介绍长纤维增强热塑性树脂基复合材料的热成型工艺,并与热固性树脂基复合材料对比,分析其优缺点及存在的问题,同时展望其应用与发展前景。     

有机纤维与酚醛树脂的相似性及应用研究

为了解决新型有机纤维改性硅基/酚醛复合材料的烧蚀/温度场计算问题,提出了将改性用的有机纤维等效于酚醛树脂的处理方法.通过试验表明有机纤维与酚醛树脂具有一定的热相似性,理论计算时将有机纤维成分按树脂处理,从而利用已有树脂基类防热材料设计方法来预测有机纤维类复合材料的烧蚀/温度场.试验结果表明此方法合理可行.     

动态环境下铝蜂窝压缩冲击试验方法研究

为了研究铝蜂窝材料在动态冲击载荷下的缓冲吸能的性能特征,根据冲击试验环境要求,设计了一种吸能铝蜂窝压缩冲击试验方法。先将铝蜂窝缓冲器与夹具吊篮下落到一定速度来模拟真实环境;然后给缓冲器施加要求的冲击载荷使铝蜂窝压缩吸能;最后将各个传感器采集的数据进行处理和计算,得到铝蜂窝压缩吸能的各项参数。为比较铝蜂窝材料在动态冲击和静力压缩下的力学特性提供客观依据,确定满足某缓冲器设计要求的铝蜂窝材料规格。     

树脂含量对芳纶防弹复合材料性能的影响

对不同树脂含量的芳纶纤维无纬布的力学性能和防弹性能进行了分析和测试,确定了最佳的树脂含量.结果表明:树脂含量在15％ ～25％时,无纬布的拉伸强度、层间剥离强度以及冲击强度三项性能均表现优异,对应的防弹性能最好,这可为今后防弹复合材料的设计研究提供参考.     

尾翼盒段主承力结构用高温固化碳纤维复合材料性能应用研究

为了获得成套材料性能数据,为制件工艺性提供支持,并确定是否满足民用飞机设计和使用要求等,针对两组各三个批次的高温固化环氧树脂碳纤维复合材料,采用热压罐工艺制备,并对预浸料及层合板物理性能和3种环境条件下的基本层合板力学性能进行了研究。结果表明,两组预浸料树脂挥发份小,树脂流动度和凝胶时间适中,工艺性良好;该两组复合材料孔隙率小,纤维体积分数适中,耐温、耐湿热和界面粘结性能均较好,且M21体系复合材料的综合性能稍优于CYCOM 977-2体系复合材料,其结果均基本能满足某型民机尾翼盒段设计和使用要求,为该类材料的后续应用发展提供了依据。     

GLARE层压板的力学性能研究

GLARE是一种新型的纤维金属层压板,兼有金属和复合材料的双重优点,在航空领域有着广阔的前景和应用潜力,是下一代飞机结构的首选材料之一。目前,国外已经对GLARE材料开展了比较系统的基础研究,国内的研究还处于起步阶段。针对两类典型的GLARE层压板制定了合理的试验方案,进行基本力学性能试验,获得了GLARE材料的基本力学性能,对试验结果和失效模式进行了分析,并与国外试验数据进行了对比,为GLARE层压结构的设计和分析提供了参考依据。     

热固性聚酰亚胺树脂基复合材料的增韧改性研究进展

热固性聚酰亚胺是目前有机材料体系中耐热性能最为优异的材料之一,以其制备的纤维增强复合材料在航空航天领域获得了大量的应用。但韧性性能不足限制了其在多个领域的进一步应用,因此高韧性聚酰亚胺复合材料逐渐成为近年来研究的热点。综述了热固性聚酰亚胺树脂基复合材料增韧改性方法的研究现状与发展趋势,涉及基于分子主链结构的增韧改性方法、热塑性聚合物共混增韧热固性聚酰亚胺、热塑性聚合物层间增韧改性聚酰亚胺复合材料等一系列方法。     

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。     

基于激光技术的球形燃料颗粒SiC包覆材料热冲击试验研究

为了研究SiC包覆材料球形燃料颗粒在核热推进系统中应用的可行性,对球形燃料颗粒SiC包覆材料进行了高温热冲击试验研究。利用激光加热方法实现包覆颗粒的快速升温,利用红外测温仪测量了包覆颗粒温度,通过观察热冲击试验前后SiC包覆材料的完整性判断其耐热冲击性能,试验峰值温度范围为1800~2800 K。研究结果表明,SiC包覆材料球形燃料颗粒能够承受30 s内升至1800 K的热冲击,不能满足核热推进系统在30 s内升温至3000 K的需求,需要进一步改进SiC包覆材料耐热冲击性能,或者选用耐热冲击性能更好的碳化锆等材料。     

PBO纤维复丝制备与可靠性分析

通过PBO纤维复丝浸胶树脂配方研制与设计试样规格等方法,进行了PBO纤维复丝制备与可靠性研究。采用扫描电子显微镜(SEM)表征PBO表面形貌;利用X射线光电子能谱表征纤维表面与树脂配方化学特征;通过差示扫描量热法(DSC)对树脂配方进行固化动力学分析;利用动态热机械分析(DMA)对树脂配方热稳定性进行了表征;通过浇铸体力学性能分析树脂配方机械性能;通过PBO纤维复丝拉伸性能进行可靠性分析。结果表明:研制的FS-J树脂配方与PBO纤维匹配性高,浸润均匀,存储适用期长,端头补强牢固,制样周期短,复丝拉伸强度、弹性模量和延伸率数据平稳,波动性低,拉伸强度离散率3%,测试可靠性高,可保证高质量、高效率、高稳定性的进行PBO纤维力学性能评价。     

树脂基复合材料长时间烧蚀防热的应用研究

介绍了不同再入飞行器热防护材料的特点，指出长时间飞行器对防热层的要求。通过纤维织物改性和树脂基体改性研制了新型防隔热材料，并进行了性能测试和研究。结果表明：新型改性纤维／酚醛复合材料比传统的树脂基防热材料具有更好的隔热性能和抗烧蚀剥蚀性能，能够满足中低焓值、较低热流、烧蚀时间较长（300～700s）防热部件的防隔热要求。     

固体火箭发动机玻璃钢壳体设计及试验结果分析

本文针对纤维缠绕玻璃钢材料和成型工艺特点,从材料基本性能数据出发,确定固体火箭发动机玻璃钢壳体设计的工程计算方法,比较简明的计算代替复合材料壳体复杂的理论计算;同时,结合产品使用中的有关试验结果,分析了所设计的玻璃钢壳体发动机的强度可靠性问题。     

高性能纤维增强树脂基复合材料3D打印

3D打印技术是一种逐层成形的增材制造技术,而纤维增强树脂基复合材料是一种力学性能优异的先进结构材料,结合3D打印的工艺先进性和纤维的材料性能优势,提出新型的纤维增强树脂基复合材料3D打印工艺,为进一步促进两者共同发展与应用提供了可能。综述并分析了纤维增强树脂基复合材料3D打印技术的研究现状与瓶颈,提出了一种连续纤维增强热固性树脂基复合材料3D打印工艺,将3D打印丝材制备、3D打印预成型体、3D打印预成型体固化分隔成3个独立的模块,并根据不同模块设计搭建了不同的试验平台及设备,成功制备得到了连续纤维增强热固性树脂基复合材料3D打印构件,还测试得出其(纤维含量为52%)拉伸强度及拉伸模量分别达到1325.14MPa和100.28GPa;弯曲强度及弯曲模量分别为1078.03MPa和80.01GPa;层间剪切强度为58.89MPa。大幅提高了纤维增强树脂基复合材料3D打印成型构件的力学性能。     

环氧纳米复合材料的空间环境性能研究

试验研究了纳米粒子对环氧648树脂空间环境性能的影响，主要空间环境模拟试验包括真空挥发、电子辐照、常压冷热循环和热真空试验等。结果表明，纳米TiO2、SiO2的加入能大幅度提高环氧648树脂的空间出气性能。树脂的冲击强度分别提高59％和20％，电子辐照后性能变化不大，常压、真空热循环后性能有所降低，添加纳米材料的有些性能还有所增加。