碳纤维的表面处理与复合材料的层间剪切强度

碳纤维增强塑料（ＣＦＲＰ）是碳纤维在当前应用的主要形式之一。实用要求ＣＦＲＰ层间剪切强度（ＩＬＳＳ）的下限值为７ＳＭＰａ，未经表面处理的碳纤维的ＩＬＳＳ仅在５０～６０ＭＰａ之间，经表面处理后，可提高到８０ＭＰａ以上，充分满足使用要求。除此之外，ＩＬＳＳ还与纤维含量、孔隙率和基体树脂性能等有关。     

温度条件对碳纤维上浆剂与双马树脂反应及其复合材料界面粘结的影响

为了研究工艺温度对复合材料界面的调控作用,设计采用三阶段固化工艺(即扩散、固化和后固化),考察了不同温度制度下3种碳纤维/双马树脂(BMI)复合材料界面粘结性能的变化规律。采用原子力显微镜(AFM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)深入分析了上浆剂对纤维表面粗糙度和化学特性的影响,研究了上浆剂的反应活性及其与双马树脂的反应性,采用微珠脱粘方法测试了碳纤维/树脂的界面剪切强度(IFSSs)。结果表明,200℃处理2h后3种碳纤维上浆剂均发生部分反应,并且170℃,2h后上浆剂均与双马树脂发生化学反应。对比不同温度条件可以发现后固化阶段对碳纤维/双马体系的界面剪切强度影响显著,未经后固化的复合材料界面性能最低;110℃和140℃恒温扩散阶段对碳纤维/双马体系的界面剪切强度的影响不明显。同种温度条件下,CF1和CF3上浆剂与双马树脂的反应程度高于CF2,相应的CF1和CF3与双马树脂的界面剪切强度较高,表明上浆剂与双马树脂间的化学反应程度是影响其界面粘结性能的主要因素。该研究结果对我国碳纤维上浆剂的研制具有参考价值。     

CFRP层板的落重冲击分层损伤研究

采用落重冲击试验方法研究了航空上常用的铺层形式为［Ｏ２／９Ｏ２／４５２／－４５２］ｓ的先进复合材料（ＣＦＲＰ）低能冲击损伤问题。重点讨论了落重冲击后分层损伤形貌、冲击能量Ｗ与分层面积Ａ之间的关系以及基体韧性对ＣＦＲＰ抗冲击性能影响。     

改性聚芳基乙炔树脂性能研究

通过添加改性剂得到了改性聚芳基乙炔树脂，对树脂和树脂固化物分别进行了差热扫描热分析(DSC)和热重分析(TG)。通过对复合材料的纤维单丝界面剪切强度和层间剪切强度测试，研究了树脂与碳纤维的界面结合性能，并对编织织物增强的改性聚芳基乙炔树脂基体复合材料进行了烧蚀试验。结果表明，改性聚芳基乙炔树脂固化放热减小，而基本不影响其树脂传递模塑(RTM)工艺性和耐高温性能，明显改善了与碳纤维的界面性能，复合材料的界面剪切强度提高了40％-50％，层间剪切强度提高了将近一倍；烧蚀性能与未改性树脂基本相当。     

航空航天用低成本碳纤维复合材料预成形件的自动化制造

从 6 0年代到 80年代 ,许多民用飞机的结构件都采用了碳纤维复合材料 ,如 196 8年麦道公司制造的ＤＣ10的方向舵 ;1979年由达索公司制造的空中客车Ａ310的垂尾翼盒和 1984年达索公司的空中客车和ＣＡＳＡ的Ａ32 0的水平安定面。目前 ,如果没有很高的制造费用 ,飞机碳纤维复合材料构件就不可能减轻重量和有耐久性。液体和树脂薄膜压膜的新工艺目前只被证明对于复杂的高成本零件是合理的。这是由于在模压前制造碳纤维预成形需要高成本的材料和劳动力。通过ＲＴＭ法加工零件 ,纤维用量达到 5 8%。制造各种规模蒙皮部件的成本模型表明采用这种工…     

含镀金属碳纤维谐振子复合材料的成形技术及其电磁性能

研究采用红外辐照中温固化成形技术制备含有镀金属碳纤维谐振子（ＭＣＦｓ）的树脂基电磁功能复合材料，用微波矢量网络分析仪测试了复合材料的基本电磁性能。试验表明，含有ＭＣＦｓ的复合材料在作为厚度薄、重量轻的微波吸收复合材料时具有良好的设计性能。     

简讯

先进复合材料用导电材料和工艺技术研究课题通过鉴定　　日前 ,由中国航空工业制造工程研究所承担的“先进复合材料用导电材料和工艺技术”课题通过了中国航空工业第一集团公司组织的技术鉴定。该课题研究的镀镍碳纤维、ＱＹ8911导电树脂和模具喷铝固化转移技术是解决飞机复合材料结构电磁兼容和雷电防护的有效途径之一。其中镀镍碳纤维、ＱＹ8911导电树脂复合材料既可满足飞机复合材料结构电磁兼容和Ｄ +Ｂ +Ｃ雷击防护的要求 ,又可作为功能材料参与结构承载 ,实现结构 /电磁兼容功能一体化(屏蔽效果 >2ＧｄＢ) ;模具喷铝固化转移工艺技术…     

SHS/PHIP合成TiC-Al2O3-xFe金属陶瓷的工艺及性能

采用ＳＨＳ／ＰＨＩＰ工艺制轩出了致密的ＴｉＣ－Ａｌ２Ｏ３－ｘＦｅ金属陶瓷。研究子延迟时间、高压持续时间及压力等工艺参数对合成ＴｉＣ－Ａｌ２Ｏ３－２０Ｆｅ金属陶瓷密度的影响,并分析了Ｆｅ含量对ＴｉＣ－Ａｌ２Ｏ３－ｘＦｅ金属陶瓷材料性能的影响。     

单向碳纤维预浸料模压热固化工艺及其对力学性能的影响规律

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有密度小、比强度高、比模量大、抗冲击性能好等优点,是理想的轻量化用材.CFRP的快速成形工艺能够显著降低其制造成本,是目前国内外研究热点.本文在不同工艺参数条件下采用模压热固化工艺完成CFRP的快速固化成形,通过不同方向的拉伸和压缩试验对CFRP的力学行为进行了测试,最后结合各向异性失效...     

低成本复合材料技术的发展(二)

对近年来发展较快的自动铺带、ＲＴＭ、丝束铺放以及电子束固化等低成本复合材料技术进展及其应用现状进行了综合论述。电子束固化前景看好 美空军实验室材料指导部于１９９９年公布了一项低成本复合材料技术计划（ＬＣＣＰ），该计划称，采用先进的自动化复合材料生产工艺，如纤维铺放及树脂转移成形等，其缺点是设备、工装以及编程费用高，对于小批量生产来说，该缺点更为明显。因此，采用了降低成本的另一有效途径，可将战斗机机翼的制造成本降低４０％。该计划的重点是开发可在低温和低压下固化的复合材料，即在６６℃以下及在真空中固…     

推进技术

罗-罗参加ＥＥＦＡＥ计划欧洲９国的１５家公司、２所大学和２家研究机构合作实施一项为期４年、价值１亿多欧元的高效环保航空发动机的技术研究（ＥＥＦＡＥ）计划。这是欧盟最大的一项航空发动机技术研究计划。该计划的主要目的是通过减少燃料燃烧来降低ＣＯ２。和ＮＯｘ的排放,以确保未来的航空发动机符合环保规定的要求。罗－罗公司除负责ＥＥＦＡＥ整个计划外,还就这种发动机的概念进行研究。其研究成果将用于以三轴发动机设计为基础的近期的低污染发动机研究。ＥＥＦＡＥ计划将采用欧盟国家和公司投资研究项目的成果以及其他新技术…     

用喷雾沉积新工艺制造铝合金和铝金属基复合材料

用喷雾沉积新工艺制造铝合金和铝金属基复合材料英国班伯里市的“Ａｌｃａｎ国际有限公司”经过七年的研究开发，终于成功地推出了一种名叫Ｃｏｓｐｒａｙ的喷雾沉积工艺。用这种新工艺制造生产铝锂复合材料，每磅（≈０．４５４ｋｇ）材料的平均成本仅为Ｉｓ美元，其“成...     

碳纤维增强树脂基摩擦材料摩擦磨损性能

为提高树脂基摩擦材料摩擦因数稳定性,改善其抗热衰退性能。以碳纤维作为增强纤维,采用热压成型工艺制备碳纤维增强树脂基摩擦材料;用XD-MSM型定速摩擦试验机测定摩擦磨损性能,研究了不同含量碳纤维增强对树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响;利用VK-X200三维激光扫描显微镜观察了摩擦材料磨损后表面的微观形貌并探讨其磨损机理。结果表明,碳纤维增强树脂基摩擦材料的硬度、压缩强度和剪切强度均得到提高,并随碳纤维含量的增加而逐渐增大;碳纤维增强作用提高了树脂基摩擦材料的耐磨性和摩擦因数的稳定性,改变了树脂基摩擦材料的摩擦磨损形式;碳纤维含量为4wt%的增强树脂基摩擦材料摩擦因数稳定性较高,抗热衰退性能较好,磨损机制主要为疲劳磨损。     

可溶性改性双马来酰亚胺树脂基体的研究

在双马来酰亚胺/二元胺/改性剂A预聚体系中加入环氧丙烯酸树脂,制备了一种可用作耐热复合材料基体的改性双马来酰亚胺树脂。用DSC研究了该树脂基体的反应特性,并制定出了合适的固化工艺参数:改性树脂基体经140℃/1 h 160℃/1 h 180℃/2 h初固化,于220℃/8 h后固化处理,其热变形温度(HDT)为245℃;该树脂与玻璃纤维制备的单向复合材料层压板的室温拉伸强度、弯曲强度和层间剪切强度分别为1 030 MPa、1 600 MPa和92．1 MPa;180℃下测得弯曲强度保持率为67．8%,层间剪切强度保持率为63．2%,用DMA法测得T_g为273℃。     

HS40碳纤维/氰酸酯树脂复合材料的湿热行为

通过对低温固化HS40碳纤维/氰酸酯树脂复合材料进行不同湿热环境处理以及3次循环吸湿-脱湿处理,研究其湿热行为。结果表明:复合材料在70℃水浸以及70℃/95%RH两种环境吸湿31 d饱和吸湿率分别为0.71%和0.11%,说明该低温固化氰酸酯树脂基复合材料有很好的耐湿热性;研究复合材料的循环吸湿-脱湿行为,发现复合材料在70℃水浴锅中第1次水浸10 d的吸湿率为0.69%,尚未达到饱和,而第2、3次水浸10 d后的吸湿率分别提高到0.72%和0.74%;复合材料的层间剪切强度随着循环次数的增加,降低更为明显,经过3次循环吸湿-脱湿之后试样的层间剪切强度较干态试样降低了50.77%,连续吸水60 d的试样层间剪切强度较干态试样降低了58.98%。     

复合材料层合板抗冲击损伤的参数表征

研究了铺层方式为［０２／９０２／４５２／－４５２］ｓ的航空用碳纤维增强树脂基复合材料（ＣＦＲＰ）准各向同性层合板低速冲击引起损伤的表征问题。通过落重冲击试验引入损伤程度Ｄ表示材料低速冲击后材料参数的变化大小，通过准静态球面弯曲试验提出复合材料层合板抗冲击的三种表征参数：层内开裂临界能Ｅ１ｃ、层间开裂（分层）临界能Ｅ２ｃ、分层扩展阻力Ｒ．     

新型机体结构材料——碳纤维棒

这种由美国Neptco公司研制的碳纤维/环氧树脂棒材料因具有较高的强度和能降低制造成本和加快制造速度的潜力,有希望用来制造飞机的机体结构部件.这种材料被称之为“石墨石”(Graphlite),可用来代替通常在复合材料铺层中所使用的纤维及带形材料.贝尔直升机公司最近组装了一个3.66米(12英尺)长的翼盒,盒上的桁条便由这种材料制成.这项工作是在美国的一个设计与制造低成本复合材     

CCF300/5228A复合材料RFI成型工艺参数

采用经过改性的低成本树脂膜熔渗工艺(RFI)用5228A高温环氧树脂体系,以国产纤维CCF300碳纤维为增强材料,对改性后的RFI专用5228A环氧树脂体系的RFI工艺参数进行研究。对5228A树脂体系RFI成型的全部过程中渗透浸渍纤维和树脂固化成型两个基本工艺的树脂体系的黏温性能、浸渍压力、CCF300纤维预制体的压缩特性以及固化动力学和固化工艺参数等因素的研究表明:改性后的RFI专用5228A环氧树脂体系能够完全满足RFI工艺的要求。RFI专用CCF300/5228A碳纤维复合材料的最佳浸渍工艺为(125±3)℃,(0.1±0.02)MPa下,保温90min;树脂固化成型的最佳工艺参数为:加压至(0.5±0.02)MPa,然后升温至(190±3)℃,恒温90min。整个工艺过程中的升温速率保持在1~1.5℃/min之间。     

聚合物的辐射固化

论述了低成本树脂复合材料制造技术之一——电子辅助固化工艺的新动向。该复合材料固化成形技术与传统的热压罐工艺相比，固化周期短，固化温度低，工装设备要求简单，且不受复合材料构件形状和尺寸的制约，也不受构件厚度的影响，并且能够进行连续固化成形，便于实现机械化连续生产，可以大幅度降低复合材料制造成本。目前由该方法制造的树脂基复合材料构件已经用于飞机次承力构件。     

用扫描电子显微镜研究四氯化锡催化法所得碳纤稚的表面处理

前言由于碳纤维的表面和基体树脂之间的粘结力差,致使碳纤维的复台材料往往具有较低的层间剪切强度。因此,人们常用各种方法对碳纤维进行表面处理,以便改变碳纤维的表面结构,提高它与基体树脂的粘结力,从而可制得具有较高层间剪切强度的碳纤维复合材料。在一九七六年度我们曾对 SnCl_4催化法所得的碳纤维进行表面处理的研究。本总结主要综述我们在中山大学用扫描电子