石墨纤维增强铝复合材料

前言石墨纤维增强铝复合材料(本文简写为石墨-铝),是近十多年发展起来的一种新型高级复合材料。六十年代末,美、英、法、西德即相继开始研制以铝为基体的石墨纤维增强铝复合材料。最初几年进展缓慢,其主要技术难关有二:(1)石墨纤维与铝的润湿性差,想用类     

碳化过程中改性聚丙烯腈预氧化纤维的高温热应力应变研究

采用对比方法研究了高锰酸钾改性与未改性聚丙烯腈(PAN)预氧化纤维在碳化过程中的高温热应力应变行为。表征了过程纤维的基本物化性质,并用SEM,WAXD,EA等对其结构进行了研究。研究结果表明,改性纤维的热应力应变变化可分为370,500,900℃前后4个区域。与未改性纤维相比,改性纤维的应力在370℃以下增长较快;370~500℃快速下降;500~900℃则迅速增高,同时比未改性PAN纤维应力增加20%以上;900℃以上应力基本保持稳定。大负荷下改性纤维易伸长,小负荷下易收缩,与未改性纤维的差别随负荷减少而减小,500℃以上,两种纤维应变速率变化趋势相近。热应力和热应变是纤维在碳化过程中聚集态结构、化学组成、热化学反应能力的综合体现。与热应变相比,热应力的变化趋势更显著,因而可采用控制碳化过程中纤维热应力的变化控制连续制备中纤维结构的变化。经KMnO4改性PAN纤维制取碳纤维的抗张强度比未改性纤维增加了约20%。     

热处理方式对石墨纤维性能的影响

研究了分步热处理对石墨纤维力学性能及微观结构的影响,并采用Raman光谱分析了石墨纤维的皮芯结构程度。结果发现:在相同处理条件下,分步热处理有利于石墨纤维拉伸强度和体密度的提高,而其对弹性模量的影响则较小。分步热处理所得石墨纤维的表面石墨化程度较低,内部石墨化程度较高,其皮芯结构因子较大,说明其均质性更好一些。因此,分步热处理有利于提高石墨纤维的致密性和均质性,从而提高其拉伸强度。     

日本东丽公司碳纤维和石墨纤维的新进展

日本东丽公司1982年碳纤维生产能力达到1260吨/年。在提高产量的同时,东丽公司十分注意提高产品质量。以碳纤维T300为例,73年东丽公司提供的性能数据是抗拉强度>250公斤/毫米~2,断裂延伸率为0.9—1.2％;七十年代末抗拉强度提高到300—320公斤/毫米~2,断裂延伸率为1.3％;今年七月东丽公司来华进行技术座谈时提供数据,其抗拉强度又提高到340—360公斤/毫米~2,断裂延伸率为1.4—1.5％。除此以外又发展了高强碳纤维新品种T400,它的抗     

高温热管与高导热石墨烧蚀传热性能

利用石英灯辐射加热器和电弧风洞耦合加热模拟高超声速飞行器驻点高温区的加热环境,对一

种内部为高温热管和一种内部为高导热石墨的简单球柱形套装样件进行了加热试验。利用非接触红外测温装

置对样件表面的温度进行了测量,通过与内部为C/ C 材料制成的对比样件的试验结果分析,发现高温热管和

高导热石墨均能够有效地将样件驻点高温区热量传导到柱身低温区,其中高温热管样件驻点温度降低9. 5%,

柱身温度升高14. 6%;高导热石墨驻点温度降低14. 4%,柱身温度升高11. 4%,显示两种材料均具有良好的热

疏导效果。

     

高温加热法制作石墨纤维的工艺研究

一、引言虽早在本世纪初,已有人注意到采用将碳质纤维加热到2300℃以上高温处理的方法来获得石墨纤维,但对于具有比较高的机械性能的石墨纤维材料的研制,还是六十年代初的事。石墨纤维具有比碳纤维更高的弹性模量,因此它作为一种优越的补强材料,与碳纤维差不多是同时在迅速发展,并于七十年代初实现了工业化。     

国产石墨纤维及其复合材料层板工艺试验研究

本文主要叙述了国产石墨纤维及其复合材料层板工艺试验情况,且与日本M40石墨纤维及其复合材料层板性能进行了比较,指出差异的主要原因,同时对国产石墨纤维研制单位提出一些建议和要求。     

新型复合材料——石墨纤维增强聚苯撑硫醚

石墨纤维增强聚苯撑硫醚是一种新型复合材料,除了同一般纤维增强复合材料一样具有高比强度和高比模量以外,还具有防侵蚀和耐腐蚀等特点,特别适用于在腐蚀介质下工作的另部件。典型的石墨纤维增强聚苯撑硫醚的性能见     

石墨纤维/改性氰酸酯复合材料的应用研究

采用环氧树脂对4,4-二氰酸酯基二苯基丙烷(BADCy)进行共聚改性,通过DSC分析,确定了固化工艺参数,并与石墨纤维(UHMCF)复合制成单向板,测试了不同后处理温度制得的单向板力学性能,并与现用UHMCF/树脂基复合材料单向板的力学性能进行了比较,测试了UHMCF/改性氰酸酯的空间环境性能;制备了UHMCF/改性氰酸酯结构件,测试其性能,并与现用UHMCF/树脂基复合材料同类结构件的性能进行了比较。结果表明:UHMCF/改性氰酸酯不论是单向板还是结构件的性能均优于现用UHMCF/树脂基复合材料的性能,且满足空间环境对航天器结构材料性能的要求。     

高应变速率超塑性研究的新进展

综述了高应变速率超塑材料及其变形机理和工业应用的最新进展.高应变速率超塑材料主要是铝基复合材料及铝合金,最近,对镁基复合材料、钛合金高应变速率超塑性能的研究也已开始.材料的高应变速率超塑性能使材料可进行超塑性锻造,使得该项技术具有诱人的工业应用前景.     

石墨纤维增强镁基复合材料的线膨胀性能研究

研究了连续石墨纤维和碳纤维增强镁基复合材料的线膨胀系数与纤维的弹性模量和体积含量之间的关系，研究结果表明，复合材料的线膨胀系数随着增强纤维弹性模量和体积含量的增加而减少，镁基复合材料比铝基复合材料具有更低的线膨胀系 数。     

环氧树脂/石墨纤维预浸料的化学技术条件

由于碳(石墨)纤维增强环氧树脂复合材料作为结构材料日益扩大在宇航工业上的应用,对制作碳(石墨)/环氧复有材料的主要原材料环氧树脂/石墨纤维预浸料制订必要的技术条件成为当务之急。美国洛克希德(LockLeed)公司发现,环氧树脂/石墨纤维预     

高性能与高功能纤维的发展

概述了用于复合材料增强体的高性能纤维和具有各种物理与化学功能用途的高功能纤维的进展现状并推测其发展趋势。     

HTPB推进剂高应变率粘弹性本构模型研究

为分析HTPB推进剂在高应变率条件下的力学响应,开展了推进剂分离式Hopkinson压杆(SHPB)实验,得到了不同温度(-40~25℃)和应变率(700~2050s-1)下的应力-应变曲线。结果表明,HTPB推进剂在高应变率条件下具有显著的温度和应变率敏感性,且随着应变率的增加和温度的降低,推进剂的应力逐渐增加。在Burke模型基础上,结合超弹性和粘弹性理论,建立了一种考虑温度和高应变率效应的本构模型。通过不同温度和应变率条件下实验结果与本构理论预测对比,验证了本构模型的有效性,可为固体推进剂药柱点火瞬态结构完整性分析提供理论依据。     

高应变率下HTPB推进剂动态断裂性能研究

为研究HTPB推进剂在冲击载荷作用下的动态断裂特性与破坏机理,使用中心直裂纹圆盘试件,在分离式Hopkinson压杆实验系统上开展了推进剂动态断裂实验,得到了高应变率下HTPB推进剂的Ⅰ型动态起裂韧性值,利用扫描电镜观察了推进剂的断面形貌,并使用分形几何方法计算了断面分形盒维数。结果表明:本文的实验方法是有效的,推进剂的动态起裂韧性具有明显的应变率敏感性,在应变率400~1100s-1范围内,其值随着加载速率的增加呈现线性增长的关系;推进剂在高应变率条件下呈现颗粒破碎、穿晶断裂等脆性断裂特性,应变率越高,推进剂断面的分形盒维数越大,推进剂的颗粒破碎程度越严重,从微观层面验证了推进剂断裂韧性的应变率敏感性。     

碳纤维和石墨纤维增强铝复合材料界面反应与性能的关系

 研究了碳纤维和石墨纤维增强纯铝复合丝的界面反应产物A1₄C₃的量与温度、复合丝的室温拉伸强度与A1₄C₃量及温度的关系。对各类复合丝的断口形貌进行了扫描电镜分析,对应于不同的热暴露温度及强度有三种断口特征。用盐酸溶液脱去了经不同温度热暴露后复合丝中的铝基体,分析了脱铝纤维的表面形貌,测定了拉伸强度,得到了复合丝中纤维受到损伤的温度范围。     

碳(或石墨)纤维复合材料在国外宇航上的应用

碳纤维复合材料是六十年代以来与硼纤维复合材料几乎同时发展起来的一种先进复合材料。由于具价格比硼纤维复合材料低廉,因而其发展速度大大超过了硼纤维复合材料,尤以树脂基复合材料发展更为迅速,现已用作导弹及宇宙飞行器的热防护材料和卫星、导弹及飞机的结构材料。本文着重对近年来碳纤维复合材料在国     

低温高应变率条件下HTPB推进剂拉伸力学性能研究

为研究固体推进剂在低温高应变率条件下的力学性能,通过单轴拉伸实验和扫描电镜(SEM)断面观察,分别获取了HTPB推进剂在温度范围为-40~25℃及0.4~14.29s-1应变率下的应力-应变曲线和拉伸断面形貌。结果表明,HTPB推进剂的力学性能具有明显的温度和应变率效应。随温度降低和应变率升高,应力-应变曲线特性变得更加复杂,断面形貌基本上呈现"脱湿"越困难、颗粒断裂越明显的规律,低温和高应变率的"耦合"作用使得推进剂的损伤变得更加严重。初始弹性模量E和最大拉伸应力σm随温度的降低和应变率的升高而逐渐增加,且均与应变率具有相对较好的线性对数关系。低温和高应变率的"耦合"作用,使得-40℃及14.29s-1条件下的初始弹性模量和最大拉伸应力分别为25℃及0.4s-1条件下数值的1.6倍和3.2倍。与模量和强度相比,应变的规律性较复杂,其值随温度的升高而增加,且在常温下随应变率的升高而增加,但在低温下随应变率的升高而降低。通过双因素方差分析表明,低温高应变率条件下,温度和应变率均对最大拉伸应力有更显著的影响,同时温度较应变率对最大拉伸应力影响更加明显,而对模量则较弱。基于时温等效原理,得到了低温高应变率条件下HTPB推进剂的拉伸力学性能主曲线,该主曲线较大地拓宽了对推进剂力学性能的预测范围。     

缺口高应变区疲劳裂纹形成寿命的尺寸效应

本文给出了两种考虑缺口尺寸效应的疲劳裂纹形成寿命的预测方法。一种是用高应变区体积考虑尺寸效应,通过缺口的△W-N;数据建立起经验公式。另一种是用疲劳缺口系数K_f代替理论应力集中系数K_8以考虑尺寸效应,通过用K_1修正后的△代替△J得到寿命预测公式。两种方法前者精度较高,后者更为简便。 文章还给出了一种用断裂力学确定疲劳缺口系数K_1值的方法。并指出用缺口循环J积分预测疲劳裂纹形成寿命比用Neuber公式计算缺口最大形变功密度范围来预测疲劳裂纹形成寿命更接近实验结果。     

石墨炉原子吸收法测定高纯水中痕量硅的研究

本文叙述了一种用石墨炉原子吸收法测定高纯水中痕量硅的方法。方法是用难熔碳化物涂层石墨管和基体改进剂技术，采用恒温原子化方式，大大地降低了测定过程中硅与石墨基体形成难熔碳化硅的机会和硅以氧化物形式的挥发损失，从而提高方法的灵敏度。