三向碳-碳复合材料界面结构研究

本文用透射电子显微术研究了三向碳-碳复合材料的界面结构。结果表明:在碳纤维表面微缺陷区或活性区,存在沉积碳微晶条带“钉扎”结构;在碳纤维表面光滑区,存在一定数量的界面间隙:沥青碳与沉积碳的界面存在一个沉积碳微晶条带与沥青碳石墨条带相互贯穿网络所形成的诱导结构界面相。本文分析了界面缺陷,并讨论了界面结构对纤维束断裂行为的影响。     

美国在研究新的分层检测方法

美国国家技术系统公司正在研制一种先进的切向照相无损探伤方法来探测复合材料蜂窝结构和固体火箭推进剂中的分层。人们认为该技术比其它检测方法(如:全息照相、染色渗透、X射线和常规干涉测量法)更实用,并且大大提高了检测速度。该公司说,切向照相法尤其适用于探测表面应变和定位大型复合材料表面(如:机翼和机身)分层的位置。在检测B-2隐形轰炸机的蜂窝结构和复合材料结构中正采用与此相似的检测技术。联邦航空局(FAA)已批准采用切向照相法来检测飞机轮胎。     

碳/碳复合材料

引言近年来,欧洲动力公司(S.E.P.)对固体发动机喷管部件所用的碳材料,特别是碳/碳材料进行了研制。喷管材料具有耐烧蚀的特性,要经受3000℃以上的高温。由于喷管性能要求非常高,材料必须具有良好的耐烧蚀性能和较低的比重。考虑到在大多数喷管里,化学反应发生在还原介质中,我们认为所能使用的耐热材料中,碳是最可取的。在此文中,我们不评述构成喷管部件的碳结构材料,只简要地论述多晶石墨、热解石墨、碳增强酚醛复合材料和碳/碳材料,侧重介绍后两种,这是欧洲动力公司重点研制项目。     

改性碳/酚醛防隔热材料研究进展

碳/酚醛(C/Ph)复合材料因低成本、制备周期短的优点成为航空航天领域应用最广泛的材料之一,对其进行基体改性是提高材料性能的一种有效途径。文章介绍了改性C/Ph防隔热材料的研究现状,主要包括陶瓷颗粒、碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯、无机元素硼、钼等化学改性的方法以及结构上的改性,如酚醛气凝胶和中低密度碳/酚醛材料等,对比分析了改性对C/Ph复合材料的烧蚀性能、隔热性能及力学性能的影响,探讨了改性C/Ph复合材料烧蚀过程中的机理,梳理了C/Ph复合材料基体改性研究中存在的问题,并提出后续发展建议：深入改性烧蚀机理研究,使材料抗烧蚀性向可调控、精细化、体系化方向发展;解决烧蚀率不易控制的问题;优化抗烧蚀组元设计,提高材料的综合性能。     

多向Sepcard碳—碳复合材料的力学分析进展

等温有限元模型业已取得良好进展,它首次用于4向(4D)碳—碳材料的热结构分析,并推广用于其它多向(nD)复合材料。从本质上讲,复合材料各向异性和非弹性性质的预估,要由各向同性的弹塑性材料(基体加界面)和弹性正交材料(均匀化杆组成的网络)叠加求得。加上模型的热塑性能使之能更好地描述热试车过程中 nD 整体喉衬入口段(ITE)的真实状态,尤其是,用经典弹性和轴对称热结构分析,可能大大低估了应力。另一方面表明,由4D 碳—碳复合材料试验研究得到的复合结构的基本性质可用于由同样成分制作的其它nD 织物结构。这样,无需用复合材料的具体特性,就可以预估出一个6D 碳—碳环的性质。     

纤维增强复合材料的应用及其缺陷检测

纤维增强复合材料密度小,抗拉强度与弹性模量高,比强度与比弹性模量大,高温高压性能好,并具有很好的可设计性,因而进入宇航工业,应用于重要的关键部位。纤维增强复合材料的质量控制十分重要,缺陷检测主要采用无损检测技术,宇航工业中采用的无损检测方法有:射线照相法、超声波衰减检测法、超声波声速测量法、超声波波谱测量法、声发射法、全息照相干涉法、斑点照相法、温度记录法等。     

发射箱导轨用石墨填充碳/酚醛复合材料研究

采用石墨填充碳/酚醛模压复合材料技术成形导轨面材料,通过试验,研究和分析了材料各组分对材料摩擦磨损性能的影响。试验结果表明,在石墨含量为10%,碳纤维含量为30%时,石墨、碳纤维填充酚醛树脂复合材料的摩擦磨损性能、烧蚀性能较好,且摩擦系数低,适于用作导轨表面材料。     

碳/碳复合材料的高温持久性能测试及分析

为了研究碳/碳复合材料作为高温结构材料的高温持久性能,用化学气相沉积(CVD)法制备了T300碳纤维增强热解碳的单向碳/碳复合材料,并用特殊设计的设备测定了该材料在2000℃,2100℃高温下的断裂寿命,结果高于室温下的断裂寿命。这种测试方法可能对于碳/碳复合材料正式用于高温结构具有重要意义。     

碳-碳复合材料断裂破坏的研究

本文研究碳-碳复合材料断裂功测试参数对断裂功值的影响,确定了测试碳-碳复合材料断裂功的有关参数,对三种不同碳-碳复合材料:三向正交细编、碳毡增强和半乱纤维模压碳-碳复合材料的断裂功进行了测定,并和石墨、玻璃碳、玻璃和融熔石英的断裂功进行了比较。研究了不同碳-碳复合材料的断裂破坏特征,并指出它们的断裂模式、裂纹传播方式和薄弱环节。     

C/C复合材料的进展

碳—碳(C/C)复合材料是用碳或石墨作基体,用碳纤维或石墨纤维增强的一种特种工程材料。它们除了具有多晶石墨的许多优点以外,还具有高强度、高刚性、尺寸稳定及良好的化学稳定性等一系列优异性能。38年来,C/C复合材料已有较大发展,它们已在航天、航空、工业、科学研究、核反应堆和生物医药等高温技术领域获得广泛的应用。     

三辊剥离微纳米石墨薄片及其对环氧树脂性能的影响

为改善环氧树脂(EP)的使用性能,以尺寸约2mm、厚度约100μm的膨胀石墨(EG)和EP为原料,创新性地采用三辊研磨(TRM)技术连续剥离得到尺寸1～10μm、厚度10～20nm的大纵横比微纳米石墨薄片(GNPs),并进一步制备得到GNPs原位强化EP的复合材料。结果表明,制得的GNPs/EP复合材料的弯曲和拉伸性能随EG含量的增加呈现先升后降的变化,且当EG在EP中含量为1.0wt%时复合材料的性能最佳。与纯EP材料相比,该复合材料的弯曲强度、拉伸强度分别平均提高了31.9%、53.4%,这可能是由于GNPs与EP界面的紧密结合。本研究为进一步制备GNPs强化EP基碳纤维高强度航空复合材料奠定技术依据。     

碳-碳喷管制造提高生产率及降低成本的工艺方案

火箭发动机喷管碳-碳生产过程中存在大量废料。这些废料是由于律料直径超出规格要求所产生的。严格控制棒料的直径将减少材料废料，而且还使预制件装配更简易、更统一，并且使得成本大约减少15％～20％．生产交工时间提前1个月，从而一件坯料的加工时间估计将节省11％。碳一碳喷管材料的生产工艺主要包括：预制件生产．此工艺涉及将碳纤维精确排列从而形成碳一碳复合材料的难强成分：致密化生产工艺，此工艺是用石墨基体来填充纤维之间的孔惊。互aa比碳一碳材料的生产工艺一直没有采用先进的加工工艺和自控技术来降低劳动成本。装配预制件的…     

化学气相沉积碳及其碳/碳复合材料的结构与性能

本文全面阐述了化学气相沉积(CVD)碳的形成机理、结构特征以及各种因素对其性能的影响情况。概括了以CVD碳为基体的碳/碳复合材料结构与性能的最新发展,文中引用的CVD基碳/碳复合材料的表观密度(体积密度)与其开孔率的线性关系,宏观性能与其表观密度的指数关系,不仅使人们对于CVD基碳/碳复合材料的结构与性能有了新的认识,而且对我们的科研和生产具有重大的指导意义。     

碳／碳复合材料的特殊性与复杂性

碳/碳复合材料(CFRC)不论在其组分材料和制作工艺上,还是在结构与性能上,都存在很多特殊性与复杂性,这使得现有纤维增强复合材料的有关理论不能完满解释它的一些现象,不能全面表征它的有关性能.本文介绍了这些特殊性与复杂性,明确了进一步深入研究 CFRC 的方向.     

碳/环氧复合材料缺陷修补工艺研究

介绍了碳/环氧复合材料产品在生产过程中常出现的缺陷问题,并结合生产实际进行产品缺陷的修补工艺研究。通过多种类型修补试片性能的测试分析,确定了最佳修补材料和修补工艺方法。并通过工艺试验,考核和验证了修补的质量效果。试验结果表明:修复的碳/环氧复合材料产品效果很好,修补的弹翼承载强度超过了设计载荷,其它各项指标也满足设计和使用要求。     

日本研制一种新型碳/碳耐高温复合材料

日本宇宙开发事业团在研制“大和”小型航天飞机上,采用了一种碳/碳耐高温复合材料。该材料拟用在发动机喷管和航天飞机返回大气层时承受高温的壳体主翼底面等处。此种复合材料采用将碳纤维浸入碳粒子之中的方式,使烧蚀趋近于零,强度也相当     

碳毡-碳复合材料烧蚀样品扫描电镜分析

用扫描电镜观察碳毡-碳复合材料的烧蚀样品,结果表明:预氧化PAN纤维和中强度PAN碳纤维在石墨化过程中,内部结构发生了变化;根据分析结果给出了复合后碳纤维的三维结构模型图,并对烧蚀特征进行了分析。     

碳／碳复合材料的高温持久性能测试及分析

为了研究碳／碳复合材料作为高温结构材料的高温持久性能，用化学气相沉积法制备了Ｔ３００碳纤维增强热解碳的单向碳／碳复合材料，并用特殊设计的设备测定了该材料在２０００℃，２１００℃高温下的断裂寿命，结果高于室温下的断裂寿命。这种测试方法可能对于碳／碳复合材料正式用于高温结构具有重要意义。     

美国航天技术在医疗领域中的二次应用：超声无损评估和光学光电学系统

兰利研究中心(LaRC)是NASA长期研究材料无损评估(NDE)的主要中心。在评估复合材料时所使用的专用声学设备可以测量象石墨环氧树脂这样的不均匀、分层和不同向的复合材料的特性。NASA正在把这种技术应用于生物医学,因为人体细胞组织具有与复合材料类似的非均匀性。 烧伤深度测量 美国每年有200万人遭受严重烧伤,其中7万人将要接受精心护理,其费用要超过3亿美元,这其中还会有1～1.2万人死亡,死亡的主要原因是细菌感     

碳／碳复合材料研究,生产和使用中的若干问题

本文介绍美国碳/碳复合材料著名专家MEYER教授在北京所作学术报告的要点,涉及碳/碳复合材料研究及其结构设计、制造工艺、性能表征和评估、产品质量控制和检验等方面,对国内碳/碳材料的研制和生产有一定的参考价值.