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%。     

γ-射线辐照对碳纤维表面结构以及强度的影响

利用高能射线对碳纤维(CF)表面进行改性是高效、节能和环保的一种技术。研究了60Coγ-射线辐照下,吸收剂量在0~1000kGy时,聚丙烯腈基CF表面形貌及结构的变化。利用原子力显微镜(AFM)观察处理前后CF表面形貌的变化。采用Ram an光谱分析了辐照对CF表面结构的影响,并测定了处理前后CF复丝拉伸强度和不同标距下单丝拉伸强度的变化。结果表明,在0~30kGy剂量处理后的CF表面轴向沟槽数量先增加,ID/IG逐渐增大,石墨微晶尺寸(La)减小;当剂量过大时,沟槽数量减少,沟槽变得又深又宽,ID/IG有所降低,La增加,碳纤维表面结晶度提高。结合双参数W e ibu ll理论,计算处理前后的模数m与La的变化趋势一致,说明小剂量辐照下,对碳纤维表面有细晶化作用,在一定程度上可以提高CF的拉伸强度。随着辐照剂量的增加,促进碳原子的排列更规整,向模量较高的方向转化。     

高速钻削碳纤维复合材料钻削力的研究

对能有效提高碳纤维复合材料钻孔质量的高速钻削的钻削力进行了试验研究,发现钻头转速、进给速度、进给量和钻头直径的变化对钻削力(轴向力和扭矩)有明显的影响.切削速度、进给速度之比v/vf=3 000～4 000是其对钻削力产生影响的门槛值,这一门槛值对生产中选定钻削切削速度和进给速度具有实际参考价值.     

碳纤维表面特征对碳/环氧复合材料界面性能的影响

为了研究碳纤维表面特征与碳/环氧复合材料界面剪切强度的定量关系.采用扫描电子显微镜、比表面积分析仪、X射线光电子能谱仪对T800级碳纤维表面形貌、比表面积和表面化学特征进行了测试表征,并使用微珠脱粘法测试了复合材料的界面剪切强度(IFSS).基于碳纤维比表面积测试结果,引入真实界面面积的概念,重点分析了界面面积和化学特...     

T700碳纤维增强树脂复合材料性能试验研究

为了降低碳纤维复合材料制造成本,采用价格相对低廉的碳纤维T700替代T300作为复合材料增强相.本文主要介绍碳纤维T700和T300不同表面形态,并对其制成的复合材料力学性能进行对比试验和分析,结果表明复合材料采用碳纤维T700替代T300在方法上和试验上是可行的.     

微小型飞行器的MIMU系统结构设计方法

针对微小型飞行器安装空间小、承载能力弱的特点,提出一种“T”型结构的微惯性测量单元（MIMU）系统设计方法,采用基于微机电系统（MEMS）技术的新一代微型惯性器件,在深入分析MIMU结构设计基本原则和方法的基础上,设计加工了“T”型支撑结构并组成了实际系统。该MIMU系统充分利用了空间,大大地减小了体积和重量。有限元分析表明：该MIMU力学性能较高,所研制的实际系统实现了微小型飞行器的自主飞行,各性能参数满足要求,是一款适用于微小型飞行器的MIMU。     

碳纤维天线反射面的刚度仿真

从刚度设计的角度出发,对碳纤维复合材料天线反射面采用交叉和对称铺层,建立了11种纤维铺层方式的有限元模型,利用MSC.Marc软件分析了天线反射面在风栽荷作用下的变形,结果表明,[90/45/0/-45/(A)]s的蜂窝夹层板具有最小的变形.     

TiC涂层碳纤维的熔盐反应制备及其氧化性能

采用熔盐反应法在碳纤维表面合成了TiC涂层,研究了涂层制备工艺对涂层厚度、形貌以及碳纤维抗氧化性能的影响.结果表明,碳纤维表面涂覆TiC涂层可以改善其抗氧化性能,使碳纤维的起始氧化失重温度从450℃上升至700℃左右.在850℃下保温1～5 h合成的TiC涂层与碳纤维基体结合较好,碳纤维抗氧化性能随保温时间的增加而增加;在950℃下保温0.5～5 h合成的TiC涂层碳纤维其抗氧化性能随保温时间的增加先增加后下降.     

碳纤维复合材料表面形貌测量采样条件研究

采样条件的确定对表面微观几何形状误差评定的准确性有重要影响.针对现实中用户依据自身经验选择采样条件的不确定性,提出了一种能够客观判定最佳采样条件的方法.基于二维功率频谱分析,考虑奈奎斯特采样定理与混叠效应,提出一个归一近似因子来确定合适采样条件.经实验验证其适用于碳纤维复合材料表面形貌测量,研究证明用较大采样间距多次测量加工后工件的表面形貌,取粗糙度值的平均值或St、Sp和Sv取最大值来评定其表面质量更合理.     

提升手动风钻复合材料孔加工品质——全新的钻尖设计应对来自手动刀具的挑战

在飞机零件与结构件中,涉及到钻削复合材料与叠层材料的应用主要为大量的螺栓孔和铆钉孔的加工.由操作员直接手动操作意味着这些工序面临着一定挑战.采用手动风钻进行加工倾向于不稳定工况,工艺稳定性很难保证.这样所使用设备与刀具的性能以及操作员的工作经验都将直接影响到孔质量与生产效率.