基于XRD的径向分布函数法研究碳纤维制备过程中的结构演变

采用X射线和径向分布函数研究分析了聚丙烯腈(PAN)基碳纤维制备过程中的结构演变。结果表明,PAN原丝中存在着与石墨类似的结构,该结构是石墨微晶结构形成的重要基础;PAN大分子链最近邻链间间距为0.688nm;碳化温度在500～1250℃范围内的碳化纤维中的第三近邻距离均大于石墨晶体的第三近邻距离,表明碳纤维中没有形成平面构型的六元环石墨烯层片;在整个碳纤维的制备过程中,纤维结构经历了长程有序-长程无序、短程有序-长程有序的演变。     

PAN基碳纤维的微观结构与力学性能相关性分析

采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、小角X射线散射仪对三种聚丙烯腈(PAN)基碳纤维T300,T700S,和T800H的结构进行表征,获得几种微观结构信息,包括表面沟槽形貌和拉断断口形貌反映出的前驱体原丝的原纤结构、石墨微晶尺寸及取向程度、微孔尺寸等。结果表明,碳纤维的力学性能不是由某一种微观结构决定的,而是所有微观结构特征的综合表现。T300是三种碳纤维中力学性能最低的,它的这几种微观结构特征参数都较差;T700S比T300的直径略小,但因结构更致密,缺陷更少,所以拉伸强度、断裂伸长率和密度远远高于T300;虽然T800H的原纤结构不如T700S均匀致密,但在单丝直径、剪断断口形貌、石墨微晶取向度和微孔尺寸上优于T700S,因此拉伸强度、拉伸模量和密度更高;但其石墨微晶轴向尺寸较大,造成塑性下降,因此断裂伸长率略小于T700S。     

铝锂合金激光焊T型接头残余应力分布特征

分别采用激光焊、激光填丝焊、MIG焊等焊接方法对5A90铝锂合金T型接头进行焊接,然后采用X射线衍射法对其进行残余应力测量,获得了T型接头垂直于焊缝方向不同位置处的残余应力分布,并分析了不同焊接方法对其残余应力分布规律的影响。     

Ni-Fe-P 合金催化制备螺旋碳纤维

采用化学镀法在石墨基体表面沉积出Ni-Fe-P合金催化剂,通过SEM、XRD、EDX对合金催化剂进行分析表征.通过CVD法,以热处理后的Ni-Fe-P合金作为催化剂,噻吩为助催化剂,乙炔为碳源,反应温度为650℃条件下成功制备出螺旋碳纤维.研究发现所得产物全部为尺寸、形貌规整的双螺旋碳纤维,纤维长度达到毫米级,螺旋直径及单根纤维直径分别为2～3 μm、0.5～0.8μm.     

Masterbox:世界最大实验室用热压罐的固化工艺优化

为使复合材料构件制造更经济、更环保,德国航空航天中心(DLR)正专注于研究可灵活控制热压罐工艺的"Masterbox",这种全新的理念源于"热压罐工艺在线质量监控(Online Quality Assurance in Autoclave Process)"计划,主要建立在大量数据采集系统和数值模拟计算机模型的基础上.为了更好地了解与质量密切相关的参数和各参数之间的相关性,正在开发高质量"鲁棒(自适应)"控制的热压罐工艺.与之相关的参数主要通过传感器测试和树脂模拟计算得到,树脂模拟可预测多种状态以达到可控的效果.总之,与现在当前技术相比,此方法可减少生产周期和降低成本.     

含缺陷复合材料T型接头失效数值分析

 针对复合材料T型接头优化设计问题,利用粘聚区模型(CZM)建立了可预测复合材料接头拉伸破坏过程的分析方法.将填充物缺陷加入该模型,填充区裂纹的起始是随机的,重点分析填充物缺陷的位置、尺寸大小以及填充物刚度对接头承载能力的影响.计算结果表明:模拟结果与实验结果吻合较好;无论缺陷位置如何,缺陷尺寸越大,结构承载能力越弱;结构承载能力对上角缺陷最为敏感;填充物刚度在3~50 MPa时,填充物刚度较大的接头损伤容限特性更好;不同的缺陷位置,破坏模式差异较大,但起裂点或最终失效处都在缺陷附近的基体中.     

大型碳纤维桁架结构模态试验及特性

基于随机子空间识别方法,采用自然脉动试验研究了大尺度、轻质高强承力型碳纤维复合材料桁架结构的模态特性.基于该桁架结构本身的特点,提出了3个基本假设,结合实际应用中桁架结构的约束条件,设计了大型碳纤维复合材料桁架的模态试验方案,并对试验结果进行了详细分析,总结了其频率特性、阻尼特性及振型特点.结合锤击法试验和有限元方法,对试验结果进行对比分析,结果表明3个基本假设合理,试验方案有效,试验分析结果可靠.研究结果可应用于浮空器结构设计和健康监测.      

值得重视的复合材料研究新动向

参考国外复合材料研究动向,考虑到国内的实际,为拓宽复合材料应用领域,提出复合材料降价、改进简化复合工艺、减少辅助设施和复合材料再生利用等三个问题,其中降价问题采取四种技术途径,供大家研讨。     

Cf/PAA复合材料烧蚀“碳层”的微观结构

主要对碳纤维/聚芳基乙炔烧蚀后形成的表面碳化层的微观结构进行了分析,结果表明:聚芳基乙炔形成的树脂碳结构致密,石墨化程度较高,但开裂比较明显,碳纤维烧蚀均匀,端头呈现尖笋形,而在树脂与纤维界面上则存在较大空隙.     

电子束焊和钎焊复合焊接头组织分析

采用电子扫描电镜、能谱分析和X射线衍射分析等测试手段,对电子束焊和钎焊复合焊接头的微观组织形貌、元素成分分布和界面反应产物等进行了分析研究.结果表明,在适当的工艺条件下,可以实现T型接头的电子束和钎焊复合焊接.