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耐高温抗激光烧蚀涂层研制与性能表征

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2014.1.006

以有机硅树脂、聚碳硅烷和玻璃粉为黏结剂,添加Al2O3,BN,SiC,ZrO2,SiO2和碳纤维等耐热填料制备了抗烧蚀涂层,对其物理机械性能进行了表征,同时分别采用马氟炉、氧乙炔焰烧蚀对其耐热抗烧蚀性能进行了表征.研究结果表明:玻璃粉、BN对改善涂层裂纹起关键作用,ZrO2对提高涂层隔热和耐烧蚀性能至关重要.所研制涂层在厚度为l mm的30CrMnSiA钢基材表面涂覆600μm,经受3000℃氧乙炔焰4s烧蚀,钢基材不发生穿孔;900μm厚度的涂层在531W/cm2激光功率密度下照射4s,带涂层钢基材背面温度比同等辐照温度下,空白钢板背面温度下降1000℃左右.

关键词: 激光防护 , 高温涂层 , 烧蚀 , 裂纹

国产T800碳纤维/双马来酰亚胺复合材料的界面及力学性能

李伟东 , 张金栋 , 刘刚 , 钟翔屿 , 张代军 , 包建文 , 肇研

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160511.005

分别采用日本东丽T800H 和国产T800碳纤维作为增强体,采用热压罐工艺制备双马来酰亚胺树脂基复合材料。研究了2种碳纤维的表面物理和化学状态,复合材料的微观界面性能及力学性能。结果表明：国产T800碳纤维表面沟槽分布较多,表面粗糙度较高,有利于与树脂基体形成更好的物理结合作用。同时,国产T800碳纤维表面具有较多的含氧官能团,有利于与基体树脂形成更好的化学结合作用。因此,国产T800碳纤维的界面剪切强度较T800H 碳纤维高约27%。国产 T800/HT-280复合材料的力学性能均普遍高于 T800H/HT-280复合材料,其中,90°拉伸强度高约25%,面内剪切强度、弯曲强度高约12%,层间剪切强度高约7%。

关键词: T800 碳纤维 , 双马来酰亚胺树脂 , 复合材料 , 界面 , 力学性能

高韧性双马来酰亚胺树脂的固化反应动力学和TTT图

李伟东 , 张金栋 , 刘刚 , 钟翔屿 , 张代军 , 包建文 , 肇研

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151030.001

采用动态DSC法,研究了高韧性双马来酰亚胺树脂的固化反应动力学。根据Kissinger方程和Crane方程,拟合得到双马来酰亚胺树脂的固化动力学参数,建立了该树脂的唯象模型。采用恒温 DSC 法,根据 DiBene-detto方程,建立了双马来酰亚胺树脂的玻璃化转变温度与固化度之间的函数关系。采用凝胶盘法,获得了该树脂在不同温度下的凝胶时间,建立了凝胶时间和凝胶温度之间的函数关系,得到了树脂的时间-温度-转变(TTT)图。根据TTT图对复合材料的固化工艺进行优化。结果表明：预浸料在150℃恒温0.5 h后加压0.6 MPa,树脂具有一定的流动性,可制备内部质量完好的复合材料。

关键词: 双马来酰亚胺树脂 , 固化反应动力学 , TTT图 , 成型工艺优化 , 复合材料

定型剂对经编织物液态成型复合材料工艺性及其力学性能的影响

龚明 , 杨晋 , 李龙 , 赵潇然 , 李伟东 , 刘刚 , 肇研

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160630.002

研究了双马来酰亚胺树脂定型剂含量对0°/90°双轴向经编织物(Non-crimp fabric,NCF)定型效果、液态成型工艺性、复合材料力学性能的影响.采用厚度回弹、C型回弹的方法表征定型效果;采用厚度压缩与偏轴拉伸实验表征带定型剂织物成型工艺性;并采用弯曲实验与层间剪切实验表征复合材料力学性能.实验结果表明定型剂的添加显著提高了NCF织物的预定型效果;经定型剂处理后NCF织物的面内剪切模量有了较大提高,抗剪切变形能力增强;添加定型剂对0°/90°双轴向NCF织物复合材料的力学性能影响不大,但在改善其工艺性的同时并不会降低其复合材料的力学性能.

关键词: 定型剂 , 预成型体 , 经编织物 , 液态成型 , 力学性能

上浆剂对国产碳纤维复合材料界面性能的影响

黄彬瑶 , 段跃新 , 杨喆 , 陈达 , 肇研

材料科学与工艺

为了研究两种不同上浆剂和湿热环境对国产300级碳纤维/环氧树脂体系微观界面性能的影响，采用单丝断裂法，测试分析了去浆前后碳纤维单丝复合体系在自然干态、湿热处理3d及湿热处理6d的状态下微观界面剪切应力的变化。结合对扫描电镜（ SEM）、原子力显微镜（ AFM）及X射线光电子能谱（ XPS）等测试结果的分析，研究了碳纤维上浆剂对微观界面性能及其界面耐湿热性能的影响。结果表明：去浆前后A300碳纤维表面均有明显沟槽；上浆剂1并未使A300碳纤维表面粗糙度有明显变化，但上浆剂2使A300碳纤维表面粗糙度减小，而两种上浆剂均使A300碳纤维表面含氧极性官能团含量减少。两种上浆剂对制备的复合材料界面性能和耐湿热性能都有较大的提高，其中上浆剂1在自然干态下对界面性能的提高更明显。

关键词: 碳纤维 , 上浆剂 , 单丝断裂法 , 湿热 , 界面性能

有机硅高温涂料耐热性及其影响因素研究

李烨 , 李静 , 张家莹 , 张玉忠 , 张桐 , 肇研

稀有金属 doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2013.04.013

以有机硅296和聚碳硅烷为基料,低熔点玻璃粉、BN、SiC、ZrO2和Al2O3为填料,制备了耐高温涂料.通过正交试验,考核了填料体系设计对涂层耐热性的影响规律,制备了耐温达700℃的有机硅高温涂层.结果表明,影响涂料耐热性和附着力的主要因素为低熔点玻璃粉和BN,其次为ZrO2和Al2O3.低熔点玻璃粉在高温下的“二次成膜”作用可以有效提高涂层的耐热性、改善粉化现象,但过多的用量会造成涂层开裂和脱落.BN作为导热填料,与其他填料按一定比例加入到涂料中,可以提高涂层的耐热温度到700℃.ZrO2和Al2O3较大的热膨胀系数减少了涂层和基体的热失配,利于提高其耐热性.

关键词: 耐高温涂料 , 低熔点玻璃粉 , BN , 正交试验

湿热环境对蜂窝夹层复合材料性能的影响

胡建平 , 蔡吉喆 , 肇研 , 刘建华

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2010.11.011

对不同类型的Nomex蜂窝夹层复合材料进行湿热处理,分别测定不同材料的吸湿曲线与材料处理前后的力学性能与介电性能.实验结果表明:不同材料具有不同的吸湿特性.湿热环境会对夹层复合材料试样的面板强度、芯材剪切与压缩强度造成不同程度的负面影响,通过比较,在力学性能方面,两种面板材料的耐湿热性能相似,而环氧/NH-1-72材料的芯材具有更好的耐湿热性能.同时,湿热环境会对不同材料的介电性能产生不同的影响,其中,环氧/NH-1-48材料因其具有的最低的芯材密度,而具有最好的介电性能耐湿热性.

关键词: 蜂窝夹层复合材料 , 湿热 , 介电性能 , 力学性能

湿热循环对CCF300/QY8911复合材料界面性能的影响

张利军 , 肇研 , 罗云烽 , 段跃新

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2012.02.007

通过对CCF300/QY8911复合材料试样进行循环吸湿-脱湿处理,绘制吸湿和脱湿曲线并用Fick第二定律进行拟合,采用层间剪切强度(ILSS)表征不同湿热条件对纤维/树脂界面性能的影响,再通过SEM观察试样剖面和侧面的微观形貌.结果表明:CCF300/QY8911复合材料的吸湿和脱湿行为符合Fick第二定律,试样水浸(水温71℃)14天后达到饱和吸湿率；水对CCF300/QY8911复合材料纤维/树脂界面的破坏分为可逆和不可逆,脱湿处理会消除可逆破坏,使干态ILSS有所回复；湿热循环次数增加会进一步引起纤维/树脂界面产生不可逆破坏,使CCF300/QY8911复合材料ILSS降低,但吸湿是引起这种复合材料ILSS性能下降的主要因素.

关键词: 湿热循环 , 复合材料 , 界面性能 , 炭纤维

光纤布拉格光栅监测CF3052／5224复合材料成型过程研究

张金栋 , 于海涛 , 李龙 , 王庆有 , 魏鹏 , 肇研

材料科学与工艺 doi:10.11951/j.issn.1005-0299.20150403

温度与应变是监测复合材料热压罐固化成型工艺两个最重要的表征参数，利用光纤布拉格光栅传感原理，采用毛细钢管封装的方法，制备了完全屏蔽应变信号的温度传感器，将温度传感器和应变传感器同时埋植在复合材料内部，实现了对热压罐成型全过程的实时监测，获得了复合材料成型过程中的内部温度和应变信息。对复合材料平板件和T型加筋板三角填充区域进行的温度监测结果表明，复合材料内部温度变化较罐内温度有一定滞后，传统成型工艺控制给出的加压点偏早，可能引起复合材料贫胶等缺陷。应变监测结果表明，平板件内部的应变变化主要反应树脂固化过程中的物理化学变化，在T型加筋板三角填充区域，应变监测在自然冷却阶段出现了不同于平板件的应变“回弹”现象，一定程度上反映出该区域在成型过程中容易出现缺陷的原因。

关键词: 复合材料 , 光纤布拉格光栅 , 工艺控制 , 固化监测 , T型加筋板