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PMI泡沫夹芯复合材料湿热老化性能研究

尹亮 , 郑国栋 , 丁常方 , 朱元喆 , 林琳

玻璃钢/复合材料

通过对夹芯结构复合材料湿热老化性能的研究,探究环境对夹芯结构复合材料性能的影响.实验中采用了聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)、玻璃纤维增强环氧树脂(SW110C/608)复合材料面板制备了PMI泡沫夹芯结构复合材料,研究了PMI泡沫夹芯结构复合材料的耐湿热老化特性,并讨论了湿热对PMI泡沫夹芯结构复合材料的压缩性能以及弯曲性能的影响.结果发现,PMI泡沫夹芯结构复合材料浸泡在水中时的饱和吸湿时间为30d,饱和吸水率为4.08%,通过Fick第二扩散定律发现水分子在PMI泡沫中的扩散系数为水分子在面板扩散系数的29.29倍,由于水分子的增塑作用以及浓度梯度扩散的影响,湿热处理后的PMI泡沫夹芯复合材料的平压强度下降了32.86%,侧压强度下降了16.73%,弯曲强度下降了23.94%.

关键词: PMI泡沫 , 夹层复合材料 , 湿热老化 , 压缩性能 , 弯曲性能

三维五向编织玻纤/碳纤环氧树脂混杂复合材料冲击性能和冲击后弯曲性能研究

方丹丹 , 阎建华

玻璃钢/复合材料

该文研究了三维五向玻纤/碳纤编织混杂复合材料的冲击性能和冲击后弯曲性能,对试样分别进行了落锤冲击试验和三点弯曲试验.研究表明,通过落锤冲击试样发现,冲击后冲击面的损伤比背面的损伤低,冲击背面裂纹主要沿纵向扩展;通过弯曲性能测试得出碳纤维的加入使玻璃纤维复合材料的弯曲模量提高;当轴纱排布为CF∶ GF∶ CF时,混杂复合材料的抗冲击性能最好,材料的抗冲击性能与混杂方式有关.

关键词: 三维五向编织 , 混杂复合材料 , 弯曲性能 , 冲击性能

含硅芳炔树脂的固化及其复合材料性能

杨丽 , 沈烨 , 袁荞龙 , 黄发荣 , 杜磊

绝缘材料

通过溶液法在含硅芳炔树脂(PSA)中加入催化剂乙酰丙酮镍和三苯基膦,制备了碳纤维增强PSA复合材料(T700CF/PSA),研究PSA树脂的热自聚固化和催化固化反应动力学、固化树脂的热性能和复合材料的弯曲性能。结果表明:PSA中加入催化剂可降低其固化温度,初始表观活化能下降,但后期固化表观活化能提高。加入催化剂后的PSA的热稳定性略高于未加催化剂的PSA,800℃氮气氛围中残留率达88%。单向碳纤维T700CF增强PSA基复合材料室温下的弯曲强度为1805 MPa,弯曲模量为149 GPa,300℃下弯曲强度和弯曲模量的保留率分别为73%和93%,其玻璃化转变温度高于500℃。T700CF增强含催化剂的PSA基复合材料的弯曲模量提高,但室温下弯曲强度略有降低。

关键词: 含硅芳炔树脂 , 催化 , 固化 , 热性能 , 弯曲性能

碳纤维上原位生长碳纳米管对C/C复合材料弯曲性能的影响

文诗琦 , 李克智 , 宋强

复合材料学报

以碳毡为基底原位生长了碳纳米管(CNTs),借助化学气相渗透制备了CNTs-C/C复合材料.研究了催化剂含量对碳纳米管生长的影响以及不同含量碳纳米管对C/C复合材料弯曲性能的影响.结果表明:催化剂对CNTs产量影响较大,且含量越多,生成的CNTs量越大;原位生长CNTs引入的催化剂会导致CNTs-C/C复合材料弯曲性能变差;CNTs的加入改变了热解碳的沉积行为,诱导了球状和锥状小尺寸热解碳的形成,减少了微裂纹的出现.适量CNTs能提高C/C复合材料的弯曲强度和模量,并改善材料的断裂行为.

关键词: 碳纳米管 , 碳/碳复合材料 , 原位生长 , 弯曲性能 , 微观结构

盐雾环境中玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料腐蚀深度对弯曲性能的影响

方园 , 梁亚杰 , 刘伟庆 , 黄杨 , 霍瑞丽

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160107.002

采用中性盐雾加速老化试验模拟海洋大气环境,对玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料在盐雾环境中的弯曲性能进行了研究。通过玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料经盐雾加速老化后的吸湿率、玻璃化转变温度、巴氏硬度和弯曲性能的变化,结合金相显微镜观测得到的腐蚀深度,研究腐蚀深度对玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料耐久性的影响。结果表明:老化初期玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料的吸湿率随时间增长较快,随后增长逐渐趋于稳定。玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料的玻璃化转变温度呈现先增加后下降的趋势,老化180 d 后玻璃化转变温度增加了2.1%;老化180 d后玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料的巴氏硬度与老化前相比降低了17.6%,弯曲强度损失率为10%。基于金相显微镜分析得到老化后玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料的腐蚀深度,建立了腐蚀深度与弯曲强度之间的关系。

关键词: 玻璃纤维 , 不饱和聚酯 , 复合材料 , 盐雾 , 弯曲性能 , 腐蚀深度

基于介电性能研究碳纤维/环氧复合材料单向板电热作用机制

王志平 , 叶亮 , 路鹏程

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160418.003

采用复合材料电热试验机对碳纤维/环氧复合材料(CF/EP)单向板进行0.05~0.2 A·mm-2直流电流通电处理,每次通电1.5 h,同时对其电热作用下的表面温度场进行测量;分析电热作用后CF/EP试样的纵向体积电阻和介电性能变化;通过三点弯曲测试表征电热作用前后的弯曲性能。结果表明:试样的温度场随通电时间均呈现先迅速上升后稳态平衡的趋势。低于0.125 A·mm-2的电热作用使温度场分布均匀,纵向体积电阻降低以及介电性能提升;高于0.125 A·mm-2的电热作用使中间区域温度场高于两边区域,纵向体积电阻上升以及介电性能下降。介电常数和损耗角正切随测试频率增大而降低,交流电导率随频率增大先稳定后上升。受电热作用影响最大的损耗角正切可作为特征参量。弯曲性能测试表明,低于0.125 A·mm-2的电热作用使 CF/EP试样的弯曲强度和弯曲模量最大提升11.8%和7.32%,而高于0.125 A·mm-2的电热作用使试样的弯曲强度和弯曲模量最大降低8.26%和6.52%。

关键词: 碳纤维/环氧复合材料 , 电热作用 , 介电 , 界面 , 弯曲性能

电泳沉积CNTs掺杂C/C复合材料的微观组织与弯曲性能

齐乐华 , 舒扬 , 李贺军 , 黎云玉 , 马海丽 , 宋强

无机材料学报 doi:10.15541/jim20150301

采用电泳沉积(EPD)在1k 碳布表面均匀加载了碳纳米管(CNTs),借助化学气相沉积(CVD)致密化碳布叠层预制体,制备了EPD CNTs掺杂的二维(2D)碳/碳(C/C)复合材料。研究了EPD CNTs对2D C/C复合材料致密化过程、微观组织和弯曲性能的影响。研究结果表明:EPD CNTs在碳纤维表面呈现平面内高密度、杂乱取向分布特征,该形貌CNTs降低了热解炭在碳纤维预制体内的沉积速率,诱导了高石墨微晶堆垛高度(Lc)、低(002)晶面面内方向上的沉积有序度(La)热解炭的形成; EPD CNTs 的掺杂可提高 C/C 复合材料的弯曲强度和模量:当 CNTs 含量为0.74wt%时,复合材料弯曲强度和模量可达150.83 MPa和23.44 GPa,比纯C/C复合材料提高了31.4%和13.9%;继续提高 CNTs 含量,复合材料弯曲强度降低,这与过高含量 EPD CNTs 导致复合材料密度降低有关;同时, EPD CNTs 的掺杂使得 C/C 复合材料断裂模式由脆性断裂转变为假塑性断裂,复合材料断裂塑性的提高是由于 EPD CNTs造成的碳基体结构的变化以及碳纤维的大量拔出。

关键词: C/C复合材料 , 电泳沉积 , 碳纳米管 , 微观组织 , 弯曲性能

环氧复合材料微波扫描修补工艺及力学性能研究

游彦宇 , 李勇 , 还大军 , 刘政杰 , 肖军 , 周克印

玻璃钢/复合材料

微波加热具有加热速度快、加热均匀等优点,将微波固化技术应用于复合材料的修补,具有巨大的发展前景.针对E51/DDM体系玻璃纤维复合材料的微波扫描快速修补,通过扫描设备对预制缺陷复合材料层合板进行修补,研究了微波扫描修补工艺及修补后试样的力学性能.研究结果表明,300mA输入直流电流所对应的固化工艺具有较高的固化效率,同时固化制品具有良好的力学性能,最终确定此工艺为微波扫描修补工艺;当修补试样未加覆盖外层时,修补后试样的拉伸性能保持率较高,弯曲性能保持率较低,拉伸强度及模量保持率分别为89%和92.7%,修补面加载与背面加载的弯曲强度保持率分别为74.9%和77.5%;添加覆盖外层后,修补试样的拉伸及弯曲性能均得到提高,拉伸强度及模量保持率分别提高为98.7%和95.4%,修补面加载与背面加载的弯曲强度保持率分别提高为96%和94.4%;与热固化修补相比,微波扫描修补能节省70%左右的修补时间,具有更高的修补效率.

关键词: 复合材料 , 微波扫描修补 , 拉伸性能 , 弯曲性能

Nb丝增韧TiAl/Ti5Si3基复合材料组织与性能的研究

王微 , 李振亚 , 彭德林 , 王刚

兵器材料科学与工程

用真空水冷铜坩埚感应熔炼炉离心浇注工艺和熔模精密铸造技术,制备Nb丝增韧TiAl/Ti5Si3(Ti-40Al-5Si)基复合材料,对其进行真空退火处理.通过SEM、万能试验机等测试复合材料的显微结构、冲击性能、抗弯性能以及界面层显微硬度的分布情况.结果表明:Nb丝与基体结合良好,复合材料界面层组织为σ相、γ相及T2相,复合材料冲击性能较TiAl/Ti5Si3基体有较大的提高,抗弯强度较基体下降但Nb丝延缓了其断裂;退火处理后,复合材料界面反应层中合金元素分布更加均匀,显微硬度及冲击性能比铸态时分别增加约7.8%、22.87%.

关键词: Nb丝 , TiAl/Ti5Si3 , 冲击性能 , 抗弯性能

湿热环境对碳纤维环氧树脂复合材料弯曲性能的影响

马少华 , 王勇刚 , 回丽 , 许良

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2016.02.013

采用不同温度下的三点弯曲测试方法,研究了湿热环境对机织碳纤维环氧复合材料吸湿前后弯曲性能的影响,分析了复合材料的吸湿量、断口形貌、动态力学性能及其加载曲线.结果表明:机织碳纤维环氧复合材料吸湿率较低,其饱和吸湿率仅为0.88%左右.湿热对复合材料弯曲强度的影响要大于对弯曲模量的影响.干态试样的断裂形式都为脆性断裂,湿态试样只有在高温下未发生断裂.吸湿后复合材料的玻璃化转变温度(DMA Tg)为125℃,比干态时下降了16℃.在弯曲变形的前期,载荷和位移曲线都成线性变化,干态试样在载荷达到峰值之前会出现小的波动.湿态试样的后期会有明显的弯折或塑变,而且随着温度的升高这种现象越明显.

关键词: 机织碳纤维环氧复合材料 , 湿热环境 , 弯曲性能 , 吸湿量 , 断口形貌 , 动态力学性能

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