国产芳纶上浆剂对聚三唑复合材料力学性能的影响

目的研究国产芳纶纤维DAF-III表面上浆剂的主要成分及其对复合材料界面性能的影响。方法用丙酮溶剂抽提纤维一定时间,分析对比去除上浆剂前后的纤维和抽提溶液,并制备DAF-III增强的聚三唑树脂复合材料,测试复合材料的力学性能。结果国产DAF-III芳纶纤维的主体结构是聚酰胺苯并咪唑,表面上浆剂主要组分是脂肪族酯类低聚物。溶剂抽提去除了纤维表面大部分上浆剂,裸露的纤维本体存在制备过程中形成的沿纤维方向的大量沟壑;去除上浆剂后,复合材料的ILSS和弯曲强度分别提高了181.2%和56.20%。结论纤维表面上浆剂对纤维以及纤维增强的复合材料力学性能影响显著,纤维与树脂通过机械锚合和氢键作用改善界面粘接。     

芳纶纤维复合材料切削加工研究进展

随着芳纶纤维复合材料的应用日益广泛,不仅需要进行成形加工,还需要二次加工以保证后续精确配合、连接和装配的需要,这就对加工精度、效率和成本提出了相应要求。二次加工多用切削加工,易出现翻边、分层、拉毛、抽丝、烧焦等加工缺陷,限制了该材料的进一步应用。为拓展其用途,迫切需要全面展开芳纶纤维复合材料的二次加工技术研究。阐述了芳纶纤维复合材料的组成、结构、性能特点和应用领域,并以此为依据论证了芳纶纤维复合材料的切削性能,分析了加工缺陷产生的原因。综述了国内外芳纶纤维复合材料的二次加工现状,阐述了其加工机理和实验研究进展,包括芳纶纤维复合材料的典型加工工艺(如切削加工、铣磨、激光、超声、水射流等),以及对于切削力、表面质量、刀具磨损、切削变形、加工缺陷等方面的研究。切削加工是实现芳纶纤维复合材料二次加工的成熟、高效方法,迫切需要开展一系列切削机理和试验研究。     

稀土改性剂处理对芳纶／环氧复合材料层间剪切强度的影响

分别采用稀土改性剂（RES）和环氧氯丙烷（ECP）接枝改性方法对F-12芳纶纤维表面进行改性处理，探讨了RES浓度对于芳纶／环氧复合材料层问剪切强度（ILSS）的影响，初步分析了RES对于F-12芳纶纤维表面作用的机理，应用SEM对复合材料层问剪切断口进行分析，并考察了稀土改性剂处理对于纤维强度的影响。实验结果表明：采用RES进行表面改性处理，稀土元素通过配位化学反应，能够提高芳纶纤维表面活性基团的浓度，从而提高芳纶纤维和环氧树脂基体的界面结合力；当稀十元素含量（ω,％）为0．5时，复合材料的层问剪切强度最好；稀土改性剂处理对于纤维本身的强度几乎没有影响。     

谈复合材料及其发展和关注的热点(下)

3.树脂基复合材料采用的增强材料 树脂基复合材料采用的增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等.     

芳纶/聚合物基复合材料层间剪切性能研究

按照国内外现行试验方法进行芳纶复合材料层间剪切性能测试,发现试样仅出现大弯曲变形,没有出现层间分层失效模式,推断现有方法无法正确表征和测试芳纶纤维增强聚合物基复合材料的层间剪切强度。通过基于界面元原理的复合材料层合板试验数值仿真,优化了试样的厚度和试验跨厚比。按照优化参数试验,试样出现了层间分层的正确失效模式,获得了真实的层间剪切强度,并与仿真结果吻合较好。由此,建议修订现有试验方法或建立专门的芳纶复合材料层合板层间剪切强度标准试验方法。     

芳纶纤维的研究现状与进展

综述了国内外芳纶纤维生产现状与市场需求。介绍了芳纶纤维制备技术和研发进展包括：共聚合单体设计、聚合反应控制、纺丝工艺、表面改性和结构表征等、并对聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA）树脂的阴离子烷基化技术及其应用作了介绍。详细叙述了表面涂层、高能射线、等离子体处理的物理方法和通过表面活性化、表面接枝等化学方法对芳纶纤维表面进行改性的研究作了洋述。给出了采用微聚焦同步辐射新技术观察芳纶纤维结构的结果。结合我国的实际情况,提出了发展我国芳纶产业的建议,包括加强基础研究以促进芳纶纤维工艺技术的完善和快速发展,加强多学科合作、关键设备与工程集成、国产芳纶的推广应用及产能控制等。     

纤维排布方式对KD-I/SiC复合材料性能的影响

采用国产KD-I型SiC纤维为增强体,通过先驱体转化工艺制备了SiC/SiC复合材料.研究了二维织物和针刺毡等纤维排布方式对复合材料显微结构和物理以及力学性能的影响.结果表明,与针刺毡增强SiC/SiC复合材料相比,2D SiC/SiC复合材料的纤维体积分数和密度较高、孔隙率低、所需制备时间短、成本低、面内性能好,但同时损失了Z向性能.在不同工况下应用的SiC/SiC复合材料应根据具体使用要求来选择纤维排布方式.     

芳纶纤维复合材料制孔表面缺陷机理及工艺试验研究

目的 减少芳纶纤维复合材料制孔的表面缺陷.方法 通过对芳纶纤维复合材料进行钻削试验,研究钻削过程中刀具的作用机理.通过不同切削速度和进给速度对制孔入口表面缺陷和孔内壁表面粗糙度的影响,研究制孔过程中的缺陷损伤,并进行相关评定.通过改变装夹工艺方式,研究装夹工艺系统的刚度对制孔表面缺陷的影响.结果 切削速度与进给速度对制...     

PIP法制备SiC_f/SiC复合材料导热性能影响因素研究

以国产连续SiC纤维和聚碳硅烷(PCS)为原料,采用先驱体转化法(PIP)制备了系列SiC_f/SiC陶瓷基复合材料(SiC_f/SiC-CMC).采用激光导热仪、扫描电镜(SEM)等分析手段初步研究了热处理温度、纤维铺排方式、碳涂层、纤维体积含量、孔隙率等因素对SiC_f/SiC-CMC结构和导热性能的影响.结果表明:热处理温度越高,SiC_f/SiC-CMC导热性能越好;纤维铺排方式对于导热性影响不大,而与热流传递的方向有关.增加纤维体积含量可以提高复合材料的导热性能,但碳涂层引入后SiC_f/SiC-CMC导热性能明显降低.应尽量提高SiC_f/SiC-CMC的致密化程度,以提高其导热性能.     

航空用芳纶纸蜂窝性能差异性研究

对航空用间位芳纶纸蜂窝和对位芳纶纸蜂窝进行了室温及高温180℃下的压缩性能、剪切性能和平面拉伸性能试验,对比分析了两种芳纶纸蜂窝在相同试验条件下的性能。研究结果表明:间位芳纶纸蜂窝的主要力学性能远远低于对位芳纶纸蜂窝的性能,造成两种蜂窝性能存在较大差异的主要原因是芳纶纤维分子结构的不同。针对两种蜂窝的性能差异,对蜂窝的拉伸断口形貌进行观察,发现对位芳纶纸蜂窝与间位芳纶纸蜂窝的拉伸断口形貌存在较大差异,并结合断口微观形貌分析了造成这些差异的原因。     

高分子纤维增韧SiO_2气凝胶复合材料的制备

以正硅酸乙酯为硅源,乙醇和水为溶剂,芳纶纤维为增强相,通过溶胶凝胶及常压干燥等步骤,实现了芳纶增韧SiO_2气凝胶复合材料的非超临界制备.采用扫描电镜、吸附-脱附等分析手段及热导率测试对所得气凝胶样品进行结构分析和性质表征.结果表明,调节反应体系的各反应参数可以获得具有不同外形、密度及热导率的复合材料;所得气凝胶平均孔径约为10～20 nm,比表面积可达1000 m~2/g,可望在隔热材料等领域得到应用.     

陶瓷纤维增强铝合金的制造工艺和性能研究

用国产氧化铝和硅酸铝陶瓷纤维为增强材料制造铝基复合材料，前者性能稳定，受制造工艺变的影响小；后者的性能与制造工艺和纤维性质有关，其中，纤维制造方法，纤维打断时间，预制体用粘接剂和挤压铸造的压力对合金性能的影响明显。     

纤维增强环氧树脂复合材料抗固体颗粒流冲蚀磨损研究进展

在生产生活中,固体颗粒流冲蚀磨损会造成经济损失,并且存在安全隐患。环氧树脂复合材料具有较好的强度和耐冲蚀性能,被广泛地应用于颗粒流冲蚀磨损工况下。为进一步提升环氧树脂的耐冲蚀性能,通常通过填料来改性环氧树脂,其中纤维增强环氧树脂表现出优异的耐固体颗粒流冲蚀性能,使得环氧树脂复合材料的应用更加广阔。根据纤维的种类可以将其分为无机纤维(玻璃纤维或碳纤维)、自然纤维及混和纤维增强环氧树脂复合材料。综述了纤维增强环氧树脂复合材料抗固体颗粒流冲蚀性能的研究现状,讨论了不同的纤维增强复合材料表现出的冲蚀行为(塑性、脆性、半塑性、半脆性),重点分析和对比了不同纤维填料特性(纤维类型、纤维含量、纤维取向)增强环氧树脂复合材料在不同工况条件(冲蚀角度、冲蚀速度、磨粒特性)下的耐冲蚀磨损性能,阐明了不同纤维增强环氧复合材料的冲蚀模式和抗冲蚀机理,指出其现存的问题并展望其发展方向和前景。     

基于纤维增强复合材料的超声振动辅助加工技术综述

纤维增强复合材料是一类使用范围不断扩大的具有优良机械性能的工程复合材料,但由于其具有各向异性及增强体纤维稳定的理化性能,使得传统金属加工方法很难对纤维增强复合材料进行高质量的加工,特别是对于以芳纶纤维等断裂伸长率较高的纤维为增强体的复合材料,存在较为严重的撕裂、毛刺和分层等加工缺陷。超声振动辅助加工是一种将超声振动附加在机械加工过程中的加工方式。超声振动的加入可使刀具与工件周期性接触,减小切削阻力,降低切削温度,可在一定程度上提高纤维增强复合材料加工的表面质量,减少加工缺陷。在介绍超声振动辅助技术的分类、系统组成和加工机理,及纤维复合材料表面质量、材料去除、加工机理和加工缺陷的基础上,从套料制孔、螺旋铣孔和轮廓铣削三类常见加工工艺方面,论述了针对纤维复合材料的超声振动辅助切削技术的国内外研究进展。基于纤维复合材料超声振动辅助切削技术的发展状况,从基础理论研究、材料表面改性和新加工工艺探索、超声振动加工系统的开发完善等方面,总结了现有研究和应用中的成果及普遍存在的问题,同时对未来研究的发展趋势做出了展望。     

碳纤维和芳纶纤维的蚀刻改性及其复合材料界面结合性能研究进展

纤维作为复合材料中的增强体,在实现应力传递、承担外部载荷等方面发挥了重要作用.通常纤维与树脂基体的结合性能极大地取决于纤维表面的微观形貌和化学性质,其界面结合的强度则决定了复合材料的综合性能和应用范围.为了最大提升纤维材料与树脂基体的界面结合能力,在应用前需对纤维材料进行有效的表面改性处理.其中,蚀刻法同时涉及了纤维表面的物理变化和化学变化,具有高效的表面改性能力,能显著地改变纤维表面的物理化学性质.综述了表面蚀刻这一改性思路分别在碳纤维和芳纶纤维中的实际应用,针对两种纤维各自的性质,提出了酸性溶液蚀刻、有机溶液蚀刻、电化学阳极氧化、等离子体处理、微波辐射、超声波蚀刻等常用蚀刻改性方法,对各方法的优缺点和应用进行了讨论.总结并对比了蚀刻介质、蚀刻工艺对纤维表面微观形貌、化学性质、力学性能以及复合材料界面结合性能等方面的影响.讨论了当前纤维材料与树脂基体界面结合的机理与界面表征方法的研究现状.此外,还对未来的发展方向和要求进行了展望,提出应该聚焦纤维表面腐蚀行为,优化传统改性方法,开发多种方法协同作用的改性新工艺.同时基于现有技术,发展更为先进的界面表征手段,进一步加深对纤维表面腐蚀行为与复合材料界面性能之间影响机制的理解.     

Cf/SiC复合材料力学性能对比研究

以聚碳硅烷(PCS)为先驱体,T300碳纤维和光威(GW)碳纤维为增强纤维,采用先驱体浸渍-裂解工艺(PIP)分别制备了Cf/SiC复合材料.在相同工艺条件下,所制备GW碳纤维复合材料的力学性能达到了T300纤维复合材料的性能水平,两种纤维增强SiC基复合材料抗弯强度分别为364 MPa和437 MPa.采用扫描电镜观察试样断口形貌及纤维拔出情况,并分析了复合材料的结构和性能差异.     

纤维增强铝基复合材料及其应用

纤维增强铝基复合材料由于具备各种特殊性能或优良的综合性能,越来越受到人们的重视。讨论了纤维增强铝 基复合材料的主要组成部分——作为增强剂的纤维,并列举了若干典型纤维增强铝基复合材料的性能,以及纤维增强铝基 复合材料应用实例。     

Cf／SiC复合材料力学性能对比研究

以聚碳硅烷（PCS）为先驱体，T300碳纤维和光威（GW）碳纤维为增强纤维，采用先驱体浸渍一裂解工艺（PIP）分别制备了Cf／SiC复合材料。在相同工艺条件下，所制备GW碳纤维复合材料的力学性能达到了T300纤维复合材料的性能水平，两种纤维增强SiC基复合材料抗弯强度分别为364MPa和437MPa。采用扫描电镜观察试样断口形貌及纤维拔出情况，并分析了复合材料的结构和性能差异。     

界面层对近化学计量比碳化硅纤维增强碳化硅复合材料性能的影响

分别以国产近化学计量比SiC纤维和聚碳硅烷为纤维增强相和基体浸渍剂,采用聚合物先驱体浸渍裂解工艺,实现制备PyC界面层的SiC/SiC复合材料致密化.采用SEM对SiC纤维及SiC/SiC复合材料的形貌进行分析,采用三点弯曲法对材料力学性能进行测试.结果 表明,国产近化学计量比SiC纤维具有高强高模的特点,界面层厚度是...     

Csf/Al复合材料热压缩变形力学行为的数值模拟

与长碳纤维增强铝基复合材料相比,短碳纤维增强铝基复合材料的最大优点是可以进行二次塑性加工。在复合材料塑性加工中,加工工艺参数对复合材料性能的影响很大。然而由于复合材料界面结构、成分的复杂性和微观性,实验研究无法给出定量的细节过程描述。文章借助数值模拟手段,全面细致地模拟了变形量、温度对复合材料塑性加工的影响,研究了塑性加工时复合材料的应力应变分布规律。实验结果表明,塑性加工时应变主要集中在纤维端部附近,全面进入屈服后纤维的受力随变形量的增加而缓慢增加,变形温度越高,纤维与界面的受力越小,变形越均匀,对保持纤维的长度和界面的性能越有利。