碳纤维增强树脂基复合材料制孔技术研究现状与展望

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有优越的物理和力学性能,已在航空制造工业中得到大量应用。在主承力结构中,CFRP与金属材料的连接通常为机械连接。然而,CFRP的各向异性严重影响了其制孔质量。由于CFRP和金属具有截然不同的材料属性,CFRP/金属叠层结构制孔技术成为飞机装配过程中的一大难题。本文首先阐述了CFRP及其叠层结构在切削过程中的切屑形成机制、钻削力和钻削热的研究现状;其次,剖析了钻削过程中典型加工损伤,如毛刺与撕裂、分层缺陷及孔壁表面损伤的产生原因和影响因素;然后,介绍了CFRP制孔刀具材料和几何结构的优化设计研究进展,并综述了螺旋铣孔、变工艺参数钻削、"以磨代钻"和振动辅助制孔等多种CFRP及其叠层结构加工新技术及钻削过程的仿真研究。最后,借鉴钎焊工具和超声振动技术的独特优势,提出了磨粒有序排布钎焊金刚石工具的超声振动加工构想,以达到CFRP及其叠层结构的精密高效制孔加工这一目的。     

纤维增强复合材料磨削制孔加工技术研究进展

纤维增强复合材料具有优良的物理、化学和力学性能,在航空航天、汽车、新能源等高新技术领域应用广泛。相比传统钻铣刀具,磨料工具在纤维增强复合材料制孔时,加工后的分层、毛刺、撕裂及热损伤等缺陷更小,且磨料工具可以稳定加工硬度更高的纤维增强陶瓷基复合材料。首先,综述了纤维增强复合材料在磨削制孔过程中的切屑形成、磨削轴向力、磨削温度等磨削加工机制;其次,探讨了近年来国内外在纤维增强复合材料磨削制孔技术中的制孔加工缺陷及其评价方法;然后,分析了纤维增强复合材料磨削制孔质量及其影响因素;此外,综述了纤维增强复合材料磨削制孔刀具及其磨损机制等方面的研究现状;最后,对纤维增强复合材料磨削制孔加工技术研究进行了总结和展望。      

纤维增强复合材料制孔分层缺陷检测与评价技术研究进展

纤维增强复合材料的制孔工序是实现复合材料结构件连接的重要环节,复合材料的各向异性和层间强度低极易导致分层缺陷,而制孔质量直接影响复合材料零部件物理性能的发挥和安全服役中的可靠性。因此,必须对复合材料制孔的分层缺陷进行检测并加以评价,用以优化刀具设计和加工工艺参数。该文在简要阐述制孔分层缺陷产生机理的基础上,首先,重点分析渗透液、光学、渗透X射线、常规超声C扫描、工业CT和超声显微镜6种分层缺陷检测方法的基本原理、特点及研究进展;然后,分类总结制孔分层缺陷的7种定量评价因子;最后,讨论复合材料制孔缺陷在线监测与评价的可行性和所面临的技术挑战。     

一个单向碳纤维增强树脂基复合材料导电结构模型

本文报导了一个单向碳纤维增强树脂基复合材料导电结构模型, 可用单位截面上邻近碳纤维的搭接点数目和两相邻搭接点的距离来表征这种导电结构的基本特征。实测试样电阻与试样尺寸的关系与理论曲线基本吻合。      

碳纤维/环氧树脂复合材料制孔损伤综合评价方法

碳纤维/环氧树脂(C/E)复合材料在制孔过程中容易产生毛刺、撕裂和分层等多种加工损伤, 对加工损伤进行合理有效的评价是复合材料构件经济性和可靠性的重要保证。针对现有纤维增强复合材料制孔损伤评价方法的单一性和局限性, 首先, 基于统计方法的相对指标法, 提出了综合考虑毛刺、撕裂及分层损伤的C/E复合材料制孔损伤综合评价的新方法, 建立了损伤因子的数学模型。随后, 根据评价指标的关联性, 采用刀具磨损试验确定了数学模型中的所有系数, 以及判别C/E复合材料制孔质量合格与否的临界损伤因子值。最后, 通过超声波探伤对提出的评价方法的准确性进行了验证。结果表明:采用提出的C/E复合材料制孔损伤综合评价方法, 能够有效地反映和评价不同加工参数下的制孔质量状况。      

碳纤维增强碳化硅陶瓷复合材料的研究

使用ＣＶＤ技术提高纤维增强陶瓷基复合材料的密度是很困难的,因为它很难使反应气体完全渗入到基体里面,这是由于“瓶颈”效应所致,即ＣＶＤ过程阻塞了基体表面的小气孔,进而封闭了通向大气孔的入口,为此提出了一种新的方法位控ＣＶＤ（ＰＣＣＶＤ）,来克服上述通过控制反应气体通道位置试样的加热位置,从而达到控制沉积位置,使沉积界面始终处于开孔状态,使用ＰＣＣＶＤ技术制造的Ｃ／ＳｉＣ复合材料,实际密度可达到其理论     

湿热老化对碳纤维/环氧树脂基复合材料力学性能影响研究

研究了3.5%(质量分数)NaCl溶液和去离子水两种介质分别在30℃和80℃两个温度下溶液浸泡对碳纤维增强树脂基复合材料力学性能的影响.研究发现:浸泡使复合材料的力学性能下降,80℃下浸泡使复合材料力学性能下降更显著;低温下介质组分对复合材料的影响不是很明显,80℃下去离水中浸泡对复合材料的静态力学性能破坏更显著.     

碳纤维增强水泥基复合材料的应用研究

本文介绍了碳纤维在国内外土木建筑中的应用。分别叙述了短切碳纤维混凝土在建筑中的应用以及试验研究的情况。     

碳纤维水泥基复合材料电学性能研究进展

掺入碳纤维对提高水泥基材料的电导率有很大的作用.综合评述了近十年来碳纤维水泥基复合材料力电、电热性能的研究进展.近年来对碳纤维水泥基材料的研究表明,这类材料受载后电阻率将发生明显变化,试件通电后可以作为发热元件使用,并且其热电效应可以将热能转变成电能.认为今后对碳纤维水泥基复合材料的研究重点应放在提高测量精度和电磁屏蔽等方面,并开发材料的新性能.     

结构储电碳纤维复合材料研究进展

复合材料化是航空、航天、国防、交通等装备结构升级的重要趋势。碳纤维复合材料的力学性能优异,同时兼具良好的导电特性,可用于存储和释放电能,实现结构的承载和储/放电一体化,从而达到材料多功能化和结构轻量化。结构储电复合材料通常是采用碳纤维织物作为电极材料,采用具有结构承载和离子导电的多功能聚合物基体为固态电解质,玻璃纤维织物等作为隔膜材料。本文主要对典型结构储电复合材料进行综述,包括结构电池、结构介电电容器和结构超级电容器,详细阐述了三种结构储电复合材料的组分材料、器件工作原理及多功能特性等。通过对比三种结构储电复合材料,概括了结构储电复合材料所面临的问题和挑战,提出了结构储电复合材料的发展趋势。      

碳纤维增强碳基复合材料加工技术研究与探讨

碳纤维增强碳基复合材料(C/C)具有热膨胀系数低、耐腐蚀、抗热冲击、耐磨损等特点,在武器装备、航空航天、汽车制造等领域得到日益广泛的应用。传统加工技术难以实现对C/C复合材料的高精度加工。激光加工技术对加工对象的尺寸、材质和形状要求低,易与其他先进加工技术相结合,具有其他加工方法所不具备的优势。本论文主要对C/C复合材料的制备、应用和加工方式进行了论述,详细阐述了激光加工C/C复合材料的原理机制和工艺特点,以及不同应用场合下加工工艺的选择策略。通过传统加工方法和特种加工方法的对比,概述了加工C/C复合材料所面临的问题和挑战,提出了C/C复合材料激光加工与其他先进制造技术相结合的发展趋势。     

碳纤维增强热塑性复合材料的制备与性能研究进展

碳纤维增强热塑性复合材料(CRTP)因其具有众多优点而在航空航天、轨道交通、国防军工和风力发电等领域受到广泛的关注。本文总结了近年来国内外关于CRTP制备技术的研究进展,主要从预浸料制备工艺、碳纤维(CF)表面改性技术及CRTP成型工艺3个方面进行阐述,并详细介绍了不同预浸料制备工艺、CF表面改性技术和CRTP成型工艺的优缺点及对所制备CRTP性能的影响;最后对预浸料制备工艺、CF表面改性技术和CRTP成型工艺的发展方向进行了展望。     

碳纳米管改性连续纤维增强树脂基复合材料层间性能的研究进展

碳纳米管(Carbon nanotubes,CNTs)具有优异的力学、热学和电磁学性能,重要用途之一是改性传统的连续纤维增强树脂基复合材料,赋予其更佳的机械强度和多功能性.针对连续纤维增强树脂基复合材料,综述了多种引入CNTs的方法,并就CNTs对连续纤维增强树脂基复合材料性能的影响展开评述,重点介绍了CNTs聚集体改...     

碳纳米管增强陶瓷基复合材料研究进展

从制备方法和力学性能两方面出发,综述了碳纳米管增强陶瓷基复合材料的研究现状,针对研究中存在的问题,提出了相应的解决方法,并预测了其发展趋势.     

热塑性树脂基复合材料用碳纤维上浆剂研究进展

与高性能热塑性树脂不匹配、耐热性偏低的传统上浆剂越发难以满足热塑性树脂基复合材料快速发展与应用的需求,开发面向热塑性树脂基复合材料的碳纤维上浆剂具有重要意义。本文对上浆剂的主要作用效果、上浆剂与增强材料和基体树脂间的相互作用、热塑性树脂基复合材料用碳纤维上浆剂的主要特点进行了概述;对聚酰胺、聚氨酯、聚芳醚、聚酰亚胺及其他类型上浆剂的研究进展进行了重点论述,结合各体系的性能特点和主要问题,梳理了不同热塑性树脂基复合材料用碳纤维上浆剂的改性途径及近年来在各大生产企业中的研发应用情况,分析和阐明了各自的作用机制与发展现状,对热塑性树脂基复合材料用碳纤维上浆剂的未来趋势进行了展望,并给出了发展建议。      

PEEK复合材料用碳纤维上浆剂研究进展EI北大核心CSCD

热塑性聚醚醚酮(PEEK)复合材料具有优异的断裂韧性、抗冲击性能、耐疲劳性能,广泛应用于航空航天领域。上浆剂作为碳纤维的核心配套产品,对复合材料界面有重要影响。受分解温度限制,传统热固性碳纤维上浆剂难以满足PEEK复合材料使用,制约高性能PEEK复合材料的研制和应用,因此研制匹配PEEK复合材料的碳纤维上浆剂具有重要意义。本文分析了PEEK复合材料界面特性及上浆剂作用机理;重点介绍了改性PEEK、聚酰亚胺前驱体、聚醚酰亚胺等类型上浆剂的研究进展和成果,并对不同体系上浆剂进行分析总结;最后对PEEK复合材料用碳纤维上浆剂的研制提出建议,对上浆剂绿色环保多功能化趋势进行了展望。