耐烧蚀弹性体复合材料的研究进展

耐烧蚀复合材料具有轻量化高性能的特点,正逐步取代传统防热材料,广泛用于航空航天领域。近年来,弹性体基耐烧蚀材料也得到了快速发展。本文简单介绍了耐烧蚀复合材料的耐烧蚀机理,并结合耐烧蚀弹性体复合材料的实例,讨论了纤维、阻燃剂和填料对弹性体基耐烧蚀复合材料性能的影响。     

连续玄武岩纤维平纹布增强碳纳米管改性酚醛树脂复合材料的研究

采用碳纳米管(CNTs)对S-157树脂基体进行改性,同时研究了不同分散工艺和CNTs质量分数(质量含量)对复合材料力学性能和烧蚀性能的影响。研究结果表明:使用CNTs对S-157酚醛树脂进行改性,采用球磨分散和超声分散相结合的分散工艺,可以明显提高CNTs/CBFTC/S-157PR复合材料的力学性能,但其烧蚀性能略有降低;当CNTs质量分数为0.5%时,CNTs/CBFTC/S-157PR的弯曲强度和压缩强度最大;当CNTs质量分数为1.5%时,CNTs/CBFTC/S-157PR的拉伸强度最大。     

SiC改性C/C复合材料的制备及其烧蚀性能

采用超声波震荡法将SiC微粉添加到二维针刺碳毡预制体中,利用热梯度化学气相浸渗工艺沉积热解碳制备了SiC改性碳纤维增强碳基(carbon fiber reinforced catbon,C/C)复合材料.借助x射线衍射与扫描电子显微镜检测和观察材料的微观结构,利用氧-乙炔烧蚀实验测试材料的抗烧蚀性能.结果表明:SiC微...     

脉冲激光烧蚀过程中阻尼系数的角度分布

采用脉冲激光烧蚀(PLA)技术,在半圆环衬底上制备了含有纳米晶粒的硅(Si)晶薄膜。分析了纳米Si晶粒尺寸和阻尼系数随角度和压强的变化关系。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和拉曼光谱仪(Raman)对其表面形貌和结构进行了表征。结果表明,在压强一定的情况下,纳米Si晶粒的尺寸和阻尼系数均相对于轴向呈对称分布,并随着偏离轴向角度的增加而减小;同时随着压强增大,晶粒尺寸和阻尼系数在各个角度处的值均增大。     

切向空气流速度对玻璃纤维增强树脂基复合材料激光烧蚀热的影响

烧蚀热可用于材料抗激光加固性能表征和材料的激光加工效率描述。实验研究了亚音速表面切向空气气流速度和激光功率密度对玻璃纤维/树脂复合材料烧蚀热的影响规律,结果表明,相同气流速度下,烧蚀热在100~500 W/cm2激光功率密度范围内先迅速降低然后趋于稳定,转折点约位于200 W/cm2;相同激光作用下,功率密度较低时,烧蚀热随着气流速度提升而变大,功率密度高于一定值(约200 W/cm2)后,烧蚀热随气流速度提升而降低。分析认为材料内部扩散、热解气体燃烧、残碳氧化放热、辐射能量损失、气流剥蚀等多个因素的竞争是激光能量利用效率变化的原因。     

分子动力学模拟飞秒激光烧蚀CuZr非晶合金的机理

采用结合双温方程的分子动力学方法,数值模拟脉宽为200 fs,能量密度为30~45 m J/cm2的超快激光与Cu Zr非晶合金的相互作用过程。模拟结果表明:超快激光作用下Cu Zr非晶材料中原子加热速度比普通晶态金属慢得多;作用过程内部应力的演化表现为首先产生拉应力;并且随着温度与应力的演化,靶材内部产生空泡,空泡的平均大小和数目都与能量密度直接相关;靶材的烧蚀机制表现为机械破损,且烧蚀深度随着能量密度增大而增加。研究结果有助于更深入地理解飞秒激光与非晶合金相互作用机理。     

高频率皮秒激光微加工石英衬底铝膜效率

采用重复频率100 kHz下,输出功率为3.7 W的532 nm Nd:YAG皮秒激光器对石英衬底微米量级的铝膜进行了烧蚀,研究了脉宽为10 ps的激光单脉冲能量密度对烧蚀效率、光斑耦合率对烧蚀图形以及重复加工次数对加工精度的影响。单脉冲激光烧蚀实验证实,皮秒激光烧蚀铝膜可分为高能量密度烧蚀与低能量密度烧蚀两个区域。光斑耦合率对烧蚀深度影响较大,不易从理论角度控制烧蚀效率。为提高加工精度与验证求解烧蚀率的准确性,提出重复多次加工的方法。对比了高斯线性法与高斯线性修正法的求解烧蚀率的结果,证明了高斯线性修正法在扫描激光精细加工方面的优越性。利用高斯线性修正法求得的烧蚀效率,模拟了激光在不同光斑耦合率下烧蚀微槽的三维轮廓图。     

准分子激光照射对RR-P3HT薄膜形态影响

报告了波长248 nm准分子激光对RR - P3 HT薄膜照射加工的实验结果.发现248 nm准分子激光对RR - P3HT薄膜材料的烧蚀机制既包含光化学作用也包含光热作用.烧蚀作用使RR -P3 HT薄膜分光光谱发生了蓝移,并改变了滴涂法制备的RR - P3 HT薄膜在基板上的配向.     

石墨的含量对硅橡胶/石墨复合材料的影响

以热硫化硅橡胶为基体,添加石墨制备硅橡胶/石墨复合材料,研究了石墨的含量对硅橡胶/石墨复合材料力学性能、耐烧蚀性能及摩擦磨损性能的影响。试验结果表明:随着石墨量从0份增加到12份,材料的抗拉强度及硬度变化不大,而石墨的增加使硅橡胶的质量烧蚀率从0.056g/s降低到0.051g/s,耐烧蚀性提高了10%;摩擦磨损量从0.0042g减小到0.0032g,耐磨性提高了24%左右。     

RTM用酚醛树脂热化学行为及其复合材料性能研究

研究了一种适用于RTM成型工艺用酚醛树脂的DSC、TG、Tg和粘温特性等热化学行为,在分析其工艺适应性的基础上制备了碳纤维针刺预制体RTM成型复合材料,对复合材料的力学性能、热物理性能及烧蚀性能进行了测试。结果表明,复合材料层间剪切强度为32.4MPa,200℃的比热容为1530J/(kg·K),25~200℃线膨胀系数为-0.234×10-6/℃,线烧蚀率为0.069mm/s,质量烧蚀率为0.0926g/s,表现出了作为热防护材料的良好特性。