短切碳纤维电磁散射特性仿真研究

研究单根碳纤维的电磁散射特性,如何改善碳纤维的吸波性能,是碳纤维复合吸波材料的难点问题.为上述问题,提出用圆柱体模型模拟碳纤维,根据三维电磁场有限元(FEM)算法,当平面波激励时,采用四面体棱边元网格划分及辐射边界条件以及矩阵方程组的自适应迭代算法,在Ansoft HFSS仿真平台上模拟了碳纤维的电场散射特性,获得了单根碳纤维的电场散射图.结果表明,在合适的长径比范围内,碳纤维与人射波产生强烈的谐振,碳纤维的电导率、轴向和入射波频率对其电磁波散射均有重要影响.仿真结果对设计具有强吸波性能的短切碳纤维复合吸波材料具有参考价值.     

铁镍磁性涂层碳纤维软磁性能及电磁屏蔽效能的研究

目的制备兼具良好电磁屏蔽效能和软磁性能的新型屏蔽材料。方法采用化学镀的方法在碳纤维表面制备FeNi合金涂层和Ni涂层。运用SEM、EDS、XRD分析涂层碳纤维的形貌、成分和镀层结构。通过VSM研究其软磁性能。采用万用表测量其电阻并计算电导率。利用网络矢量分析仪测量其电磁参数并计算其电磁屏蔽效能,进而对FeNi合金涂层碳纤维和Ni涂层碳纤维的上述性能进行对比。结果金属镀层均匀且晶粒细小。FeNi合金涂层碳纤维的矫顽力为29.25 Oe,饱和磁化强度为25.61 emu/g。在7.92~18 GHz频率范围内,FeNi合金涂层碳纤维的电磁屏蔽效能均在30 dB以上,峰值为40.79 dB。结论金属涂层能使碳纤维具有软磁性能,并能有效地调整其电磁参数,进而显著提高其电磁屏蔽效能。与Ni涂层碳纤维相比,FeNi合金涂层碳纤维的上述性能更加优异。该研究为兼具良好电磁屏蔽效能和软磁性能的新型屏蔽材料的制备提供了新方案。     

结构吸波复合材料透波层的研究

采用弓形法测试反射率,研究透波层的厚度、材质对结构吸波复合材料电磁性能的影响。结果显示,在4~18GHz范围内,厚度对其吸波性能具有显著影响,厚度分别为0.25、0.50和1.25mm的透波层,其结构吸波复合材料的最大吸收峰分别为-37.03,-33.45和-33.22dB;随厚度的增加,吸收峰的位置随向低频段显著漂移,-10dB的有效吸收带宽也显著变窄,分别为11.5,11和6.5GHz;与厚度相比,材质对结构吸波复合材料电磁性能影响较小。     

B_4C陶瓷/金属复合靶板抗侵彻性能数值模拟分析

利用LS-DYNA对平头弹垂直侵彻陶瓷复合靶的过程进行数值分析,研究了B4C陶瓷/金属复合靶板防护能力跟靶板结构设计之间的关系。计算结果表明:B4C陶瓷作面板复合靶有较优的抗弹性能;铝合金作背板与钢板作背板的陶瓷复合靶相比具有良好的抗弹性能。并得到了B4C陶瓷/铝合金板复合靶的防护能力与陶瓷板、铝合金板厚度的变化规律。     

含铍碳化硅陶瓷先驱体聚铍碳硅烷的合成

以氢氧化铍、硫酸和乙酰丙酮为原料合成了乙酰丙酮铍(Be(acac)2).用乙酰丙酮铍和聚碳硅烷在加热的条件下反应一定时间,生成了树脂状的产物.反应中乙酰丙酮铍被消耗,生成产物熔点相对起始聚碳硅烷熔点升高.元素分析表明产物中含有铍元素,凝胶渗透色谱分析表明产物分子量相对起始聚碳硅烷向增大的方向发生变化.傅立叶红外光谱分析表明产物中主要存在如下结构:Si(CH3)2—CH2—,—Si(CH3)·(H)—CH2—.核磁共振1H-NMR分析表明反应物中Si—H键被消耗.根据分析结果推测了反应机理,Si—H键的消耗在产物的形成中起了重要作用.实验与理论分析表明先驱体产物是一种含铍聚碳硅烷,可以命名为聚铍碳硅烷(PBeCS).在1200℃的高温处理下产物作为先驱体可以转化为碳化硅陶瓷,元素分析表明碳化硅陶瓷中含有铍,是含铍碳化硅陶瓷.     

碳纤维表面氮化硼涂层的制备

用先驱体转化法,在碳纤维表面制备了涡轮层状氮化硼(t-BN)涂层.用SEM,XRD,IR等测试手段对涂层的结构、形貌进行了表征,并且测试了纤维的单丝拉伸强度.实验证明以硼酸为原料,利用先驱体转化法在碳纤维上成功地制备了连续且均匀的t-BN涂层;在氮气气氛中加入还原性气体,使得氮化硼涂层的热处理温度降低到400℃;碳纤维...     

碳纤维增强碳化硅三维网状多孔陶瓷复合材料的制备

以3D打印多孔PLA结构为模板,采用聚碳硅烷先驱体浸渍裂解法(PIP),在1 250℃,氩气氛围下烧结得到碳纤维增强碳化硅三维网状多孔陶瓷复合材料。采用XRD、SEM和万能力学试验机等对碳纤维增强碳化硅三维网状多孔陶瓷复合材料进行了表征。结果表明,由β-SiC和C两种晶相组成,随着3D打印件的骨架直径增大,所制备的3D-Cf/SiC多孔陶瓷复合材料的孔隙率逐渐减小,而其表观密度、骨架密度、压缩强度、导热系数逐渐增加;当3D打印件的骨架直径从1.0mm增加到2.5mm时,3D-Cf/SiC的孔径从1.0mm增加到2.5mm,孔隙率从63%增加到82%,表观密度和骨架密度分别从0.85g/cm3降低至0.45g/cm3,1.52g/cm3降低至0.92g/cm3,压缩强度从8.00 MPa降低至4.20 MPa,导热系数从2.00 W/(m·K)降低至1.20 W/(m·K)。     

Ag/SnO2电接触材料的制备及烧结条件对密度的影响

以AgNO3和Sn(Ⅳ)盐为原料,采用水热还原法合成了银氧化锡(Ag/SnO2)复合粉体.复合粉体经压片、烧结制得片状Ag/SnO2电接触材料.通过XRD和SEM等手段对制得的Ag/SnO2复合粉体进行表征,系统考察了烧结时间、烧结温度、SnO2含量等因素对Ag/SnO2电接触材料密度的影响.结果表明,所得Ag/SnO2粉体为高度分散的球形颗粒; Ag/SnO2粉体经压片后,于750℃烧结3h所得电接触材料的密度最大;且材料的相对密度随其中SnO2含量的增加而略有降低,当SnO2含量在8%～16%(质量分数)之间时,所得Ag/SnO2电接触材料的相对密度均达到了97%以上.     

弹头形状与界面强度对侵彻过程的数值仿真

研究B4C陶瓷复合防弹靶是轻质防护工程优化问题,传统应用陶瓷对变形和强度缺乏定性分析.为准确选复合板陶瓷种类,采用数值仿真对抗弹性能分析方法,对弹头形状、层间接触方式和层间界面强度对B4C陶瓷复合靶抗弹机制的影响进行数值分析.在LS-DYNA软件中用Lagrange算法进行仿真,结果表明,陶瓷复合靶板抗平头弹的穿透能力要优于圆头弹.层间采用不同的界面接触方式对结果有影响,提高靶板间界面强度可提高陶瓷复合靶抗弹性能,可以为实验设计提供参考.     

含铍聚碳硅烷合成工艺的研究

利用PCS和Be(acac)2合成了一系列含铍聚碳硅烷(PBe CS),通过FT-IR、NMR、GPC、XPS等检测方法考察了Be含量、反应温度、反应时间对PBe CS的影响。结果显示,PCS和Be(acac)2的反应主要通过消耗PCS的Si—H键来完成;PBe CS从Be(acac)2中引入了烯醇式结构:CH3-CO-CH=C-O;在270℃左右,Be含量小于0.8%(质量分数)时,PBe CS的分子量随着Be含量的增加而增大,分布变宽,但Be含量在0.8%~1.0%(质量分数)之间时,PBe CS的分子量随着Be含量的增加而迅速减少,分布变窄;提高反应温度、延长反应时间可以使PBe CS的分子量增大,分布变宽;PBe CS的C元素和O元素的含量的增加来自Be(acac)2。