湿热环境对碳纤维环氧树脂复合材料弯曲性能的影响EI北大核心CSCD

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 T_g)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。     

湿热环境对复合材料单向板拉伸性能的影响EI北大核心CSCD

湿热环境会导致复合材料层合结构力学性能下降。针对[90]16和[0]16复合材料单向板,在不同湿热环境处理后进行拉伸试验,对比分析其拉伸性能退化情况,通过断口形貌及微观形貌分析阐述其退化机理。结果表明,干燥环境下,复合材料单向板中的环氧树脂基体在高温下发生后固化,[90]16单向板拉伸强度随环境温度升高而增加,[0]16单向板拉伸强度随环境温度上升基本不发生变化; 85%RH下,单向板纤维-基体界面上产生湿应力与热应力,[90]16和[0]16单向板拉伸强度均随环境温度升高而下降; 70℃水浴中,单向板的基体树脂与纤维-基体界面均发生严重损伤,[90]16和[0]16单向板拉伸强度严重下降。     

湿热环境对CFRP层板压缩性能的影响EI北大核心CSCD

湿热环境对CFRP层板力学性能产生重要影响。通过加速吸湿试验研究T700/3228层板的吸湿特性,对比分析[0]16及[90]16层板经不同湿热环境处理后的性能退化情况,通过微观结构表征阐述其压缩退化机理。结果表明,随着温度及湿度升高,[90]16层板中的树脂基体在压缩载荷下发生的膨胀与热膨胀及湿膨胀叠加,导致[90]16层板的压缩强度下降;[0]16层板中的纤维在压缩载荷下倾向于随树脂基体发生局部屈曲变形,导致[0]16层板的压缩强度下降。     

电热作用对碳纤维树脂基复合材料力学性能的影响

采用复合材料电热实验平台,测试碳纤维树脂基复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP）电热作用下温度场变化规律,同时从单丝拉伸断裂界面剪切强度、短梁剪切性能变化和剪切断口等多方面揭示电热作用对CFRP力学性能的影响机制。结果表明:电热作用会使CFRP整体温度迅速升高,在约4 min时达到稳态温度,随着电流强度的增大,CFRP层板表面温度越高,当电流强度为8 A（0.44 A/mm2）时,CFRP的表面温度达到151℃;单丝拉伸和短梁剪切界面强度都随着电流强度增加呈现先增加后降低的趋势;小电流时,电热作用产生较少的焦耳热,优化界面性能,提高界面剪切强度,大电流时,电热作用产生的焦耳热过大,对界面产生烧蚀等不可逆损伤,降低了界面结合性能。      

电热作用对碳纤维/环氧树脂基复合材料吸湿行为的影响

采用复合材料电热实验机,对碳纤维/环氧树脂基复合材料(CF/EP)试样进行通电处理,同时测试其表面温度变化,并得出电阻率随温度的变化规律。对通电后的试样进行吸湿处理,获取扩散系数、饱和吸湿率与通电电流之间的关系,之后通过FTIR、弯曲性能测试以及弯曲断口的表面形貌分析研究了通电对试样吸湿行为的影响。结果表明:通电电流强度越大,CF/EP试样表面平衡温度越高,随着温度升高电阻率呈下降趋势;经4 A(ρ=66.8mA·mm~(-2))电流处理的试样,其扩散系数、饱和吸湿率均低于未处理试样,经5A(ρ=83.6mA·mm~(-2))、6A(ρ=100.2mA·mm~(-2))电流处理后,扩散系数及饱和吸湿率均高于未处理试样;小电流处理时,界面性能得到改善,提高弯曲强度,大电流处理对界面有一定损伤,降低弯曲强度,电热/湿作用下,CF/EP试样的弯曲强度下降,下降幅度与吸湿量呈正相关。     

环保型炭黑基电热碳浆的制备及石墨烯对其电热性能的影响EI北大核心CSCD

采用物理混合的方法,以水性聚氨酯(PU)为基体,制备了环保型炭黑基电热碳浆。对炭黑基电热碳浆的表面形貌、力学性能、电阻率及电热性能进行了测试,结果表明,当炭黑(CB)含量为13%~15%时,碳浆膜片具有良好的表面形貌和力学性能,电阻率为28. 8~33Ω·cm,220 V条件下电热温度为70~81℃。在上述材料中加入石墨烯(GO)并对其电热性能进行测试,结果表明,GO的加入能明显改善其电热性能,当导电填料含量为15%且m(GO)∶m(CB)=12∶3时,碳浆膜片在100 V条件下电热温度为50. 7℃。     

烧蚀角度对C/C复合材料烧蚀行为的影响EI北大核心CSCD

烧蚀角度对C/C复合材料的耐烧蚀性能有显著的影响,采用自主研发的氧-煤油烧蚀实验系统对轴棒法编织的三维四向C/C复合材料进行烧蚀/侵蚀实验,实验的典型角度分别为90°,60°,45°,侵蚀时的粒子浓度为1.37%。测算试样的宏观烧蚀率,并采用扫描电镜(SEM)观察了试样烧蚀后的微观形貌。分析了角度对C/C复合材料烧蚀行为的影响规律,并探讨其烧蚀机理。结果表明:不加粒子进行烧蚀实验时,烧蚀角度90°,60°,45°对应的试样质量烧蚀率分别为0.146,0.123,0.100g/s,随烧蚀角度的减小,质量烧蚀率加速降低;加粒子进行侵蚀实验时,烧蚀角度90°,60°,45°对应的试样质量烧蚀率分别为0.452,0.455,0.432g/s,线烧蚀率分别为1.863,1.323,0.843mm/s,随烧蚀角度的减小,质量烧蚀率基本不变,线烧蚀率逐渐降低。烧蚀角度越小,射流的冲刷作用越强,伴随热化学烧蚀的作用,导致烧蚀/侵蚀实验条件下,径向纤维的烧蚀梯度均增加;烧蚀实验条件下,轴向纤维束外沿的受冲刷区域变大。     

电热作用对碳纤维增强树脂基复合材料层板冲击性能的影响EI

针对航空结构用碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)层板结构在低电流(安培级)作用下对其冲击性能和吸能特性的影响进行研究。结果表明,电热作用使得CFRP层板的温度迅速升高,随着电流强度增加,电热作用产生的焦耳热显著增加;同时,CFRP层板的电阻率随电流强度增大而降低,呈现出温敏效应。在相同冲击能量下,随着加载电流强度增加,CFRP层板的冲击响应完全不同,临界损伤冲击应力和最大冲击应力随加载电流强度增大而减小,且下降幅度随之增大;随着加载电流强度增加,CFRP层板对冲击能量吸收显著增加。冲击损伤分析可知,在相同冲击能量下,CFRP层板的冲击损伤面积随着电流强度增加而增大,损伤程度越严重,失效机制由基体裂纹、微小分层转变为大量纤维断裂、基体破碎等,即冲击损伤模式由微弱的冲击损伤转变为可见的冲击损伤;冲击凹坑深度也随着电流强度增加而显著加深,冲击凹坑回弹率也显著降低。     

泡沫金属复合材料的研究进展EI北大核心CSCD

泡沫金属复合材料是一种轻质复合材料,具有低密度、高强度、高屏蔽性能、高阻尼性能等特性,其在航空航天、钻井隔水管浮筒、人工骨等多个领域具有广泛的应用前景,备受人们关注。本文通过对现有文献的研究,介绍了泡沫金属复合材料的制备方法,深入分析泡沫金属复合材料的显微结构对其性能的影响,综述了材料的力学性能、阻尼性能、屏蔽性能、隔热等性能和机制的进展以及其在相关领域的应用,为未来泡沫金属复合材料的开发提供一定的理论依据,并对其新制备工艺、建模研究、夹芯结构以及高性能泡沫空心球的制备等研究方向进行展望。     

不同热氧环境对T800碳纤维/环氧树脂复合材料力学性能的影响EI北大核心CSCD

不同热氧环境(70,130,190℃)对碳纤维复合材料的性能有着重要的影响。分析了不同热氧环境下T800碳纤维/环氧树脂复合材料的失重特性,并对比了老化前后的表面形貌、红外光谱、动态力学性能和层间剪切性能。结果表明:在热氧老化初始阶段,质损率急速上升,老化温度越高质量损失越快;试样表面形貌随热氧温度的升高其破坏程度逐渐加剧,在190℃老化后,纤维表面树脂脱落严重,纤维与纤维之间出现裂缝空隙,无树脂填充,在此老化温度下,试样发生了不可逆化学变化;试样的玻璃化转变温度会随老化温度的升高而变大,但内耗呈现先降低后增大再降低的趋势,在70,130,190℃热氧老化后试样剪切强度分别提高6.0%,13.7%和2.1%。相关实验结果和实验现象可为后续研究新型国产T800碳纤维/环氧复合材料提供数据参考。     

针刺C/SiC复合材料拉-压疲劳特性与失效机理EI北大核心CSCD

研究了室温下针刺C/SiC复合材料的拉-压疲劳特性,并与其拉-拉疲劳特性进行了对比。结果表明:针刺C/SiC复合材料的拉-压疲劳强度略低于拉-拉疲劳强度;两种循环载荷下都存在迟滞现象,随着循环数的增大迟滞环不断右移,且偏斜程度和包围面积不断增大。采用扫描电子显微镜对失效试件的断口形貌和微观结构的观察表明:除了垂直于加载方向的基体开裂以及界面脱粘,拉-压循环加载下的细观失效机制还包括平行于加载方向的基体开裂以及层间的开裂。这些平行于加载方向的损伤使得纤维受力状态恶化,最终削弱了针刺C/SiC复合材料拉-压疲劳强度。     

电热作用对碳纤维/树脂复合材料界面应力的影响电热作用对碳纤维/树脂复合材料界面应力的影响

碳纤维/树脂复合材料广泛应用于民用航空器结构中,在服役期间会受到复杂环境（湿热、腐蚀、复杂应力和电热作用等）的作用,低强度电流对碳纤维/树脂复合材料的影响受到的关注较少。以碳纤维/树脂复合材料为研究对象,根据碳纤维的温敏效应和通电时的电阻变化规律,计算出碳纤维单丝/环氧树脂复合试样的界面温度范围,之后采用拉曼光谱测试和单丝断裂实验研究了低强度电流对单丝复合体系界面应力和界面剪切强度的影响。结果表明:随着电流强度的提高,单丝复合体系的界面温度随之升高,电流为8 mA时,界面温度高达约200℃。随着电流强度的增大,单丝复合体系的界面压缩应力表现为先增大后减小的趋势,电流高于7 mA后,界面处树脂出现烧蚀降解破坏;单丝断裂实验结果表明随着电流强度增大,单丝复合体系的界面剪切强度呈现先升后降的趋势,在6 mA时界面剪切强度达到最大值62.39 MPa,而8 mA时界面剪切强度仅为34.95 MPa。      

湿热和电热作用对复合材料力学性能的影响

对民用航空器结构用碳纤维树脂基复合材料(CFRP)进行吸湿性能研究,测试其吸湿率随时间的变化规律,同时监测吸湿过程中试样电阻率的变化规律,对饱和吸湿试样再进行通电处理,获取脱湿率与通电电流的关系,之后对未处理、吸湿及吸湿/通电处理试样进行弯曲性能测试,通过观察弯曲断口处裂纹走向及断口形貌,分析湿热、湿热/电热作用对CFRP弯曲性能的影响。结果表明,试样吸湿率随吸湿时间延长呈先上升后趋于稳定的趋势,其电阻率呈先下降后稳定的变化规律,饱和吸湿试样经通电处理后,脱湿率随电流增加而增大,但试样湿含量不能降低为0。吸湿后小电流2~4 A(ρ=33.4~66.8 m A/mm~2)处理,试样弯曲性能较单纯吸湿试样有所提升,弯曲断裂后试样并未分离成两部分,吸湿后大电流5~6 A(ρ=83.6~100.2 m A/mm~2)处理,造成试样弯曲强度下降,弯曲断裂表现为脆性断裂。     

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

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0.05~0.2A·mm~(-2)直流电流通电处理,每次通电1.5h,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0.125A·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0.125A·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0.125A·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0.125A·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%。     

缝合密度对缝合/VARI成型复合材料力学性能的影响EI北大核心CSCD

采用改进锁式缝合和真空辅助树脂注射(VARI)成型工艺制备不同缝合密度的碳纤维/环氧树脂复合材料,研究缝合行距和缝合针距对复合材料力学性能的影响,得出最佳缝合密度。结果表明:随着缝合行距的增大,拉伸性能和弯曲性能均有所提升,层间剪切强度先增大后减小;随着缝合针距的增大,拉伸性能和弯曲性能均有提高的趋势;当缝合密度为5 mm×8 mm时,缝合复合材料具有最佳的综合力学性能,与未缝合复合材料相比,拉伸强度和模量分别下降了13.3%和12.7%,弯曲强度和模量分别下降了23.0%和25.2%,层间剪切强度提高了11.3%。     

碳纤维丝束结构对碳纤维/酚醛复合材料烧蚀性能的影响EI北大核心CSCD

以酚醛树脂为基体,以平纹碳布和短切碳纤维两种结构形式的碳纤维为增强剂,制备碳纤维增强的碳/酚醛复合材料。采用氧/乙炔烧蚀实验对复合材料的耐烧蚀性能进行了对比性研究,采用电子拉力试验机对复合材料的弯曲性能进行表征,采用扫描电镜对复合材料烧蚀形面进行观察,并通过固体火箭发动机对复合材料的烧蚀性能进行考核验证。研究结果表明:以这两种结构形式的碳纤维为增强剂制备的碳/酚醛复合材料,其氧乙炔质量烧蚀率的大小与碳纤维丝束的大小具有正相关的特性,碳纤维丝束越小碳纤维质量烧蚀率越低,当碳纤维增强剂处于单丝状态时,复合材料的氧乙炔质量烧蚀率达到最低为0.046 g/s,并且碳纤维的型号规格对复合材料氧乙炔质量烧蚀率的影响变小。固体火箭发动机实验表明,单丝状态下的碳纤维/酚醛复合材料的抗烧蚀冲刷性能明显优于束状碳纤维/酚醛复合材料。     

不同增容剂对木粉/聚乳酸复合材料性能的影响EI北大核心CSCD

用乙二醇、甘油和聚乙二醇-400(PEG400)为增容剂,制备了木粉/聚乳酸复合材料,采用X射线衍射、扫描电镜和差示扫描量热研究了不同增容剂对复合材料的两相相容性的影响。结果表明,甘油为增容剂时,木粉和聚乳酸的界面相容性最好。对不同增容剂制备的复合材料的流变性能、力学性能和吸水率测定的结果显示,甘油为增容剂时,储能模量的斜率最小,表明木粉和聚乳酸的相互作用最强,且复数黏度介于乙二醇和PEG400之间;甘油为增容剂的复合材料力学性能优于乙二醇和PEG400为增容剂;复合材料的吸水率则随着增容剂碳链的增长而逐渐增大。     

湿热环境对复合材料正交板静拉伸性能的影响

对CCF300/BA9916复合材料正交板进行吸湿-脱湿实验,测定其在干态、湿态和脱湿条件下的静拉伸性能,研究了湿热环境下该材料的吸湿和脱湿行为。结果表明:在70℃水浸条件下CCF300/BA9916复合材料的吸湿过程与脱湿过程均符合Fick第二定律,试验件约在35 d后达到有效吸湿平衡状态,有效吸湿平衡率为0.85%;吸湿导致复合材料试验件的静拉伸性能下降了10.3%,而脱湿处理可使静拉伸性能得到一定程度的恢复。     

水下吸声夹芯复合材料的声学性能EI北大核心CSCD

基于水下目标消声覆盖层的承载和隐身一体化需求,通过分析水下消声材料吸声机理,设计了一种水下吸声夹芯复合材料。合理选择材料组分制备了芯材声学试样,测量了声速、复模量、损耗因子等声学参数;采用脉冲声管试验声学性能与理论计算结果一致;33mm厚聚氨酯改性环氧基微珠(PUEPM)配方试样声学性能要优于环氧基微珠吸声体(EPM),5KHz以上频段吸声系数达到0.7;样机消声水池试验表明,水背衬时夹芯吸声结构样机平均吸声系数大于0.5。     

热处理对FeCrMnNiCox合金微观组织及力学性能的影响EI北大核心CSCD

金属粉体经行星式球磨机混合后,采用真空熔铸技术制备FeCrMnNiCo,FeCrMnNiCo0.5,FeCrMnNi 3种多主元合金。采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、硬度计、万能拉伸试验机,研究热处理温度对3种多主元合金微观组织、拉伸性能和硬度的影响。结果表明:900℃热处理后的FeCrMnNi合金硬度最大为380HV;经过700℃热处理后FeCrMnNiCo0.5塑性最大,其断后伸长率为54.7%。同一热处理温度下,随着Co含量增多,组织从树枝状转变成蜂窝状,抗拉强度减小。同一种合金硬度随着热处理温度升高呈现增大的趋势,这可能与热处理后析出相增多有关,但其抗拉强度基本不变。