低成本导弹结构的制造

在导弹弹体结构中,使用纤维增强复合材料进行多用途设计已被广泛接受。然而,由于制造成本高和在采用热固性环氧树脂基体情况下的环境稳定性等原因,使复合材料的实际应用多少受到限制。使用最近研制的高性能基体材料——热塑性树脂,有可能使这两个问题得到解决。目前,研究工作的重点是评估用这种材料制成飞机主结构的性能.许多有关制造方面的研究表明,增强的热塑性树脂复合材料的制造成本比增强的环氧树脂复台材料的高.文章提出利用低成本的热塑性树脂材料来设计和制造弹体主结构段。所选择的结构段是普通空地战术导弹弹体中段.     

空间飞行器应用的石墨热塑性复合材料

本文评价了 AS-4石墨预浸带与聚醚醚酮(PEEK)或聚苯硫醚(PPS)制成的石墨复合材料,及双向混编 AS-4石墨 PEEK 织物制成的石墨复合材料用于宇宙飞船的要求。复合材料的特性包括动态分析、力学性能(如抗弯强度和横向抗拉强度)、逸气与可冷凝挥发物的比值、160°F(71℃)时吸水的平衡性、阻尼性能以及在-250～+250°F(-157～+121℃)间50次热循环对微裂纹的影响。用扫描电子显微镜(SEM)研究了纤维/树脂的均匀性、纤维的定向性以及纤维/树脂的界面粘结。扫描电子显微镜的分析结果表明,与聚苯硫醚复合材料相比,聚醚醚酮复合材料具有较好的力学性能,这是因为 PEEK 复合材料有较好的界面粘结。PEEK 和PPS 复合材料总的质量损失<0.10%,收集到的挥发可冷凝物<0.01%,这两种复合材料适合用于空间飞行器。与目前的环氧复合材料相比,热塑性复合材料平衡湿度的增量较小,PEEK 和 PPS 分别为0.15%和0.20%,而环氧树脂为2.32%。与环氧复合材料相比,热塑性复合材料的阻尼性较高。人们发现阻尼取决于基体、纤维的定向、和纤维/树脂的粘结。测量由双向混编石墨 PEEK 织物制成的层压板的物理和机械性能表明,超皱纹织物有希望成为普通预浸带,可作为替换的材料。最终,板式预浸带和铺复织物的加工性能在制造加工高质量复杂结构方面会得到证实。     

碳纤维表面处理及其对复合材料损伤容限特性的影响

将中等模量的TORAYCA T-800碳纤维进行不同等级的表面处理,用于BASF 5245C改性双-马来酰亚胺树脂体系的层压复合材料,以改进其损伤容限。研究了树脂-纤维界面及其对复合材料强度和断裂形态的影响。使用扫描电子显微镜检测横向拉伸试样中平行于纤维方向的断裂面,发现经标准的表面处理后的表面形态,出现了纤维拔出和纤维表面缺少基体粘附的区域。在较高等级表面处理的情况下,断裂的引发主要出现在树脂基体中,而不是在纤维-树脂基体的界面上。就复合材料损伤容限性能来说,由于增加了表面处理,测得的冲击后的压缩强度提高了20％。列出了复合材料的横向弯曲、横向拉伸和EDS性能。研究了用这些纤维增强的复合材料的ModeⅠ和ModeⅡ的微观力学性能,以便来说明层间断裂韧性的特性。根据对ModeⅠ或ModeⅡ断裂面的观察,表面处理的方法影响甚微;表面断裂与所获得的ModeⅠ/Ⅱ值有小的差异。     

纤维增强复合材料抗弹吸能特性研究

为研究树脂基纤维增强复合材料的抗弹吸能特性和机制,采用4.5 g球形碎片模拟弹,对不同基体的玻璃纤维和芳纶纤维增强复合材料板进行了弹道极限V50和抗冲击贯穿试验,分析了不同冲击状态下各复合材料靶板的吸能特性和破坏特点.研究发现,增强纤维的应变率效应会显著地反映到复合材料板的抗弹吸能特性中,破坏模式决定复合材料板的抗弹吸能能力;弹体冲击入射速度、纤维与基体的界面特性是影响复合材料板抗弹吸能的重要因素.结果表明,在一定速度下的贯穿比吸能试验方法,可有效地评价和比较各树脂基纤维增强复合材料板的抗弹性能,该试验方法是对V50试验方法的有效补充.     

纤维增强树脂基复合材料断口分析

介绍了维增强树脂基复合材料的特点,探讨了纤维增强树脂基复合材料纤维和基体树脂的断口形貌特征、断裂模式,以及断口分析中需要解决的问题。     

高刚度、低热膨胀系数的热塑料复合材料航天器结构的设计

采用宏观力学原理编制的复合材料层板分析计算机程序来确定普通航天器用热塑性塑料基部件的机械性能和热学性能。用图表方式表示了几种对称的层板镝层顺序按不同的层板铺层角度制造的层板的刚度和热膨胀系数值。评价了用高弹性模量石墨纤维Pitch75增强刚度的热塑性塑料PEEK和用低弹性模量(E=221GPa)的石墨纤维做横向增强的热塑料。研究了一般单向刚性的板状预浸带和最新的可吸音的石墨纤维/PEEK混合编织的纤维织品。选择了单张层状片的铺层角度取向和层板铺放顺序以满足下列设计要求:(1)最低比刚度为172.5GPa(25.0MSi);(2)热膨胀系数为0±1.8×10~(-6)cm/cm℃;(3)板厚范围为0.05～1.3cm。此外,还提供了用超塑膜片成形技术由预浸带和纤维织品两者制成的普通零件上测得的弹性模量和热膨胀系数的实验值并将它与计算机导出的层板性能预测值相比较。     

纤维增强陶瓷基复合材料的研究及其在航空航天领域的应用

本文介绍纤维增强陶瓷基复合材料的研究动态及应用。对适合作陶瓷增强物的几种纤维及晶须进行了介绍,论述了几种高温结构陶瓷复合材料的制备工艺,并对陶瓷基复合材料作为飞行器结构材料的应用前景作了分析,对陶瓷基复合材料研究中存在的主要问题和今后的研究动向进行了简要的讨论。     

新型无机聚合物复合材料

Textron系统公司研究出一类具有独特的高温性能和低介电常数的无机硅基聚合物DI-100和DI-200。这些材料制作的复合材料结构在超过538℃温度下具有热稳定性,还具有很低的导热性、极好的耐热冲击性和良好的烧蚀性能。现在有两种树脂用于制造介电复合材料。DI-100树脂目前主要用于浸渍再入飞行器天线窗用的3D复合材料,并进行了飞行试验。为使用2D石英纤维织物制造雷达天线罩,而研制了DI-200树脂,它具有较高的层间剪切强度,并生产出结构性能优异的层压制品。这两种树脂可用于制造多层雷达天线罩的低介电常数合成泡沫,还具有容易制造常规热固性树脂的能力,热固性树脂是金属或陶瓷材料才具有的性能。     

纤维增强复合材料的超声扫描成像检测

通过对超声波声场和纤维增强树脂基复合材料声学特性的深入研究,采用基于时域、频域的信号处理方法,对深度方向的成像显示、纤维增强树脂基复合材料的成像特性等方面进行了有益的探讨,并且结合超声信号数字化技术设计了扫描检测系统,实现了材料中微小缺陷的成像检测。     

短纤维增强铝硅合金复合材料的组织与断口形貌分析

研究了挤压铸造氧化铝短纤维增强铝硅合金复合材料的凝固组织和断口形貌.结果表明,在复合材料中纤维分布均匀,氧化铝纤维可作为硅相非自发形核的衬底;氧化铝纤维与铝合金基体之间的界面对材料性能影响很大.改善制备工艺应从控制界面反应和细化组织入手.     

玄武岩纤维增强镁合金复合材料的制备

采用化学镀铜和未镀铜的玄武岩纤维为增强体、镁合金粉末为基体,用粉末冶金法制备了玄武岩纤维增强复合材料。借助扫描电镜表征玄武岩纤维表面和复合材料的微观形貌,并测试其压缩强度。结果表明:玄武岩纤维化学镀铜处理,覆盖了一层致密均匀且没有裂纹的镀层;镀铜纤维增强复合材料的组织致密,无明显微孔、微裂纹等缺陷,提高了纤维与镁合金基体之间的浸润性,复合材料的力学特性得到提高;在实验范围内,复合材料的压缩强度随镀铜纤维的含量增加而增加,体积分数为15%时,复合材料压缩强度最高。     

金属基复合材料中纤维增强体涂层的研究现状

纤维是性能优异的增强体,普遍运用于增强金属基复合材料。基体与纤维之间的界面结构和性能对金属基复合材料的力学和物理性能起显著的影响。表面涂层技术能改进界面结构,是提高复合材料性能最为有效的途径之一。综述用于增强金属基体的几种重要纤维:C纤维、SiC纤维、W纤维等的表面涂层处理技术以及对金属基复合材料的界面、综合性能的影响,指出纤维涂层技术的研究方向。     

石墨/聚酰亚胺复合材料弹头基体结构的制造方法

本文介绍了用石墨纤维与添加型聚酰亚胺树脂(T300/F178)组成的复合材料制造典型弹头基体结构壳体的方法,确定了缠绕铺层、减小体积和高压釜固化的技术,明确了加工工艺条件对复合材料性能,包括微裂纹的影响,用色谱技术对 F178树脂作了鉴定,这项工作是美国空军材料实验室根据 F33615-76-C-5013合同主持进行的。     

球磨-液相氧化短碳纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能

采用球磨鄄液相氧化法制备了表面改性的短碳纤维(SCF),选用改性后不同尺寸的短碳纤维增环氧树脂(EP),通过挤出成型法制备短碳纤维/ 环氧树脂(SCF/ EP) 复合材料. 利用原子力显微镜(AFM)检测和接触角测定等方法研究了改性短碳纤维的表面形貌及其与环氧树脂浸润性能的变化;借助扫描电子显微镜(SEM)观察及拉伸和冲击测试等手段表征SCF/ EP 复合材料的微观组织和力学性能,分析了其增强机制。结果表明:球磨鄄液相氧化法改善了纤维与树脂的浸润性能,SCF/ EP 复合材料拉伸强度和冲击强度最大值分别达到了71.2 MPa 和27.75 kJ/ m2,比纯环氧树脂提高了103.4%和63.9%. 短碳纤维增强SCF/ EP 复合材料的机制主要有脱粘和拔出机制、裂纹偏转机制和桥联机制。     

热固性树脂基玄武岩纤维复合材料性能的研究

为了研究树脂基玄武岩纤维增强复合材料的力学性能,对两批四组试件分别进行冲压式剪切试验,研究每组复合材料试件在准静态下的剪切强度。结果表明:玄武岩纤维增强复合材料在受准静态剪切载荷时,主要破坏形式表现为纤维的拉伸破坏、基体碎裂和分层;不同树脂基体影响复合材料板的剪切强度大小,而不同树脂含量主要影响其承载历程和载荷-应变关系,但树脂含量较低时更会突显玄武岩纤维性能的离散性。     

碳化硅晶须增韧复合材料的研究现状

SiCW晶须由于具有极好的抗拉强度、耐高温性、抗高温氧化性能、拉伸模量等综合性能使其在航空航天、国防军工和民用等众多工业领域拥有广泛的应用前景。介绍了碳化硅晶须显微结构、性能、生长机理和制备方法;碳化硅晶须增强金属基、陶瓷基、树脂基复合材料材料的研究现状,并对SiCW晶须在增强复合材料方面的研究进行展望。     

用于电气铁路的热塑流动成形工艺

<正>总部位于美国佛罗里达州Rockledge市的LRM工业公司的热塑流动成形工艺已被东方铁路公司选定用于制造国家电器铁路的热塑性复合材料基建部件。LRM注册的全自动热缩流动成形(TPF)工艺可用于模制长纤维增强热塑性复合材料部件,从而替代老化、损坏的木材、钢铁或传统的铁路设施。     

纤维表面处理对聚乙烯纤维增强PMMA复合材料性能的影响

用液态氧化法对超高分子量聚乙烯纤维进行了表面处理 ,并对其表面形貌进行了SEM观察 ,采用真空浸渍法 ,成功制备出超高分子量聚乙烯纤维增强PMMA复合材料。详细阐述了纤维表面处理对复合材料弯曲 ,冲击性能的影响     

微热量热法测定纤维及树脂基复合材料的比热容

为研究利用微热量热法测定纤维及树脂基复合材料的比热容,用焦耳效应建立微热量热仪的灵敏度曲线,在该仪器上测定了30～150 ℃标准品α-氧化铝的比热容,在此温度范围内α-氧化 铝比热测量值与文献值的最大相对偏差为2.41%,该方法具有较高的测量精度。利用微热量热仪测定了碳纤维及3种树脂基复合材料的连续比热容数据,并对测试结果进行了分析。结果表明：微热量热仪能准确快捷的测定纤维及复合材料的连续比热数据,纤维及复合材料比热容随温度有规律的变化。     

热固性复合材料的改进

聚合物复合材料,即超刚性纤维增强的有机分子材料,将会达到其可能达到的改进效果。它们随时可变得更轻、韧性更好、有更高的破坏容限,且对热和湿的敏感度较低。新的生产工艺预示在成本更低的情况下能够缩短生产周期。而所有这些特点都来自热固性复合材料,因为它们有类似树脂的基体,如环氧树脂、双马来酰亚胺及聚酰亚胺。虽然热塑性复合材料也有一定的使用价值,但研究人员已发现了使热固性复合材料获得更好性能的方法。结果如下: