苏联采用的高性能复合材料

近二十年中,对高性能复合材料的需要日益增长。近十年中开发的三大类复合材料是聚合物母体复合材料、金属母体复合材料和陶瓷母体复合材料。现在的聚合物母体复合材料是采用玻璃纤维、碳(石墨)纤维、硼纤维和碳化硅纤维增强的。这种复合材料广泛用作飞机、导弹的结构材料和其他类似的结构件。金属母体复合材料已成功地用作耐高温的结构件。但是,金属母体复合材料的用量比聚合物母体复合材料少。陶瓷复合     

碳化硅/金属母体复合材料比钢坚牢,重量轻

目前正在研究一类新的,用于临介重量结构和喷气发动机的金属母体复合材料。这类材料用高性能、低重量碳化硅纤维嵌入铝或钛母体中形成高强度、高刚度、低重量材料。碳化硅纤维是采用特殊的化学蒸汽沉积法生产的,其抗张强度超过600,000磅/时~2(4100兆帕斯卡),模量为60×10~6磅/时~2(414,000兆帕斯卡)。当嵌入或采用冶金方法粘结到金属母体基材上时,形成的结构件比钢坚牢,而重量不到钢的一半。     

连续SiC纤维增强Ti-Al系金属间化合物基复合材料的制备和界面行为

简要叙述了几种主要的Ti-Al系金属间化合物Ti_3Al、TiAl和Al_3Ti的发展状况、性能优缺点以及应用。综述了几种增韧金属间化合物的纤维,对比其他纤维的性能发现连续的SiC纤维具有良好的应用前景。概括了两种连续SiC纤维的不同制备方法,即先驱体转化法和物理气相沉积法,两种不同方法分别得到了束丝SiC纤维和单丝SiC(W或C芯)纤维,并对两种纤维的性能进行了概括。对连续SiC纤维增强Ti-Al系金属间化合物基复合材料的制备方法进行了分析,综述了SiC纤维增强Ti-Al系金属间化合物基复合材料制备过程中纤维与基体的界面反应以及界面性能的改善方法;提出了连续SiC纤维增强Ti-Al系金属间化合物基复合材料发展的方向。     

玄武岩纤维增强酚醛树脂复合材料烧蚀性能研究

本文选择了氨酚醛树脂以及硼酚醛树脂为基体材料,玄武岩纤维为增强材料,制备了三种耐烧蚀复合材料。对材料进行了力学性能以及耐烧蚀性能试验,发现玄武岩纤维增强高分子量硼酚醛树脂复合材料力学性能以及耐烧蚀性能最优。通过对烧蚀后材料的表面形貌SEM分析以及表面粘附物能谱分析,简要阐述了酚醛树脂树脂基烧蚀复合材料的烧蚀机理。     

纤维金属层板制备成形的研究现状及发展趋势

随着航空航天和汽车等结构领域对轻量化的要求越来越高,纤维金属层板作为一种新型混杂复合材料得到广泛的关注。综述了纤维金属层板的最新研究进展,主要对纤维金属层板进行了3种不同类型的分类,并对其在飞机和汽车上的应用做了分析,介绍了纤维金属层板制备成形的国内外研究现状,以及针对纤维增强树脂体系的不同而采用的纤维金属层板的2种成形制备工艺:层压固化制备工艺(包括滚弯成形、喷丸成形)和金属塑性成形工艺(冲压成形、充液成形等),最后对纤维金属层板的特性及其在未来航空航天和汽车制造上的生产应用进行了展望。     

国外特种无机纤维发展近况

近年来特种无机纤维的开发和应用非常活跃。本文分别介绍高性能增强纤维,陶瓷隔热和耐燃纤维、金属纤维的开发应用近况。鉴于碳纤维和玻璃纤维的报道很多,在此不作详细讨论。一、高性能增强纤维高性能增强纤维(硼纤维、碳化硅纤维、和氧化铝纤维)可作树脂、金属和陶瓷基体的增强材料。其高的比强度和比模量使复合材料具有比纯金属更佳的物理性能。目前,几乎所有的连续纤维都可与聚合物基体结合。复合材料的几种最受欢迎的性     

石英纤维增强磷酸铬铝/有机硅杂化树脂基复合材料性能

通过甲基三乙氧基硅烷(MTEOS)在磷酸铬铝中水解制备了磷酸铬铝/有机硅的有机-无机杂化树脂,以石英纤维为增强材料,氧化铝为固化剂,采用模压成型工艺制备纤维增强杂化树脂基复合材料.考察了杂化树脂基体以及复合材料的力学、介电性能等,结果表明复合材料的弯曲强度大大提高,介电性能更加优越.     

硼纤维和碳化硅纤维增强复合材料

硼纤维出现于1959年,经过近三十年的发展,已成为许多树脂基和金属基复合材料的增强体。这些复合材料已广泛用于航空和航天工业,同时在中子屏蔽、切削刀具、散热板、装甲防护和雷达天线领域里也显示出极大的潜力。硼-铝复合材料已用于制造航天飞机的管构架组件,并正在进行用其制作涡轮风扇发动机的风扇叶片的研究工作。     

复合材料的质量控制——(在中国航空学会复合材料学术交流会上的特邀报告)

以高模量纤维例如碳纤维、硼纤维、芳族聚酰胺纤维(芳纶、Kevlar-49)为增强体的复合材料,具有较钢、铝、钛高得多的比强度、比模量和耐疲劳性能,是极有发展前途的飞机结构材料。为区别于模量低得多的玻璃纤维增强塑料(俗称玻璃钢),它们也称为先进复合材料。在国外,树脂基碳纤维和硼纤维复合材料已成功地用于飞机副翼、尾翼等次承力构件,正在向用于机翼、机身等主承力构件过渡,从而可以大大减轻飞机重量,提高结构效率,改善飞机性能,已成为设计、制造高机动性能飞机不可缺少的材料。 随着复合材料在飞机和宇宙飞行器上越来越多地用作承力构件,对复合材料的质量控制     

碳纤维复合材料在建材领域的应用及标准化现状分析

1 碳纤维及其复合材料碳纤维是一种由石墨组成、含碳量高于90%的纤维材料,是以聚丙烯晴纤维、粘胶纤维、沥青纤维等有机纤维原丝经过预氧化、碳化和石墨化、上浆、热处理等反应工艺过程制备而成.碳纤维在碳化过程中,沿轴向进行预拉伸处理,因此石墨微晶具有择优取向,赋予碳纤维高强度、高模量的特点.此外,碳纤维还具有密度小、耐超高温、耐腐蚀、防原子辐射、导热、导电等优良特性,使得碳纤维成为复合材料中重要的增强纤维.碳纤维复合材料以树脂、金属或陶瓷等为基体、碳纤维为增强体组合形成,通过基体种类、碳纤维含量和分布的优化设计,可制备综合性能优异的构件用于飞机、火箭、卫星等航空航天飞行器.     

多向碳-碳复合材料(二)

三、基体碳多向碳-碳复合材料的基体碳可用三种方法制取,即热固性树脂碳化,沥青高温裂解,碳氢化合物热解沉积。在碳-碳复合材料中基体碳的作用主要是固定增强材料的原始结构和取向;在复合材料受载荷作用时,将应力传递到增强纤维上,使复合材料达到     

棉秆皮预处理对棉秆皮纤维/PP复合材料力学性能的影响研究

用碱处理、蒸汽闪爆、蒸汽闪爆结合碱处理这3种预处理方法制备的棉秆皮纤维作为增强体,通过热压成型制备了棉秆皮纤维/聚丙烯复合材料。首先优化了制备该复合材料的棉秆皮纤维长度、热压温度、压力以及时间等工艺参数,并以此优化工艺为基础,研究了3种预处理方法制备的棉秆皮纤维对复合材料拉伸、弯曲、冲击性能以及微观形貌的影响。结果表明:在棉秆皮纤维长度为8cm、热压温度170℃、热压压力3MPa、热压时间4min条件下制备的复合材料性能较优;在3种预处理方法中,采用蒸汽闪爆与碱预处理棉秆皮纤维制备的复合材料性能最优,复合材料拉伸强度为36.290MPa、拉伸模量为4557.40MPa、弯曲强度为63.31MPa、弯曲模量为4780.00MPa、冲击强度为485.0J/m。     

FRM的加工及问题

FRM是Fiber Reinforced Metal的英文缩写,日译名“纤维强化金属”(中译名“纤维增强金属”),其内容是指采用轻质高强的陶瓷纤维去增强金属基体,即纤维增强金属基复合材料.纤维一般用硼、碳化硅、碳、氧化铝等特别轻质高强且耐热性优异的陶瓷纤维.此外,也有用18—8不锈钢等金属纤维作增强材料的.表1(略,参见上一期学报页)中列出的陶瓷纤维已经工业化生产,在市场上出售,故可作FRM的增强材料使用.     

交联的二醚链酞腈树脂的性能

前言在重量至关重要的航天和航海应用中,用纤维增强的有机母体复合材料代替金属部件日益受到重视。在当前大多数应用中,广泛采用环氧和聚酯作母体树脂。不过,这些聚合物有许多缺点。例如,环氧聚合物对湿气极敏感,会使玻璃化温度大大降低,从而使其使用温度受到限制,不能超过135℃。而且,环氧预浸渍料还需要冷贮存,因此,难于加工,贮藏费高,易受化学降解。为了提供高温稳定性、低吸湿性、良好贮藏性能,并且加工性能相当于目前使用的环氧树脂,人们一直在探索新的有机树脂体系。美国海军研究实验室最近研制的二醚链酞腈树脂符合这些要求,目前正在进行评价,以便有可能用作复合材料的母体材料。本报告将介绍交联的酞腈树脂的特性情况。     

尼龙短纤维增强PVC复合材料研究

用尼龙－６短纤维增强ＰＶＣ树脂。实验研究了纤维特性参数，用量及共混条件等对复合材料力学性能的影响规律，探讨了该复合材料用于制备１次挤出的中，低压树脂软管的可能性。     

熔融沉积纤维增强复合材料的研究进展

熔融沉积增材制造属于热塑性聚合物材料3D打印成型技术之一,具有原料广泛、制造成本低、个性化可定制等特点.随着制备工艺和技术的优化,近年来成型质量不断提高.同时,这种基于分层打印、逐层堆积的材料成型方式导致其力学强度偏低.发展适用于熔融沉积技术的纤维增强热塑性聚合物复合材料,利用纤维具有高比强度、高比模量的特性,可显著提高熔融沉积热塑性聚合物成型件的抗拉强度和拉伸模量等力学性能.然而,在熔融沉积纤维增强复合材料成型过程中,伴随着材料的流动与纤维取向、丝/层间结合、热量传导和残余应力等一系列复杂现象,明晰上述现象及其内在的关联性,是促进该技术应用和发展的关键.因此,近年来国内外研究者们主要从选择合适的纤维和优化制备工艺等方面不断尝试,并取得了丰硕的成果.用于熔融沉积纤维增强复合材料的纤维主要以短纤维和连续纤维两大类材料为主.短纤维复合材料发展较早、制备工艺相对简单;连续纤维复合材料成型件的力学性能相对较高.近年来,国内外研究者基于纤维增强复合材料的制备工艺、材料性能、成型机理等关键要素,聚焦于纤维含量、沉积角度、打印速度、喷嘴温度、层厚和化学助剂添加等工艺参数变化对成型件力学性能影响的相关研究,拟充分发挥纤维增强材料的技术优势,为制备较高力学性能和较好质量打印成型件提供可能.本文主要介绍了近年来国内外研究者在熔融沉积纤维增强复合材料方面的研究进展.从熔融沉积增材制造成型原理、纤维增强复合材料技术研究现状出发,介绍了短纤维和连续纤维增强复合材料的力学性能,以及工艺参数对增强复合材料力学性能的影响.最后,归纳了该技术仍存在的亟待解决的基础科学问题和关键技术问题,以及未来可能的研究方向.     

新型复合材料的应用

新型复合材料是以碳纤维、聚芳酰胺纤维(Kevlar纤维)、硼纤维等来增强热固性树脂(如环氧)和热塑性树脂(如聚砜、聚酰胺亚胺、聚醚砜、聚醚醚酮(PEEK)),制成重量轻、高强度、高模数的新型结构材料。目前波音767和757新型喷汽式客机已应用了这种新型复合材料。这种新型复合材料在宇宙飞船方面。能用于316℃的高温和-156℃的低温;能作为地球和宇宙轨道间往返125次用的联络船     

纤维增强树脂基复合材料防弹性能影响因素及破坏机制

以超高分子量聚乙烯(Ultra High Molecular Weight Polyethylene,UHMWPE)纤维、S-玻璃纤维、芳纶1414纤维和杂环芳纶纤维增强聚烯烃(Polyolefin,PO)和水性聚氨酯(Waterborne Polyurethane,WPU)树脂,采用热压工艺制备正交单向无纬(UD)结构复合材料装甲板;通过装甲板弹道极限速度测试,研究了纤维增强树脂基复合材料装甲板防弹性能的影响因素;通过体视显微镜观察装甲板侵彻破坏形貌,分析了纤维增强树脂基复合材料的破坏机制。结果表明:UHMWPE纤维增强PO树脂基复合材料的防弹性能与UHMWPE纤维的强度和模量呈正相关,但纤维模量对复合材料防弹性能的影响随着纤维模量的增大而逐渐变弱;在WPU树脂体系下,四种纤维的防弹性能由高到低依次是UHMWPE纤维、杂环芳纶纤维、芳纶1414纤维、S-玻璃纤维;纤维增强树脂基复合材料装甲板中纤维破坏方式有迎弹面纤维被剪切冲塞、中部被纤维拉伸变形后剪切、背弹面纤维被拉伸断裂,中部纤维拉伸变形是消耗子弹动能的主要方式。     

耐高温复合材料

一、高性能复合材料的开发经过与现状近20年来新材料的巨大发展被誉之为“材料革命”,这场革命始于60年代美国空军在军用飞机和导弹上用硼纤维增强聚合物(热固性环氧树脂)取代金属。1968年发现碳纤维具有与硼纤维相似的性能。70年代初     

界面对树脂基复合材料拉-拉疲劳性能影响研究

采用正交试验的方法,通过改变基体树脂和增强材料的种类以及采用偶联剂对界面改性的方法,研究了界面对树脂基复合材料拉-拉疲劳性能的影响.结果表明:基体树脂和增强材料之间的匹配性对复合材料疲劳性能具有重大的影响.通过采用偶联剂对界面进行改性处理可以在一定程度上提高纤维增强复合材料的疲劳性能.