纤维增强复合材料磨削制孔加工技术研究进展

纤维增强复合材料具有优良的物理、化学和力学性能,在航空航天、汽车、新能源等高新技术领域应用广泛。相比传统钻铣刀具,磨料工具在纤维增强复合材料制孔时,加工后的分层、毛刺、撕裂及热损伤等缺陷更小,且磨料工具可以稳定加工硬度更高的纤维增强陶瓷基复合材料。首先,综述了纤维增强复合材料在磨削制孔过程中的切屑形成、磨削轴向力、磨削温度等磨削加工机制;其次,探讨了近年来国内外在纤维增强复合材料磨削制孔技术中的制孔加工缺陷及其评价方法;然后,分析了纤维增强复合材料磨削制孔质量及其影响因素;此外,综述了纤维增强复合材料磨削制孔刀具及其磨损机制等方面的研究现状;最后,对纤维增强复合材料磨削制孔加工技术研究进行了总结和展望。      

熔体包覆法长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能

采用自行设计的熔体包覆模头制得长纤维增强聚丙烯粒料(LFG),研究了马来酸酐接枝聚丙烯(MPP)的含量、玻璃纤维的含量及长度等对长纤维增强聚丙烯(LGF/PP)力学性能的影响。通过注塑和压缩模塑两种成型工艺,比较纤维的损伤情况。结果表明,LGF/PP的力学性能随着MPP和GF含量的增加而增强;单螺杆挤出机挤出过程对纤维的损伤注塑过程更为严重。同时,由两者试样的断面扫描电镜图(SEM)可以得出,试样中纤维的浸渍和分散达到良好的效果。当MPP含量为8%左右,GF含量为30%~40%,LFG长度为12 mm,采用注塑成型可获得综合力学性能较好的LGF/PP制品。     

新型聚酯化纤维——PEN

PEN纤维是聚萘二甲酸乙二醇酯(Polythy-lene Naphtalate)纤维的英文简称。由2.6一萘二甲酸二甲酯与乙二醇熔融缩聚并熔纺而制得。该纤维由美国壳牌化学公司投产。     

原位固态缩聚尼龙1010与纤维复合材料的力学性能和破坏形态

本工作借助扫描电子显微镜(SEM)研究了尼龙1010盐与磷纤维(CF)、玻璃纤维(GF)和混杂纤维(HF)预先复合,然后进行原位固态缩聚制得的纤维/尼龙1010复合材料的各种力学破坏形态。实验结果表明:取决于所用纤维的特性,所得的尼龙1010复合材料具有不同的界面粘结。并面粘结的强弱对复合材料的抗拉、弯曲和剪切破坏有着明显的影响,复合材料的冲击强度则与所用纤维的韧性有着较大的关系。在两种纤维协同增强复合材料中,具有弱界面效应的纤维/树脂的破坏将是引起复合材料破坏的一个重要因素。用低聚体尼龙1010接枝在含有羧基官能团的聚乙烯弹性体上,可制得具有优良力学性能的增韧尼龙。     

碳纳米管增强PA6纤维的性能

将碳纳米管(CNT)在分散剂或分散剂和聚合物(PA6)载体中处理后制备出两种母粒,将其作为增强材料分别和PA6切片熔融共混纺丝,制备出碳纳米管的增强PA6纤维,研究其结构和力学性能.CNT含量低于0.5%(质量分数)时,使用两种母粒制备出的纤维强度和模量都提高,NT含量为0.03%时增强的效果最好.由碳纳米管和分散剂组成的母粒增强效果更好,NT的含量为0.03%时就能使PA6纤维的强度和模量分别提高23%和76%.这种增强纤维是一种微纤增强纤维,纳米CNT在纤维中均匀分散且沿着纤维轴的方向取向.这种结构能有效地转移载荷,具有增强作用,且取向性越好,增强效果越好.     

短炭纤维取向预浸物(H.P.F prepreg)

一、纤维增强塑料中纤维取向的重要性用于纤维增强树脂(FRP)的增强纤维,在使用时,应有下列原则:“把最少量(纤维)配置到满足成型品力学性能(应力方向和量值)所需求的必要的方位上。例如,FRP的物性(弹性模量)与纤维的取向之间,如图1所示,增强纤维对FRP物性的提高赋予作用,增强纤维的取向方向一脱离应力方向,其物性急剧降低。因此,要获得高性能的FRP,就必须根据成型制品     

UHMWPE纤维混凝土动态压缩力学性能研究

试验研究了一种捻制超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维增强的新型纤维混凝土动态压缩力学性能。研制了4种纤维体积掺量(0.3%、0.5%、0.7%、1.0%)的C70等级纤维混凝土,采用Φ100 mm分离式霍普金森压杆进行冲击压缩试验,研究了纤维混凝土在140~255 s~(-1)应变率下的动态压缩力学性能。试验结果表明:UHMWPE纤维混凝土抗压强度、峰值应变和弹性模量具有明显的应变率敏感性;纤维混凝土抗压强度应变率敏感性弱于素混凝土,但其弹性模量应变率敏感性强于素混凝土;动态强度增长因子与应变率对数呈线性关系,具体关系与纤维掺量相关。     

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。     

木质素磺酸盐-丙烯腈共聚物及其碳纳米纤维的制备

通过酯化反应和自由基共聚反应制得木质素磺酸盐-丙烯腈共聚物(P(LS-AN)),采用静电纺丝技术将其制成纳米纤维,再经预氧化和碳化处理,制得碳纳米纤维。采用红外光谱仪(FTIR)、差示扫描量热/热重同步分析仪(DSC/TG)、扫描电子显微镜(SEM)和拉曼光谱仪(Raman)对P(LS-AN)、电纺纤维及其碳纳米纤维的结构进行表征。结果表明,P(LS-AN)纳米纤维具有良好的热稳定性,在较高升温速率(10℃/min)下对其进行预氧化和碳化处理,所制得的碳纳米纤维单丝间未产生粘连。在碳化过程中,LS的苯酚结构有利于促进有序碳结构的形成,使得碳纳米纤维的结构更为完善。     

高强高模PVA纤维的横纹结构

选取不同转化率下无乳化剂乳液聚合制得的聚乙烯醇(PVA)进行凝胶纺丝,经相同后处理工艺处理后,得到两种纤维,光学显微镜下观察到低转化率下制得的纤维有横纹,高转化率下的无横纹。采用纤维强伸仪、偏光显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射及差示扫描量热(DSC)对纤维力学性能、表面形貌和内部结构进行分析,结果表明,两种纤维都具有较高的力学性能,内部较致密,横纹纤维较无横纹纤维结晶度高,表面较光滑。理论推测横纹由拉伸过程中形成的柱晶结构引起。     

铜—碳纤维增强金属(FRM)

日本日立集团的日制产业公司开始提供以碳纤维增强铜而构成的纤维增强金属材料(FRM),这种材料是世界上首先由该集团开发成功的,商品名为〈日立低热膨胀,高热传导纤维复合材料〉。这种铜—碳纤维增强金属是在碳纤维上施以电解铜镀层,然后配置成网状或涡状热压成型。热压时,铜镀层熔化与碳纤维结合在一起成材,铜在这里起母体金属的作用。     

纤维增强热塑性塑料的发展及应用

一、纤维增强热塑性塑料的发展背景纤维增强热固性树脂基(诸如环氧树脂、酚醛树脂以及双马来酰亚胺等)塑料由于其重量轻、强度高,在民用、汽车、航空、航天和国防诸领域得到了广泛的应用。但纤维增强热围性塑料还存在某些缺点。例如:(1)纤维增强热固性塑料硬而脆,耐冲击性能差,韧性比较低;     

纤维增强钛合金

神户制钢所用美国Avco公司的连续碳化硅纤维(SCS6)增强钛合金(Ti·6Al·2Sn·4Zr·2Mo),这是世界上首次开发的钛合金基体复合材料。该公司从1981年起开始研究纤维增强金属(FRM)。其测试结果表明钛合金与Avco     

木纤维增强造纸脱墨污泥纤维板研究

使用造纸污泥为原料、木材纤维为增强材料、酚醛树脂(PF)为胶粘剂,制造木材纤维增强污泥纤维板.木材纤维有2种增强方式,一种是置于污泥纤维板的上下表面,另一种是混合加入污泥纤维板.结果表明,木材纤维置于污泥纤维板上下表面的效果好于木材纤维混合加入污泥纤维板.增强方式及污泥纤维加入量对污泥纤维板的静曲强度(MOR)、弹性模量(MOE)、内结合强度(IB)、沸腾实验后内结合强度(IBb)、24h吸水厚度膨胀率(TS)等各项性能的影响显著.随木纤维量增加,材料的各项性能增强,在分层条件下当木纤维含量达到50%及以上时,各项力学性能才达到国家标准.     

PPS/PP共混海岛超细纤维的制备及结构性能研究

以聚苯硫醚(PPS)和聚丙烯(PP)为原料,采用熔融共混纺丝法制备PPS/PP共混海岛纤维,经二甲苯溶除剥离基体相PP可制得PPS超细纤维。利用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TG)、X射线衍射仪(XRD)及红外分光谱测试仪(FT-IR),研究了PPS/PP共混组成比和牵伸比对纤维的结构及性能的影响。结果表明:PPS/PP共混组成比从30/70增加至60/40时,PPS超细纤维平均直径从228 nm增至408 nm;当PPS/PP共混组成比大于60/40时,开始出现相转变现象;PP的加入提高了PPS的结晶能力,随着PPS/PP共混组成比增大,纤维线密度逐渐变大,共混纤维中PPS组分的结晶度变小,纤维力学性能降低;提高牵伸倍数,纤维线密度变小,断裂强度增强,共混纤维中PPS组分的结晶度升高,纺速在280~350 m/min之间时,共混纤维可在2.0~3.0倍下进行牵伸;共混纺丝制得的PPS超细纤维热稳定性有所下降,但并不影响PPS高温使用性能。     

用于空间技术的纤维增强金属基复合材料

用高强度、高模量的耐热纤维增强金属可以制得比金属性能更为优异的新型材料。纤维增强金属基复合材料的性能取决于所选用的纤维和基体金属的类型及性能、复合材料中纤维含量和分布、复合材料的制造方法,以及界面效应。控制这些因素可以制得性能范围很宽和满足各种特殊要求的金属基复合材料。在一些使用温度高、另部件的尺寸稳定性和刚性要求     

新型纤维增强材料

在许多复合材料中,虽然矿物质、导体碎片、粒子和微球已成为重要的组成部分,但纤维增强材料在体积、性能和设计的多功能性等方面仍占优势。玻璃纤维、碳纤维/石墨纤维、陶瓷纤维、芳酰胺纤维以及其它多种有机纤维可以满足复合材料所需要的各种性能要求。以下就这几类纤维的性能、应用及现行价格作一简单介绍~(〔1〕)。一、无机纤维1.玻璃纤维(以下简称玻纤)~(〔1〕)玻璃纤维是应用最广泛的增强材料,它占了塑料增强材料市场的90%。由于其质     

复合材料汽车

按照美国联邦燃料节约标准,到1985年汽车耗油应是27.5英里/加仑,最终可能达到50英里/加仑。因此,为减轻汽车重量,制造商们急于采用增强塑料复合材料。例如,石墨纤维增强塑料,较之普通的材料,可节约重量达70％。福特汽车公司制造的1979型Ford LTD汽车,使用石墨纤维增强材料约600磅。多数部件由石墨纤维或其他纤维(如玻璃纤维)增强的环氧复合材料制成。实际上整个车身、框架和车底架(约160个部件)均用石墨纤维增强复合材料制成。这种汽车比现在生产的LTD型车(3750磅)轻1250磅。它可用一台2.3升、4缸发动机驱动。实验数据表     

静电纺丝法制备聚丙烯腈基纳米炭纤维及其表面结构表征

通过稳定化、炭化静电纺制的聚丙烯腈(PAN)前驱体纤维制备了直径为100nm～300nm的纳米炭纤维.用扫描电镜(SEM)、场发射扫描电镜(FESEM)、扫描隧道显微镜(STM)及扫描量热分析法(DSC)研究了纳米炭纤维及其前驱体纤维的形貌及结构.结果表明:纳米炭纤维及其前驱体纤维的直径表现为对数正态分布.静电纺制纤维的环化放热峰移向低温,表明静电纺制纤维可在较低的温度下引发环化.由于静电纺制纤维的粗糙表面及在热处理过程中的收缩行为,在纳米炭纤维表面形成了长度为10nm宽度为5nm的凹坑.     

纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料高导热性能研究进展EI北大核心

作为一种先进的高温结构及功能材料,高效传热和高温耐热相结合对纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(silicon carbide matrix composites,SiC CMC)在热管理领域(thermal management,TM)中的应用至关重要。常见的纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料,如碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(C_(f)/SiC或C_(f)/C-SiC)、碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_(f)/SiC)等,增强纤维的石墨化程度较低,难以形成有效的热输运网络。本文综述了纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料制备及高导热性能等方面的最新研究进展。可通过引入高导热相、优化界面结构、粗粒化碳化硅晶体、设计预制体结构等方式提高纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的热输运能力。此外,展望了纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料发展趋势,即综合考虑影响高导热碳化硅陶瓷基复合材料性能要素,灵活运用复合材料结构与性能的构效关系,以期制备尺寸稳定、性能优异的纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料。