制备工艺对单向连续碳纤维增强聚醚砜复合材料层间结合强度的影响

采用溶液浸渍和热压成型制备了以聚醚酚为基体的单向连续碳纤维增强复合材料,研究了不同树脂浓度和热压工艺参数下复合材料的层间剪切强度。结果表明:成型温度高的复合材料具有较高的层间剪切强度,适当延长保温时间能够大幅度提高复合材料的性能。扫描电镜和热重分析表明树脂基体与碳纤维之间结合紧密,不同树脂含量的复合材料在热压成型过程中,界面处有不同的作用机理。     

热压工艺对单向连续碳纤维增强聚苯硫醚/聚醚砜复合材料力学性能的影响

将溶液浸渍法和悬浮液浸渍法结合,通过热压成型制备了以聚苯硫醚/聚醚酚为基体的单向连续碳纤维增强复合材料,研究了不同树脂浓度和热压工艺参数下复合材料的力学性能。结果表明:在以12.5%质量浓度的PES-DMAc溶液体系中,以聚苯硫醚和聚醚砜质量比为1:3复配树脂构成的复合材料综合力学性能优于以单一聚醚砜为基体的复合材料。通过层间剪切强度、弯曲强度、压缩强度和冲击强度的测试,确定了复合材料的最佳加工工艺参数,利用扫描电镜分析了复合材料的在受力断裂时的破坏机理。     

模压工艺对玻璃纤维增强聚丙烯复合材料层合板力学性能的影响

利用热模压工艺制备玻璃纤维增强聚丙烯（GF/PP）复合材料层合板,通过差示扫描量热（DSC）法试验分析,确定相变参数,运用ANSYS有限元分析,将复合材料热力学参数与温度的非线性关系定义到材料特性中,研究模压成型过程中温度场变化情况,为模压成型工艺制度的确立提供理论指导和依据。以压缩强度、层间剪切强度和冲击韧性作为力学性能评价指标,采用响应曲面法探讨和分析制备工艺对GF/PP复合材料层合板力学性能的影响,得到最优模压工艺制备参数,获得最高复合材料层合板力学性能,为GF/PP复合材料自动铺放奠定铺放工艺基础。试验结果表明:模压加热工艺参数对复合材料层合板力学性能的影响度（从大到小）依次为:热压温度、热压时间、热压压力。较优的模压加热工艺参数为:热压温度228℃、热压时间6 min、热压压力1.1 MPa,在此工艺条件下制备的GF/PP复合材料层合板,层间剪切强度为31.12 MPa,压缩强度为100.96 MPa,冲击韧性为2.27 kJ/cm2。      

碳／铜复合材料的制备及其对组织性能的影响

本文介绍了自行设计、制造的三步电沉积装置,并就连续三步电沉积工艺加真空热压的方法制备碳纤维增强铜基复合材料进行了研究。探讨了热压参数及纤维比对碳/铜复合材料组织性能的影响。     

不同热塑性树脂基体对单向碳纤维复合材料吸湿行为的影响

采用溶液浸渍和热压成型分别制备了以聚醚砜和聚醚砜/聚苯硫醚为基体的单向连续碳纤维增强复合材料,研究了不同成型温度下复合材料的层间剪切强度和湿热环境下对水分的吸湿过程。结果表明,添加了聚苯硫醚的复合材料在较佳的加工工艺窗口下可以保持原有的层间剪切强度,同时大幅度地增强复合材料的抗水分侵蚀能力。这是由于聚苯硫醚在热压成型过程中,以聚醚砜为晶核在碳纤维表面结晶,形成较为致密的结构。同时红外分析表明,混合树脂极性较小。二者共同作用,可以提高复合材料在使用过程中的安全性和结构的完整性。性能较好的复合材料吸湿过程符合Fick第二定律。     

热塑性复合材料自动铺放工艺参数分析与优化

热塑性复合材料自动铺放原位成型（AFP）技术是高效低成本制造大型复合材料构件的关键,而自动铺放过程中工艺参数的选取及控制精度对成型构件的性能有较大影响,因此为保证原位成型后成型构件的性能,需分析自动铺放工艺参数对成型构件性能的影响并对其进行优化。本文基于热塑性复合材料自动铺放平台,以连续玻璃纤维增强聚丙烯（GF/PP）预浸纱为原料制备复合材料层合板,以层合板的力学性能为优化目标,根据响应曲面法原理设计试验,分析热气温度、热压辊压力及冷压辊压力各工艺参数及其耦合作用对层合板力学性能的影响,建立各工艺参数与层合板力学性能的二次多项式回归方程预测模型,通过预测值与实际值对比等检验分析,验证回归模型的有效性和可靠性,进而获得热塑性复合材料AFP最优工艺参数组合为热气温度为385℃、热压辊压力为0.3 MPa、冷压辊压力为1.1 MPa。     

碳纤维织物增强聚苯硫醚复合材料的制备及性能

采用薄膜叠压法制备碳纤维织物增强聚苯硫醚(CFF/PPS)复合材料层压板,研究了热压温度、热压压力和热压时间对复合材料层压板力学性能的影响,确定了制备CFF/PPS复合材料的理想工艺参数为:热压温度320～330℃,热压压力0.15～0.20MPa,热压时间8～10min。在该参数下制得的层压板拉伸强度为652MPa,弯曲强度为711MPa,层间剪切强度为43MPa;在6.7J/mm的冲击能量下,层压板的冲击后压缩剩余强度为116MPa。     

碳纤维增强TiC复合材料的制备与高温强度

采用热压烧结工艺制备了碳纤维增强 Ti C复合材料 (2 0 vol%碳纤维 ) ,研究了热压烧结温度对力学性能的影响和碳纤维对复合材料高温强度的增强作用。结果表明 :采用球磨湿混工艺将易于团聚的短碳纤维均匀地分散在 Ti C基体中 ,Cf/ Ti C复合材料最佳热压烧结温度为 2 10 0℃ ,Cf/ Ti C复合材料的室温抗弯强度为 5 93MPa,断裂韧性为 6 .87MPa· m1 / 2 ,140 0℃时的高温抗弯强度为 439MPa。定量分析了碳纤维对复合材料的增强和增韧效果     

采用薄膜传感器的树脂基复合材料热压罐工艺密实压力测试方法

针对树脂基复合材料层板热压罐成型工艺,采用薄膜压力传感器建立了密实压力在线测试系统,用于监测成型过程中复合材料所受密实压力的大小和分布。研究了密实压力测试系统在热压罐工艺条件下的适用性,在此基础上以该系统为测试手段,研究了热压罐工艺下L形碳纤维/环氧树脂复合材料层板的密实压力变化规律及模具形式的影响。结果表明: 所建立的密实压力测试系统具有较高的准确性和动态响应性,能够测试高温条件及曲面位置的密实压力,满足复合材料热压罐成型过程中密实压力的在线测试要求; L形复合材料层板成型过程中拐角区与平板区的密实压力随热压罐压力增大而增加,但增加速度和最终大小不同,阳模成型时拐角区密实压力高于平板区,阴模成型时拐角区密实压力小于平板区和外加压力,表明曲面结构与平板结构的密实行为具有差异性。     

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。     

纺织结构碳纤维增强聚醚醚酮基复合材料的制备及界面改性

采用热压成型法制备纺织结构碳纤维增强聚醚醚酮(CFF/PEEK)航空热塑性复合材料。通过对碳纤维(CF)进行去浆、活化,及采用磺化聚醚醚酮(SPEEK)进行表面涂层,显著提高了CFF/PEEK复合材料的层间剪切强度。讨论了热压温度、压力等工艺参数对材料综合力学性能的影响规律,确定优化工艺条件,制备的复合材料拉伸强度和弯曲强度分别达到714.29 MPa和955.84 MPa。借助扫描、金相显微镜等观察手段,发现经过界面改性处理后,复合材料断裂发生在基体内部而非界面处,基体与增强体浸润性和结合性良好。     

碳纤维机织物增强热塑性树脂复合材料热冲压叠层模型

针对碳纤维增强热塑性树脂复合材料(CFRTP)在热冲压成型过程中涉及到大变形、各向异性和多场耦合的现象,为了表征CFRTP在成型中的力学特征,基于有限元方法与连续介质力学理论提出了一种热塑性树脂基体与碳纤维机织物的叠层模型。与单独采用碳纤维机织物超弹性本构模型预测CFRTP成型性能的方法相比,提出的叠层模型能够表征成型温度、压边力和纤维取向对CFRTP成型缺陷的影响,并能优化热冲压成型工艺参数。这一叠层模型具有简单实用和材料参数容易确定的优点,为碳纤维机织物增强热塑性树脂复合材料成型的数值模拟和成型工艺优化奠定了理论基础。     

运用神经网络设计RTM成型复合材料力学性能

提出了一种设计RTM成型碳纤维织物／环氧复合材料力学性能的新方法．利用BP神经网络,以RTM成型工艺中注模压力、温度和时间为输入量,以复合材料层间剪切强度和弯曲强度为输出量,建立了反应工艺参数与力学性能内在规律的数学模型．利用此模型研究了在注模温度、时间确定的条件下注模压力与复合材料层间剪切强度的关系,网络输出的注模压力对复合材料层间剪切强度的影响规律与实验规律非常接近,说明建立的工艺参数与复合材料力学性能的关系模型是可靠的,可以用此模型对复合材料的力学性能进行设计。     

碳纤维改性PTFE密封材料制备技术研究

以碳纤维为增强材料,采用冷压成型和自由烧结工艺制备改性聚四氟乙烯(PTFE)密封复合材料。通过制备工艺的实验研究,详细分析了混料工艺,得出:最佳的添料次数为4次,搅拌时间约10min;碳纤维粉对复合材料的抗拉强度有削弱作用,短碳纤维提高复合材料的抗拉强度;等离子表面处理法对复合材料的抗拉强度提高最好。     

热隔膜成型技术工艺进展研究

<正>热压罐成型工艺是碳纤维增强树脂基复合材料最主要的制造方法,传统的热压罐工艺主要采用手工铺叠的方式得到与制件结构相近的预成型体,这不仅需要耗费大量的时间且成型质量不稳定。在制造大型制件时问题愈加突出。为了提高制件质量,且进一步提高生产效率,复合材料制件的自动化生产方式得以迅速发展。其中自动铺带技术对平面和曲率半径较大的制件的预浸料层的铺放具有较高的效率,但对于有角度突变的复杂的复     

连续碳纤维/聚酰胺6混编织物复合材料的成型及性能研究

为了改善碳纤维/聚酰胺6织物复合材料界面的结合状态,提高复合材料的力学性能,通过混编的方式制备了碳纤维/聚酰胺6预制体,混编织造前碳纤维经500℃-2 min高温处理后浸泡在1wt%浓度的PA 845H-TDS-CN上浆液中20 s,最后将预制体通过热压成型,制备碳纤维织物/聚酰胺6复合材料。采用TGA、DSC、SEM、万能拉伸试验机分析碳纤维/聚酰胺6复合材料的热性能、晶型变化、微观形貌及力学性能。结果表明,聚酰胺6树脂主要以α晶型存在,结晶较为完善。纤维拔出后,单根碳纤维表面附着部分尼龙基体,碳纤维与尼龙基体形成了良好的界面层。优化后的层合板工艺为：铺层数10层,热压温度240℃,热压压力3 MPa,热压时间15 min。此工艺下,复合材料平均拉伸强度达到了825 MPa,弯曲强度平均值达到了520 MPa。     

热压碳/铜复合材料的制造工艺与性能

研究了用作连续碳纤维增强铜-5%锡基复合材料的制造工艺,实验表明:热压能使碳纤维与铜粉、锡粉良好地复合,在给定的工艺条件下,制成了碳纤维的体积含量V_f=10～50%的接近完全致密的碳铜复合材料,碳纤维均匀地分布于基体中并具有随机的取向。对该材料的硬度、电阻率、弯曲强度、摩擦磨损等多种性能进行了测试,讨论了碳纤维的含量对材料性能的影响,并对弯曲断口及磨面进行了扫描电镜分析。      

碳纤维增强聚醚砜的工艺、性能和断裂形貌研究

本文介绍了连续碳纤维增强聚醚砜复合材料(CF/PES)的制造工艺与性能.阐述了一种改进的连续纤维增强热塑性复合材料预浸料的制造方法,给出了CF/PES复合材料的最佳模压成型工艺条件,制得了低孔隙率、高机械性能的复合材料.最后,分析了CF/PES的断裂模式和断口形貌.     

经编织物法制备连续纤维增强热塑性复合材料 的微观形貌和浸润过程分析

采用经编织物等温热压法制备了连续纤维增强GF/PP热塑性复合材料。用扫描电镜对不同工艺条件下的复合材料微观形貌进行了观察,研究了工艺条件对浸润状态的影响规律,分析了纤维的浸润过程和主要缺陷的产生原因,并给出了浸润过程的初步模型。实验结果表明,这种GF/PP经编织物在一定工艺条件下热压成型,热塑性基体熔体可较好地浸润纤维,并使纤维达到较为理想的分散状态,是制备连续纤维增强热塑性复合材料一种新的途径。      

3D打印碳纤维复合材料力学性能计算与实验

针对三维打印(3D打印)连续碳纤维热塑性复合材料力学性能计算需求,结合3D打印熔融沉积成型工艺特点,考虑填充率和沉积线角度等工艺参数影响,对传统复合材料混合定律进行改进,提出一种基于改进混合定律计算预测3D打印连续碳纤维增强热塑性复合材料结构件拉伸强度和模量的新方法。研究表明,在不同填充率下,所提出的基于改进混合定律计算得到的拉伸强度与实验结果更加接近,平均预测误差为1.8%;而根据传统复合材料混合定律计算拉伸强度与实际测试结果相比,平均预测误差为11.6%;相较传统复合材料混合定律,所提改进混合定律计算方法平均预测误差减小9.8%。研究结果为3D打印连续碳纤维增强热塑性复合材料结构件力学性能的可调可控打印提供了一种可行的理论计算方法。