国产粘胶基碳纤维强度的两种统计分布

测定了粗细不同的两种粘胶原丝及其碳纤维的单丝强度,并用Ｇａｕｓｓ和Ｗｅｉｂｕｌｌ两种方法对比其分布进行了对比分析研究。     

在碳化硅基复合材料中碳纤维的就位强度

在对用断裂镜面法(fracture mirror method)评估纤维就位强度(in-situ strength)的方法进行了评述之后,对此方法进行了修正,即采用纤维束试验确定镜面常数, 将标距长度定义为两倍纤维拔出长度与两倍失效长度之和,采用分级平均统计分析方法确定纤维就位强度的Weibull参数和平均强度。采用修正的断裂镜面法,对聚合物先驱体转化法制备的M40JB纤维增强的碳化硅基复合材料中M40JB纤维的就位强度进行了分析,得到了M40JB纤维的Weibull参数和平均强度,并与未修正的断裂镜面法得到的结果进行了比较。      

碳纤维复合材料强度的复合Weibull分布模型

本文用图分析法按三参数复合Weibull分布模型对碳纤维复合材料层板静态拉伸强度和疲劳剩余强度进行了统计分析,并结合失效机理对分布模型进行了讨论。结果表明,这一分布模型能够更全面地描述复合材料层板静态强度和疲劳剩余强度的统计特性。     

影响碳纤维增强复合材料摩擦系数的因素

本研究对碳纤维的体积比、分布方向及温度对增强热固性环氧树脂磨擦系数的影响作了试验及分析讨论，结果表明，碳纤维加入后可显著降低复合材料的磨擦系数，随碳纤维加入方式不同，碳纤维对磨擦系数的影响作用也不同。     

三种不同碳纤维的纳米压痕行为

采用Raman光谱对三种不同碳纤维(K223HE、HTA40和T700SC)的微晶尺寸进行了表征,利用纳米压痕技术对三种碳纤维的横向弹性模量和硬度进行了测试,结合Weibull分布函数对碳纤维的横向弹性模量和硬度进行统计分析。结果表明,中间相沥青基碳纤维K223HE的微晶长度最大,为39.43nm±2.63nm,PAN基碳纤维HTA40和T700SC的微晶尺寸基本相同,分别为4.63nm±0.09nm和4.89nm±0.06nm。在纳米压痕载荷-深度曲线上,碳纤维K223HE的残余变形大(75.34nm±17.07nm),压入功恢复率低(65.89%)。碳纤维HTA40、K223HE和T700SC的特征横向弹性模量为19.52GPa、11.99GPa和17.92GPa。三种碳纤维的横向弹性模量的Weibull分布模数分别为25.26、6.85和8.07,说明HTA40碳纤维的性能均匀性最好。碳纤维的纳米压痕行为的差异主要是由碳纤维中微晶的完整性、择优取向性的差异引起的。     

碳纤维不同分布的碳纤维-铜复合材料的电导率

将碳纤维按不同方式分布与铜粉混合热压, 制取复合材料, 测定了碳纤维含量与分布方式对复合材料电导率的影响。给出了测定结果, 为复合材料的结构设计提供了一定的依据。      

降低炭纤维强度离散度的强磁场处理法

采用8T、12T、16T的磁场分别对经过280℃处理的预氧化炭纤维进行处理,对制得的炭纤维采用小角X射线散射(SAXS)、氮气等温吸脱附、单丝拉伸、扫描电子显微镜(SEM)进行测试。结果表明磁场处理使炭纤维内部大孔洞的百分比含量分别降低了21%、14%、11%,外部孔洞的数量分别降低了9.80%、13.47%、15.10%。采用Weibull统计方法测得炭纤维的平均强度分别提高了3.4%、5.7%、8.4%,强度离散度系数分别降低为0.326、0.308、0.306,炭纤维单丝强度趋于均匀化。     

三维编织碳纤维复合材料电阻率的估算

从影响材料电阻率的主要因素——碳纤维体积分数入手,主要分析了材料的电阻率这一电气特性,根据材料表面测量的数据,估算出材料内部碳纤维的体积分数。再根据多个试件测量的数据,拟合出材料的碳纤维体积分数和电阻率的关系曲线。根据估算出的碳纤维体积分数,估算出材料的电阻率。利用三维编织碳纤维复合材料的编织角和花节长度,估算出材料的电阻率。根据材料的电阻率这一电气特性,便于以后对材料进行涡流无损检测分析。      

短碳纤维增强聚乳酸的制备与性能研究

采用熔融挤出法制备了短碳纤维/聚乳酸复合材料,通过力学性能测试、SEM和固体流变分析等方法研究了短碳纤维含量对复合材料力学性能、体积电阻率和硬度的影响。结果表明:在实验范围内,随着短碳纤维含量的增加,复合材料的力学性能提高,体积电阻率显著下降,而其洛氏硬度变化不大。     

PAN基碳纤维微晶结构对拉伸强度的影响

碳纤维由微晶和非晶碳所构成。利用X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)研究聚丙烯腈(PAN)基碳纤维微晶结构对拉伸强度的影响机理。结晶度、石墨化程度、微晶无序化程度、微晶尺寸都对拉伸强度有显著影响。结晶度、石墨化程度越大,微晶无序化程度越小拉伸强度越大。微晶尺寸越大拉伸强度越小。比较T300和T700,结晶度、石墨化程度的增加,微晶无序化程度的减小所导致的拉伸强度增量大于微晶尺寸增加所导致的拉伸强度减小量,从而使得T700的拉伸强度大于T300的拉伸强度,同理可知T800的拉伸强度大于T700的拉伸强度。比较M35J和M40J,结晶度、石墨化程度的增加,微晶无序化程度的减小所导致的拉伸强度增量小于微晶尺寸增加所导致的拉伸强度减小量,从而使得M40J的拉伸强度小于M35J的拉伸强度,同理可知M46J的拉伸强度小于M40J的拉伸强度。M35J,M40J和M46J内的较大的微晶对拉伸强度的影响起决定性作用。     

Statistical Tensile Strength for High Strain Rate of Aramid and UHMWPE Fibers

Technora,madefromaramidfibersandsome whatsimilartothecommonlyknowKevlar,and Ultrahighlyorientedhighmolecularweightpolyeth ylene UHMWPEfibersarealloftenusedinflexible armourapplicationsandhencesubjectedtohighrates ofloading.Theutilizationoftheirreinforcedcom positesarmourincertainballisticapplicationsisin creasinglypreferredoverconventionalrigidmetalar moursystemsbecauseofitssuperiorstrength to weightratioandflexibility.Todate,thedesignand developmentofsuchfabricarmoursystemshave largelybeen…     

碳纤维单丝强伸实验的影响因素

碳纤维的脆性与高强使其强伸实验有别于柔性纺织纤维,为了得到更精确的试验结果,对试验中易于导致误差或错误的影响因素:纤维的倾斜、弯曲和紧绷等;粘结点的位置与粘结有效性;同轴夹持以及曲线校正等作了探讨.同时,为便于对碳纤维断裂端结构的原位对应分析,必须真实地保留纤维断面,相关试验及对断面保留影响的分析给出了较为理想的方法.     

Statistical Analysis of the Tensile Strength of Oriented Polyamide-6 Fibers

Technical Physics Letters - Statistical analysis of distribution of the tensile strength of commercial oriented polyamide-6 (PA-6) fibers has been performed in the framework of the Gaussian and...     

A Novel Multiscale Reinforcement by In-Situ Growing Carbon Nanotubes on Graphene Oxide Grafted Carbon Fibers and Its Reinforced Carbon/Carbon Composites with Improved Tensile Properties

In-situ growing carbon nanotubes(CNTs)directly on carbon?bers(CFs)always lead to a degraded tensile strength of CFs and then a poor?ber-dominated mechanical property of carbon/carbon composites(C/Cs).To solve this issue,here,a novel carbon?ber-based multiscale reinforcement is reported.To synthesize it,carbon?bers(CFs)have been?rst grafted by graphene oxide(GO),and then carbon nanotubes(CNTs)have been in-situ grown on GO-grafted CFs by catalytic chemical vapor deposition.Characterizations on this novel reinforcement show that GO grafting cannot only nondestructively improve the surface chemical activity of CFs but also protect CFs against the high-temperature corrosion of metal catalyst during CNT growth,which maintains their tensile properties.Tensile property tests for unidirectional C/Cs with different preforms show that this novel reinforcement can endow C/C with improved tensile properties,32% and 87%higher than that of pure C/C and C/C only doped with in-situ grown CNTs.This work would open up a possibility to fabricate multiscale C/Cs with excellent global performance.     

超高分子量聚丙烯腈在碳纤维原丝上的应用及拉伸行为研究进展

超高分子量聚丙烯腈(UHMWPAN)由于结晶度高、分子链结构规整、端基少,成纤后的缺陷也少,因此在制备高强度聚丙烯腈原丝以及高强度碳纤维方面有着重要的应用。文中介绍了用高相对分子质量(340万占3%,34万占97%的)的聚丙烯腈树脂进行溶液纺丝并制备碳纤维原丝以及碳纤维的工艺,并重点介绍了超高分子量聚丙烯腈凝胶膜的拉伸性能、超高分子量聚丙烯腈溶液的流变性能等。流变学研究表明,随着PAN相对分子质量的增大,纺丝液的黏度也会剧增,造成溶液的纺丝过程变得愈加困难。提高UHMWPAN纺丝液的温度,能有效减低溶液纺丝时的阻力。因此,开发UHMWPAN高温纺丝技术可能是未来高强度碳纤维原丝的发展方向。     

异形纤维/树脂基复合材料拉伸强度的研究

通过自行计算、设计,委托加工一组异形喷丝孔,纺制出不同截面的异形纤维,再制备异形纤维/聚乙烯复合材料,研究了纤维截面的形状和尺寸对复合材料拉伸强度的影响。结果表明,异形纤维的断裂强度均高于圆形纤维,由其制成的复合的材料的拉伸强度大于圆形纤维复合材料,并得出表面积大的异形纤维复合材料的断裂强力大。     

水泥基界面剂粘结抗拉强度的研究

研究了超细水泥、硅粉和聚合物对水泥基界面剂粘结抗拉强度的影响,观测分析了加固砂浆和基层混凝土的界面处的微观结构.研究结果表明:硅粉能有效增强水泥基界面剂的粘结抗拉强度并控制干缩开裂;以超细硅酸盐水泥代替普通硅酸盐水泥,水泥基界面荆的粘结抗拉强度可提高60%;可再分散聚合物胶粉能明显提高水泥基界面剂的粘结抗拉强度.     

Increasing the Tensile Property of Unidirectional Carbon/Carbon Composites by Grafting Carbon Nanotubes onto Carbon Fibers by Electrophoretic Deposition

Although in-situ growing carbon nanotubes(CNTs) on carbon fibers could greatly increase the matrix-dominated mechanical properties of carbon/carbon composites(C/Cs),it always decreased the tensile strength of carbon fibers.In this work,CNTs were introduced into unidirectional carbon fiber(CF) preforms by electrophoretic deposition(EPD) and they were used to reinforce C/Cs.Effects of the content of CNTs introduced by EPD on tensile property of unidirectional C/Cs were investigated.Results demonstrated that EPD could be used as a simple and efficient method to fabricate carbon nanotube reinforced C/Cs(CNT—C/Cs) with excellent tensile strength,which pays a meaningful way to maximize the global performance of CNT—C/Cs.     

CCF300炭纤维的微观结构分析

利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、小角X射线散射(SAXS)和Raman光谱研究了不同性能的国产CCF300炭纤维的断面形貌、微晶结构和内部微孔参数.结果表明:三种炭纤维的断面均呈颗粒状特征.相对于CCF300 (B)和CCF300(C)炭纤维,CCF300 (A)炭纤维的石墨微晶堆砌更紧密,微孔含量更低,微孔沿纤维轴向取向角较小,且石墨微晶的有序度较高,因此后者具有更高的拉伸强度和模量.强度相当的CCF300 (B)和CCF300 (C)炭纤维,CCF300(B)模量稍高的原因在于前者的平均微孔尺寸较小,取向角也较小,且其石墨堆砌厚度和有序度(即石墨化程度)略大于后者.