- 2016年第46卷第4期文章目次
>综述
-
2016, 46(4).
摘要:
主要介绍了我国航天工业领域先进树脂基复合材料的原材料(增强材料和基体树脂)、成型工艺技术(热压罐工艺、ＲＴＭ 工艺、缠绕成型工艺、自动铺放技术)和复合材料制品的加工装配工艺技术和应用等方面的最新进展ꎬ并讨论了我国航天先进树脂基复合材料制造技术的发展趋势ꎮ。 -
2016, 46(4).
摘要:
阐述了ＢＮ 界面的优异性能和ＣＶＤ 制备工艺的优缺点ꎬ主要介绍了ＣＶＤ－ＢＮ 制备过程中沉积温度、源气体比例、热处理温度等各因素的影响ꎬ指出ＣＶＤ 法是制备高品质ＢＮ 界面涂层的优选方法ꎮ 优化ＣＶＤ工艺ꎬ对其制备原理进行深入研究ꎬ将是ＢＮ 界面涂层研究的重点ꎬ获得特定结构、性能稳定、厚度可控的ＢＮ 界面相涂层是ＣＶＤ 法制备ＢＮ 界面相涂层的难点。 -
2016, 46(4).
摘要:
石墨烯以其优异的力学、光学、电学、热学性能和独特的二维结构成为材料领域的研究热点ꎮ 本文主要介绍了石墨烯特性、石墨烯制备方法及其在陶瓷基复合材料中的应用ꎮ 其中ꎬ其制备方法包括机械剥离法、化学还原法、化学气相沉积法及晶体外延生长法等ꎻ石墨烯在陶瓷复合材料中的应用可显著提高其物理性能。 >计算材料学
-
2016, 46(4).
摘要:
基于建立的三维ＳＭＰ 本构方程ꎬ采用有限元的方法对ＳＭＰ 壳结构的弯曲和展开性能进行了建模和仿真ꎬ重点研究了该壳的高温加载ꎬ降温固形ꎬ低温卸载和升温恢复的形状记忆过程ꎬ并进一步分析了金属壳片对ＳＭＰ 壳的增强效应ꎮ 通过本构方程和有限元方法有效地描述了三维复杂应力状态下ＳＭＰ 壳的形状记忆行为ꎬ 模拟得出了壳的反向弯曲的弯矩大于正向弯曲的弯矩以及弯矩－转角曲线具有明显的非线性ꎬ得出金属薄壳能够有效的提高壳结构的刚度和形状恢复力。 >新材料新工艺
-
2016, 46(4).
摘要:
通过优化防热方式ꎬ提高柔性防热材料的烧蚀防热性能ꎬ设计制备了一种辐射/ 烧蚀交替型柔性防热材料ꎬ该柔性防热材料由多层复合防热布叠合构成ꎬ复合防热布是一种烧蚀体表面附着辐射层的复合材料ꎬ并通过氧乙炔烧蚀试验评价了其热防护性能ꎮ 通过辐射层表面处理方法提高辐射层与烧蚀层的粘接性ꎬ用Ｔ 型剥离试验、ＳＥＭ 评价了其粘接性能ꎮ 结果表明ꎬ较烧蚀型防热材料ꎬ辐射/ 烧蚀交替型柔性防热材料具有更优异的热防护性能ꎬ烧蚀后防热层完好数更多ꎬ背温更低ꎻ表面处理方法可有效提高剥离强度ꎬ在处理剂浓度为５％时ꎬ效果最佳。 -
2016, 46(4).
摘要:
针对复合材料在液氮温度下的应用需求ꎬ采用ＲＴＭ 工艺制备了几种碳/ 环氧复合材料ꎬ评价了这几种复合材料在８０℃、室温和－１９６℃下的弯曲、压缩、层剪、冲击性能和室温下的ＧⅠＣ、ＧⅡＣꎮ 结果显示:随着测试温度的降低ꎬ复合材料的弯曲强度、压缩强度、冲击强度明显提高ꎻ而低温对复合材料模量的影响较小ꎮ 树脂基体的韧性对复合材料的强度、模量等性能影响不大ꎬ而碳纤维种类对复合材料的强度和模量影响较大ꎮ 树脂基体韧性和碳纤维种类均不改变复合材料力学性能随测试温度变化的趋势ꎮ 树脂基体韧性和碳纤维种类均会影响复合材料的层间断裂韧性ꎬ其中高韧性树脂基体可更加明显地提高复合材料的层间断裂韧性ꎻＭ４０ 级经编织物/ Ｒ６０８－２ 复合材料ＧⅠＣ高达８６８ Ｊ/ ｍ２、ＧⅡＣ高达２ ７５０ Ｊ/ ｍ２ꎬ但采用高韧性基体的复合材料Ｔｇ 会有所降低ꎮ -
2016, 46(4).
摘要:
对ＭＴ７００、Ｔ７００－Ａ 及Ｔ７００－Ｂ 三种碳纤维拉伸性能、表面形貌、单向板力学性能及网格加筋圆筒轴压稳定性进行逐级对比研究ꎮ 结果表明:ＭＴ７００ 碳纤维拉伸性能达到同级别进口碳纤维水平且具有高模量特征ꎻＭＴ７００ 碳纤维表面均布沟槽的结构特点使得ＭＴ７００/６０３ 复合材料体系表现出良好的界面性能和拉伸－压缩匹配性ꎬ单向板压缩强度、层剪强度及弯曲强度均明显高于Ｔ７００－Ａ/６０３ 和Ｔ７００－Ｂ/６０３ꎻＭＴ７００/６０３ 网格加筋圆筒轴压破坏强度及模量分别达到８７０ ｋＮ 和１０８.２ ＧＰａꎬ相比于Ｔ７００－Ｂ/６０３ 分别提高１１.５％和３３.１％ꎮＭＴ７００ 碳纤维更适用于制备航天领域结构复杂承力构件ꎮ -
2016, 46(4).
摘要:
使用碳纤维平纹布、玻璃纤维平纹布/ 环氧树脂预浸料制备了一种混合织物增强复合材料ꎬ并对其拉伸、弯曲、层间剪切性能以及导电性能进行了测试表征ꎮ 结果表明ꎬ在－５０~２００℃ꎬ制备的混合织物增强复合材料的拉伸、弯曲强度相对纯玻璃纤维布增强复合材料下降ꎬ拉伸、弯曲模量均提高ꎬ两种复合材料的层剪强度保持不变ꎻ此外ꎬ碳纤维布预浸料的加入ꎬ降低了复合材料的密度ꎬ增加了导电性能ꎬ拓宽了玻璃布增强复合材料的应用范围ꎮ -
2016, 46(4).
摘要:
采用聚醚酰亚胺(ＰＥＩ)对Ｔ７００/ 环氧复合材料进行增韧改性ꎮ 实验结果表明ꎬＰＥＩ 改性后环氧树脂复合材料的韧性得到显著提高ꎬ力学性能和Ｔｇ 都稍有下降ꎻ在强度满足要求的前提下ꎬＰＥＩ 含量在２０ｗｔ％时ꎬ所得复合材料的韧性最好ꎬＧＩＣ达到５９３.６ Ｊ/ ｍ２ꎮ。 -
2016, 46(4).
摘要:
考察了高韧性预浸料用环氧树脂体系黏度对预浸料加工工艺的影响ꎬ探讨了涂膜和预浸复合工艺参数对预浸料质量的影响ꎬ采用热熔法工艺成功制备了高柔性低面密度预浸料ꎮ 评价了预浸料的质量参数ꎬ单层厚度达到(２５±５) μｍꎬ具有优良的粘结性和铺覆性ꎮ 力学性能测试结果表明ꎬ相对于常规厚度预浸料ꎬ高柔性低面密度预浸料复合材料的层间断裂韧性、层剪强度和弯曲强度分别提高了１９ ％、２７.７ ％ 和１５.３ ％ꎮ 微观形貌观察表明高柔性低面密度预浸料制备的复合材料具有较好的界面结合强度。 -
2016, 46(4).
摘要:
以四种分子量级别聚碳硅烷(ＰＣＳ)为浸渍剂ꎬ采用ＣＶＤ 和浸渍－裂解工艺制备了Ｃ/ Ｃ－ＳｉＣ 复合材料ꎬ分析了四种分子量级别ＰＣＳ 的分子量、软化点ꎬ分子结构和热失重性能ꎬ采用压汞法测试试件的孔隙分布特性ꎮ 分析表明ꎬＰＣＳ 的软化点和８００℃转化率都随着分子量的提高而提高ꎻ四种分子量级别的ＰＣＳ 热分解过程基本相同ꎬ分子的支化程度差异不大ꎮ 数均分子量为１ １７８、１ ３３３ 的ＰＣＳ 的整体致密化效率要高于数均分子量为１ ５５０ 的ＰＣＳꎬ经过７ 个周期致密后ꎬ分子量为１ １７８ 的ＰＣＳ 所致密试样的累积孔隙容积最高ꎬ分子量为１ ５５０ 的ＰＣＳ 所致密的试样最低ꎮ 前５ 个浸渍裂解致密周期采用分子量为１ ５５０ 的ＰＣＳꎬ以后周期采用分子量为１ １７８ 或１ ３３３ 的ＰＣＳꎬ可以达到较高的致密效率。 -
2016, 46(4).
摘要:
利用浸渍法制备连续碳纤维增强聚醚醚酮( ＣＦ/ ＰＥＥＫ) 预浸带ꎬ对其成型温度、行进线速度进行研究ꎬ并测试了ＣＦ/ ＰＥＥＫ 预浸带的热胀系数、拉伸性能ꎬ利用ＳＥＭ 扫描电镜观察ＣＦ/ ＰＥＥＫ 预浸带内部界面结合状态ꎮ 结果显示ꎬ预热区、熔融热压区温度分别控制在１１０~１３０℃和２２０~３７０℃ꎬ预浸带行进线速度控制在２ ｍ/ ｍｉｎ 时ꎬ制备的预浸带性能较好ꎻ在－１５０~ ＋１５０℃范围内ꎬＣＦ/ ＰＥＥＫ 预浸带线胀系数为０.５×１０－６ / Ｋꎬ并随着纤维体积分数增大而减小ꎻＣＦ/ ＰＥＥＫ 预浸带最大拉伸强度达到１.８１ ＧＰａꎻＳＥＭ 扫描电镜显示碳纤维与ＰＥＥＫ 界面结合良好ꎮ 研究显示ꎬＣＦ/ ＰＥＥＫ 预浸带制备工艺参数可行ꎬＣＦ/ ＰＥＥＫ 预浸带性能较好ꎬ具有工程应用价值ꎮ。 -
2016, 46(4).
摘要:
通过对耐４２０℃聚酰亚胺树脂的化学反应特性、流变性能分析以及加压时机和压力大小等成型工艺参数对复合材料性能的影响ꎬ确定了最优的复合材料成型工艺ꎮ 同时采用超声水穿透法对制得的复合材料进行超声检测ꎬ并结合金相显微镜分析讨论了衰减比例与孔隙率之间的关系ꎬ确定了超声检测参数ꎮ 结果表明:分段阶梯加压ꎬ可有效控制复合材料的树脂含量和孔隙率ꎬ选用５ ＭＨｚ 探头、１５ ｄＢ 增益的超声水穿透检测参数可有效评判２~３ ｍｍ 厚复合材料的成型质量ꎮ 研制的聚酰亚胺复合材料在４２０℃的弯曲强度保持率为６５％ꎬ弯曲模量保持率为８９％ꎬ表现出良好的高温性能。 -
2016, 46(4).
摘要:
研究了在碳纤维织物上生长碳纳米管的改性对环氧树脂基复合材料层间性能的影响ꎬ对比了有无碳纳米管的碳纤维复合材料的层间剪切和弯曲性能ꎬ并采用碳纤维表面结合碳纳米管膜的方法研究了碳纳米管对碳/ 环氧复合材料层间性能的影响ꎮ 结果表明ꎬ由于生长的碳纳米管长度过长( >１０ μｍ)、末端无序排列为笼状ꎬ树脂无法进入碳纳米管内部ꎬ碳纳米管无法发挥增强作用ꎬ同时由于碳纳米管过长ꎬ复合材料内部缺陷增多ꎬ使得四种生长碳纳米管的碳纤维复合材料层间性能均有下降ꎻ而碳纳米管膜与碳纤维和树脂基体结合较好ꎬ使得复合材料层间剪切强度提高１２％。 -
2016, 46(4).
摘要:
传统的碳纤维复合材料方杆成型是采用预浸料铺层加缠绕方式ꎬ为改善其工艺性ꎬ采用小角度缠绕实现全缠绕的方式代替传统方法成型ꎮ 通过全缠绕制备方杆的工艺方法和辅助工装设计ꎬ测试了全缠绕法和传统方法制备的方杆的力学性能ꎮ 工艺研究表明:全缠绕的方杆力学性能和离散系数均优于传统方法的方杆ꎬ特别是采用４°缠绕的方杆拉伸强度和模量分别为８９９.７４ ＭＰａ 和２３５.２２ ＧＰａꎬ弯曲强度和模量分别为８２３ ５７ ＭＰａ 和２２０.２２ ＧＰａꎬ离散系数为２.８％ꎬ是代替０°铺层的最佳选择。 -
2016, 46(4).
摘要:
以正交切削试验为手段ꎬ研究Ｔ８００ ＣＦＲＰ 在小切削余量条件下的切削加工过程和表面形成规律ꎬ深入探讨了ＣＦＲＰ 在精密切削加工中的切削取向、切削参数范围以及刀具刃口钝圆半径等几个关键问题ꎮ试验结果表明:ＣＦＲＰ 在切削加工中表现出极为显著的各向异性ꎬ切削取向非常重要ꎬ０°和１３５°两个纤维方向上获取了较小的切削力ꎬ０°和９０°两个纤维方向上形成了较为光滑、平整的表面质量ꎮ 在精密削ＣＦＲＰ 的场合ꎬ为获得较小的切削力并得到较好的加工表面质量ꎬ０°纤维方向角是最佳切削方向ꎬ切削速度应达到２００ ｍ/ ｍｉｎ以上ꎬ要选择较小的刀具刃口钝圆半径ꎬ切削厚度应大于刀具刃口钝圆半径。 -
2016, 46(4).
摘要:
系统研究了一种铝合金面板/ 聚甲基丙烯酰亚胺(ＰＭＩ)泡沫夹层结构低温贮箱共底的结构设计、关键制造技术及结构性能ꎬ该贮箱共底成功通过了气密试验、低温打压及隔热性能等试验考核ꎬ单底内压０.５４ＭＰａꎬ低温打压煤油箱压力０.４０ ＭＰａꎬ氧箱压力０.４７ ＭＰａꎬ共底面板不皱损、不失稳ꎬ煤油温度不低于１７℃ꎮ 研制的夹层共底能够满足大温差(约２１０℃)、轻质化和发射前无需抽真空隔热等的使用需求ꎬ为我国新一代运载火箭成功研制奠定了技术基础。 -
2016, 46(4).
摘要:
针对高体积分数铝基碳化硅材料车削加工过程中出现的刀具磨损严重、寿命低、切削难度大、零件质量难以保证等问题ꎬ采用聚晶金刚石刀具(ＰＣＤ 刀具)对其进行精密车削工艺实验ꎬ并利用扫描电镜、粗糙度仪、圆度仪等设备对已加工表面和刀具磨损形态进行观察分析研究ꎮ 研究表明:刀具材料、切削速度、切削深度和进给量是影响高体积分数ＳｉＣｐ / Ａｌ 复合材料加工质量的主要因素ꎮ 当切削速度在２５~４０ ｍ/ ｍｉｎ、切削深度在２５~３５ μｍ 和进给量为２５ μｍ/ ｒ 的ＰＣＤ 车刀时ꎬ切削效果最佳ꎬ可以有效地提高加工效率ꎬ改善工件表面加工质量ꎬ得到表面粗糙度为０.５８ μｍ 和圆柱度为０.９１ μｍ 的加工表面。 -
2016, 46(4).
摘要:
风管作为调节密封腔体内的温度、湿度和压力的结构ꎬ需要具有良好的保温、气密等性能ꎮ 风管原为热压罐分段成型ꎬ气密性不足ꎬ成本高ꎮ 针对风管现有的缺点进行改进ꎬ将分段成型结构改进设计为整体成型结构ꎬ将热压罐成型工艺改进为真空灌注工艺ꎬ并对改进前后的风管进行了气密试验ꎮ 结果表明:整体结构的风管具有更加优良的气密性ꎬ可以满足使用要求ꎮ 对采用热压罐成型和真空灌注成型工艺的材料进行了力学性能测试ꎬ结果显示两种工艺成型的材料力学性能相近ꎬ说明采用更为简便的真空灌注工艺成型的材料同样满足力学性能要求ꎬ同时该工艺可以将生产周期缩短５０％。 >测试分析
-
2016, 46(4).
摘要:
综合运用了红外光谱、气相色谱－质谱、能谱、Ｘ 射线衍射、离子化－飞行时间质谱等检测方法对一种未知物的化学成分进行解析ꎬ并详细介绍了试验过程和定性、定量分析结果ꎬ最后归纳了各种检测方法在未知物化学成分鉴定中的用途ꎮ 未知物的鉴定过程一般从红外光谱分析微观官能团分析入手ꎬ借助色谱分离、提纯技术ꎬ然后采用Ｘ 射线衍射、能谱、质谱等技术进行定性和定量分析。 >工程实践
-
2016, 46(4).
摘要:
针对火箭舱段传统装配工艺规划和路径规划的方法特点ꎬ介绍了一种面向火箭舱段的三维数字化装配工艺方法ꎬ给出了三维数字化装配的系统框架和装配工艺规划方案ꎬ讨论了数字化装配的结构设计中的各个环节关系ꎬ通过虚拟装配平台输出装配动画和视图ꎬ建立完善的数据库系统ꎬ从而实现了火箭舱段生产现场的三维可视化装配ꎬ提高了装配的准确性和装配效率ꎬ缩短了装配时间。
