• 2012年第42卷第4期文章目次
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    • >综述
    • 高性能树脂基体的最新研究进展

      2012, 42(4).

      摘要 (1263) HTML (245) PDF 861.96 K (2876) 评论 (0) 收藏

      摘要:高性能热固性树脂是航空航天、交通及微电子等领域重要的基础材料。本文论述了国内外主要
      的高性能热固性树脂,如双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、氰酸酯树脂、邻苯二甲腈树脂、聚三唑树脂和有机/
      无机杂化树脂的研究和应用现状,并提出相应的发展趋势。

    • 超高温陶瓷基复合材料制备工艺研究进展

      2012, 42(4).

      摘要 (1307) HTML (231) PDF 855.20 K (3637) 评论 (0) 收藏

      摘要:对超高温陶瓷作了简要介绍,综述了先驱体浸渍裂解(PIP)、反应熔体浸渗(RMI)、化学气相渗
      透(CVI)、泥浆法(SI)等工艺的最新研究进展。

    • 电磁屏蔽材料的研究进展

      2012, 42(4).

      摘要 (1776) HTML (210) PDF 816.37 K (4371) 评论 (0) 收藏

      摘要:阐述了研究电磁屏蔽材料的重要性。综述了表层导电型、填充复合型、本征型导电高分子、导电
      织物、透明导电薄膜等电磁屏蔽材料的性能及特点,简要阐述了电磁屏蔽材料的发展趋势。

    • >计算材料学
    • 碳纤维缠绕复合气瓶自紧力和疲劳的数值模拟

      2012, 42(4).

      摘要 (1901) HTML (194) PDF 1.73 M (3658) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用数值模拟方法研究了自紧工艺对碳纤维缠绕复合气瓶的应力分布和疲劳性能的影响。基于
      ANSYS 商用有限元分析软件,考虑气瓶封头部分碳纤维缠绕层的角度和厚度沿封头子午线的连续变化,建立
      了有限元模型。分析验证了54 MPa 自紧压力对复合气瓶零压和35 MPa 工作压力下内衬和复合材料缠绕层
      应力的影响,并利用Coffin-Manson 公式预测了复合气瓶的疲劳寿命。结果表明,自紧后复合气瓶内衬在工作
      压力下的最大应力减小了29. 1%。有限元计算的疲劳寿命结果与实验测定结果之间的误差<8%,验证了有限
      元模型和计算方法的正确性。

    • X-Cor 夹层结构压缩强度有限元分析

      2012, 42(4).

      摘要 (1586) HTML (211) PDF 1.93 M (2126) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用有限元软件获得了X-Cor 夹层结构的应力场,并对其压缩强度进行分析。提出了适合于XCor
      夹层结构失效机理分析的失效判据和材料刚度退化规则,明确其失效过程和模式。根据失效判据,采用有
      限元模型中发生刚度退化的单元及其分布模拟失效的类型及扩展路径,说明X-Cor 夹层结构在压缩载荷下的
      失效机理。有限元研究表明:压缩过程中,树脂区首先失效,其次是Z-pin,主要的失效模式是Z-pin 屈曲失效,
      失效单元的扩展路径有一定的分散性。通过有限元分析结果与试验值的比较,数值吻合较好,计算误差为-
      7. 6% ~9. 5%。

    • 基于VARTM 工艺的大型闭合截面复合材料箱体的研制

      2012, 42(4).

      摘要 (1362) HTML (189) PDF 6.02 M (2558) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了VARTM 工艺用树脂基体的黏流特性,进行了平板验证试验,并采用PAM-RTM 软件对复
      合材料箱体的工艺过程进行模拟,确定了最佳注射方案和工艺控制参数,采用主体阳模的VARTM 工艺,制备
      了复合材料箱体试验件,对贮运发射箱VARTM 工艺成型的有效性及可行性进行了验证。

    • 球锥组合体在热外压作用下的稳定性

      2012, 42(4).

      摘要 (1159) HTML (197) PDF 3.20 M (2341) 评论 (0) 收藏

      摘要:球锥组合体作为飞行器头部,热外压稳定性是结构设计的主要问题。本文对薄壳结构进行稳定
      性分析,将临界外压的有限元计算值与试验修正的理论值进行对比,获得有限元分析的修正系数为0. 8;然后
      采用数值和试验相结合的方法、并考虑材料力学性能的温度效应,对复合材料球锥组合体在热外压载荷下的稳
      定性进行研究,高温下材料性能退化对临界载荷的影响显著,加热不均匀对临界载荷也有一定影响,线胀系数
      对临界载荷的影响很小。

    • TiC 颗粒增强钛基复合材料的动态损伤本构

      2012, 42(4).

      摘要 (1390) HTML (185) PDF 1.55 M (2564) 评论 (0) 收藏

      摘要:分析了TiC 颗粒增强钛基复合材料的微损伤演化规律,建立了含损伤演化的动态本构模型。TiC
      颗粒增强钛基复合材料在拉伸载荷作用下,微裂纹以翼型裂纹形式扩展,基于平面翼型裂纹扩展模型,建立了
      二维动态损伤本构关系,并退化到一维拉伸状态,假设微裂纹成核规律满足Weibull 分布,得到了一维拉伸应
      力状态下能够反映TiC 颗粒增强钛基复合材料的损伤演化规律的宏细观相结合的动态本构关系。模型计算结
      果与试验结果吻合较好。

    • 机身上壁板复合材料蒙皮数字化成型工艺

      2012, 42(4).

      摘要 (1448) HTML (218) PDF 1.95 M (2427) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决树脂基复合材料复杂结构件工艺难以实现问题,采用三维工艺模型设计、铺层工艺仿真、铺
      层样片排版与数控下料、激光投影铺层定位等数字化技术,不但从根本上改变了传统的复合材料构件生产方式,
      解决了工艺技术难题,而且在缩短研制周期、提高产品质量,降低研制成本等方面都取得了显著的应用效果。

    • >新材料新工艺
    • 新型改性氰酸酯及其复合材料性能

      2012, 42(4).

      摘要 (1290) HTML (225) PDF 830.85 K (2410) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用新型催化剂、增韧剂制得了一种改性氰酸酯树脂,对新型改性氰酸酯树脂的工艺性、耐热性、
      力学性能进行了评价,并对其复合材料的介电、力学性能进行了研究。结果表明新型改性氰酸酯树脂具有良好
      的工艺性,适合热熔法制备预浸料;树脂及其复合材料的力学及介电性能优良,可在180℃下使用,适合高性能
      透波材料和高频电路板使用。

    • 610 阻燃环氧树脂及复合材料性能研究

      2012, 42(4).

      摘要 (1366) HTML (236) PDF 1.97 M (3092) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用热熔法预浸工艺制备出一种玻璃纤维增强环氧树脂预浸料。通过DSC、动态黏度及TG 对
      树脂的反应性和储存性及阻燃机理进行分析;同时采用热压罐成型工艺制备复合材料并对力学性能和阻燃性
      能进行评价。结果表明:树脂的起始反应温度为129℃,室温下储存期大于30 d,预浸料具有较好的铺覆性,复
      合材料具有良好的力学性能及优异的阻燃性能。

    • 电子束固化PVP 非共价功能化碳纳米管/ 环氧树脂

      2012, 42(4).

      摘要 (1343) HTML (202) PDF 1.10 M (2320) 评论 (0) 收藏

      摘要:先制得PVP 非共价功能化的多壁碳纳米管(MWNTs),而后利用电子束辐射固化制备PVP 功能
      化的MWNTs(PVP-MWNTs) / 环氧树脂复合材料。对PVP-MWNTs 进行FTIR 光谱表征及热重分析,表明碳纳
      米管表面有PVP 包覆,PVP 功能化的MWNTs 的碳纳米管在环氧树脂中有良好的分散性。对电子束固化的复
      合材料进行拉伸性能测试,1. 0wt% PVP-MWNTs/ 环氧树脂复合材料的拉伸模量较纯环氧树脂提高25%。动
      态力学性能分析表明添加PVP-MWNTs 提高了环氧基体的储能模量。

    • 共固化复合材料/铝蜂窝夹层结构性能

      2012, 42(4).

      摘要 (1254) HTML (191) PDF 768.37 K (2807) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用共固化工艺制备了碳纤维增强复合材料面板/ 铝蜂窝夹层结构。通过考察固化压力对复合
      材料面板性能的影响确定了共固化的成型压力,对比分析了不同规格铝蜂窝及其夹层结构的力学性能。结果
      表明,对于薄面板,成型压力对面板力学性能的影响较小,规格为0. 04 mm×4 mm 的铝蜂窝制备的夹层结构具
      有更高的比强度和比刚度,且成型工艺性好。

    • PMI 泡沫夹层结构整流罩冯卡门锥段成型技术研究

      2012, 42(4).

      摘要 (1851) HTML (294) PDF 1.31 M (2489) 评论 (0) 收藏

      摘要:对PMI 泡沫夹层结构整流罩冯卡门锥段成型技术进行了研究,通过对玻璃钢面板及其泡沫夹层
      结构性能、面板成型、泡沫热成形、泡沫拼接、玻璃钢泡沫夹层结构成型及无损检测等技术研究,确定了玻璃钢
      外面板、预先固化,然后与泡沫等复合组装,最后铺覆内面板,整体进罐固化的成型工艺。结果表明,玻璃钢面
      板纵、横向拉伸强度为602、593 MPa,模量为26. 0、27. 2 GPa,满足设计强度≥350 MPa、模量≥25 GPa 的要求;
      玻璃钢/ PMI 泡沫夹层结构泡沫密度为(110±10) kg/ m3,厚度28 mm,纵、横向侧压强度为32. 9、30. 5 MPa、模
      量为2. 31、2. 38 GPa,满足设计指标侧压强度≥25 MPa、模量≥2. 0 GPa 的要求,采用玻璃钢/ PMI 泡沫夹层结
      构分步固化成型工艺研制的首件新型号整流罩冯卡门锥段,满足设计使用要求。

    • Φ10 mm 碳纤维复合材料管成型工艺及性能研究

      2012, 42(4).

      摘要 (1381) HTML (198) PDF 1.35 M (2681) 评论 (0) 收藏

      摘要:对外径为Φ10 mm 碳纤维复合材料管成型工艺及性能进行了研究。结果表明,采用热缩工艺成
      型的碳纤维复合材料管工艺简单、质量可靠,Φ10 mm 碳纤维复合材料管件弯曲刚度与不锈钢管相当,弯曲强
      度为不锈钢的3 倍以上,质量仅为不锈钢的50%,尺寸精度满足设计要求。

    • 碳纤维增强复合材料结构阻尼性能研究

      2012, 42(4).

      摘要 (2622) HTML (246) PDF 1.14 M (4704) 评论 (0) 收藏

      摘要:碳纤维增强复合材料的阻尼性能对所应用结构的动态承载能力、可靠性和安全性有重要影响。
      复合材料阻尼机理复杂,很难采用理论方法研究。本文基于瞬态激励法原理,设计了悬臂梁振动试验,利用有
      理分式多项式法提取试样的模态频率和模态损耗因子。分别对603 和603A 两种树脂基体,各三种T300 纤维
      铺层方向的复合材料试样进行了振动测试,获得了材料1 kHz 以内的动刚度和阻尼特性。结果表明,基体材料
      组分和纤维铺层方向对碳纤维增强复合材料的结构刚度和阻尼性能有重要影响;603A 基体的碳纤维增强复合
      材料具有较603 基体材料更好的损耗因子。铺层方向对结构阻尼的影响主要是通过对结构刚度的影响而体现
      出来的,不同纤维铺层方向的复合材料试样刚度差别很大。

    • 复合材料湿法加工工艺

      2012, 42(4).

      摘要 (1774) HTML (230) PDF 3.99 M (2562) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对碳纤维增强复合材料干法加工的固有缺点,提出了一种采用水溶性冷却液加工碳纤维增强
      复合材料的加工工艺,并对干法和湿法加工进行了对比分析。结果表明:湿法加工不影响碳纤维增强复合材料
      的力学性能,且能够提高加工表面质量及效率,减少刀具磨损,是碳纤维复合材料加工较好的工艺。

    • 纤维增强基于α-BPDA 聚酰亚胺复合材料性能

      2012, 42(4).

      摘要 (1085) HTML (162) PDF 1.55 M (2380) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了考察基于α-BPDA 聚酰亚胺复合材料的高温性能,制备了纤维增强复合材料,进行了高温
      力学和热物理性能的测试。研究结果表明纤维增强复合材料的T5
      d 分解温度为565℃;Tg 超过471℃;在450℃
      下的弯曲强度保持率大于42%,弯曲模量保持率大于55%,短梁剪切强度保持率超过44%;400℃空气热老化
      50 h 后碳纤维复合材料的弯曲强度保持率66%,弯曲模量保持率为95%;300、500℃的石英增强复合材料的热
      导率分别为0. 503 和0. 657 W/ (m·K)。

    • 两种模具材料对热等静压TC4 显微组织的影响

      2012, 42(4).

      摘要 (1022) HTML (156) PDF 2.43 M (1930) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了A3 钢和GH1131 高温合金两种材料作为模具对TC4 钛合金HIP 组织的影响。结果表明
      在HIP 过程中,A3 钢模具对有效应力传递的阻碍作用较大,设计HIP 用A3 钢模具时应避免深型腔结构,
      GH1131 模具对有效应力传递的影响较小。受元素互扩散的影响,两种模具材料在HIP 过程中均污染了TC4
      材料表面,A3 钢模具对合金的影响层较薄,但使材料形成了波浪形的粗糙表面;GH1131 对成形材料的影响层
      厚度>100 μm。为了获得高精度的无污染表面,TC4 合金HIP 净成形时两种模具均需要进行表面处理,形成与
      TC4 兼容的保护层。

    • RTM 用R801 树脂工艺及性能

      2012, 42(4).

      摘要 (1173) HTML (200) PDF 1.11 M (2387) 评论 (0) 收藏

      摘要:对一种新型RTM 用双马来酰亚胺树脂R801 的固化反应特性、成型工艺及其制备的复合材料性
      能进行了研究,DSC 曲线表明该树脂体系的固化温度为170 ~220℃;黏度随温度变化曲线表明在70 ~120℃,
      树脂黏度增长缓慢,具有不少于7 h 的适用期;在90℃左右时,其初始黏度<100 mPa·s,工艺操作窗口时间≥10
      h;该树脂制备的MT300 碳纤维复合材料在300℃时的压缩、弯曲、层剪性能保持率均≥63%。

    • RTM 用耐高温R802 树脂工艺及性能

      2012, 42(4).

      摘要 (1491) HTML (154) PDF 1.67 M (2320) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了RTM 用耐高温R802 邻苯二甲腈树脂黏度随温度、时间的变化,不同升温速率下的DSC 特
      性,常、高温复合材料弯曲、层间剪切强度、树脂与纤维的界面等。黏度随时间变化曲线表明,其140℃下RTM 工
      艺窗口不少于180 min;DSC 曲线表明,在180℃时开始凝胶,固化温度203℃,后处理温度256℃;力学性能测试结
      果表明,R802/ MT300 复合材料200℃下弯曲强度保持率为103.8%,500℃下弯曲强度保持率为41.1%,300℃下层
      间剪切强度较常温提高18%,500℃下层间剪切强度保持率为44%,其树脂与纤维结合良好。

    • 溶胶-凝胶法制备SiO2 -TiO2 / 聚酰亚胺杂化材料及其性能

      2012, 42(4).

      摘要 (1245) HTML (154) PDF 3.19 M (2042) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用溶胶-凝胶法制备了纳米SiO2 -TiO2 溶胶,然后通过共混法制得SiO2 -TiO2 / 聚酰亚胺杂化材
      料,SEM、DMTA 和TGA 等方法研究了无机组分的含量对聚酰亚胺性能的影响。结果表明:SiO2 -TiO2 / 聚酰亚
      胺杂化材料的冲击强度和弯曲强度随无机粒子含量变化而变化,当无机粒子含量为3% (质量分数) 时二者出
      现最大值,其冲击强度较纯树脂提高了177%,弯曲强度提高了54. 6%。另外,随着SiO2 -TiO2 无机材料的增
      加,杂化材料热稳定性亦有所提高。

    • 航天用复合材料结构高温极限承载能力试验方法

      2012, 42(4).

      摘要 (1163) HTML (183) PDF 1.06 M (2031) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对航天飞行器飞行特点,本文给出两种基于破坏时间的承载能力试验方法,可以获得结构在不
      同飞行温度和时间下的承载能力。能够充分发挥材料在传热过程中的高温承载能力,降低结构防热质量。

    • 真空环境中多层隔热材料的隔热性能

      2012, 42(4).

      摘要 (1606) HTML (193) PDF 919.20 K (2529) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过对一典型多层隔热材料在真空环境下的系列隔热性能实验和分析,分析了多层隔热材料层
      间温度差(Δt)的分布趋势,揭示了多层隔热材料在不同层间隔热性能的优劣特性及其变化规律。实验结果证
      明:多层隔热材料的层间温度差(Δt)变化呈U 型分布趋势;外层隔热性能优于中间层的隔热性能,4 层以内18
      层以外层间气流状态接近分子流,隔热性能较好,温度差(Δt)大;中间各层气流处于非稳态,隔热性能稍差,温
      度差(Δt)小;靠近加热板一侧层间温度差小于低温一侧。

    • 超高温刚性隔热材料的制备及性能

      2012, 42(4).

      摘要 (1595) HTML (159) PDF 2.16 M (2158) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对新型航天飞行器高温隔热(约1 500℃) 的迫切需求,开展了超高温刚性隔热材料的制备和
      性能研究。采用陶瓷纤维和无机粘结剂,经过湿法抽滤成型、高温热处理等工艺制备了刚性隔热材料。对材料
      的微观结构、热物理和力学性能进行了表征、测试。结果表明:纤维有效粘结在一起;通过改变纤维和粘结剂的
      比例,可以调节材料性能;热导率、力学性能与密度近似呈直线关系。材料在1 500℃经1 h 处理后线收缩率<
      2%,密度为0. 3 ~0. 5 g/ cm3,热导率为0. 06 ~0. 09 W/ (m·K),压缩强度为0. 6 ~1. 2 MPa。

    • >测试分析
    • 复合材料推力室套筒高温工作状态地面模拟试验方法

      2012, 42(4).

      摘要 (1189) HTML (152) PDF 1.43 M (2004) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过惰性气体氛围模拟高空低密度氧含量,对飞行器末修系统复合材料推力室套筒高温下工作
      状态进行地面试验模拟,具体包括热-力顺序加载和热-力同时加载两种环境模拟试验方法。结果表明:地面
      试验达到了在不搭载高模试车的情况下对套筒承载能力和耐高温性能进行考核的目的,经飞行试验证实通过
      考核的套筒结构可以满足飞行工况使用要求。

    • 基于DSC 法的RTM 工艺用6421 双马树脂固化反应分析

      2012, 42(4).

      摘要 (1199) HTML (185) PDF 2.25 M (1920) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用DSC 方法分析了RTM 工艺用6421 双马树脂的固化反应,确定了固化度与温度和固化反应
      速率与时间之间的关系,基于Melak 方法分析了固化反应过程,通过数据拟合法得到了n 级固化模型、自催化
      模型及Kamal 模型方程中的各个参数值。根据相关系数R2 确定了适合的动力学模型。结果表明,6421 双马
      树脂的固化度—温度曲线呈现“S”型,固化反应速率随升温速率的增大而增大;树脂固化反应的表观活化能Ea
      为105. 611 kJ/ mol,其固化动力学模型符合Kamal 固化模型,模型方程对实验数据拟合结果良好。

    • 超声波喷水穿透法在先进复合材料检测中的应用

      2012, 42(4).

      摘要 (1500) HTML (168) PDF 2.44 M (2290) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍了超声波喷水穿透法的检测原理及自行研制的四轴自动超声波喷水穿透C 扫描检测系统。
      利用该检测系统对包括平板试样件,大厚度模压件,以及筒形结构件等先进复合材料进行超声波喷水穿透法检
      测,结果表明该方法对先进复合材料中存在的孔隙、裂纹、脱粘和分层等缺陷能有效检出。

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