“专题:航空复合材料技术” 栏目所有文章列表

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  • 专题:航空复合材料技术
    赵春玲,杨金华,李维,陈芝来,张鑫,袁世峰,李璞,焦健
    科技导报. 2023, 41(9): 27-35. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2023.09.003
    随着航空航天领域对长时抗氧化及可重复使用高温材料提出日益迫切的需求,SiC/SiC复合材料正成为当前的研究热点。总结了近年来SiC/SiC复合材料疲劳及蠕变性能方面的研究进展,综合分析了温度、载荷、频率及燃气环境对疲劳性能的影响,以及纤维类型、温度与载荷、频率和基体类型等对蠕变性能的影响。
  • 专题:航空复合材料技术
    焦健,姜卓钰,高晔,周怡然,王嘉琪
    科技导报. 2023, 41(9): 36-42. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2023.09.004
    采用先驱体浸渍裂解(PIP)工艺制备了不同尺寸的 SiCf/SiC 复合材料,对复合材料的物理性能及水淬性能进行研究,并通过 ABAQUS有限元模拟对水淬过程进行分析。结果表明,正交铺层的SiCf/SiC复合材料的弯曲强度为553 MPa,层间拉伸强度为19.2 MPa。采用该复合材料进行水淬实验时,3次循环后出现明显裂纹,随着水淬次数的增加,裂纹发生扩展。样品尺寸增加时,S8和S12在水淬过程中均出现纵向基体裂纹,其中S12样品一端的5/6层出现沿纤维0°方向开裂的现象,因此S12在水淬过程中表现出更为复杂的开裂模式。通过有限元分析发现,水淬过程中,S4和 S8样品 6/7层裂纹出现了先开裂后闭合的趋势,这可能是该样品中主裂纹扩展“挤占”次裂纹空间所致。通过对样品在水淬过程中的应力计算,发现样品尺寸增大时,由于温度梯度引起的热应力增加,S8和 S12样中的应力接近 40 MPa,因此出现了基体开裂现象。
  • 专题:航空复合材料技术
    邹齐,王乐天,李军,张代军,陈祥宝,刘燕峰
    科技导报. 2023, 41(9): 43-50. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2023.09.005

    传统的液态成型双马来酰亚胺树脂(BMI)较低的韧性阻碍了其在航空航天领域的应用。通过在液态成型双马树脂网络中引入核壳粒子,利用核壳粒子具备独特的双层结构增韧改性双马树脂。采用扫描电子显微镜(SEM)对不同含量核壳粒子改性液态成型双马树脂体系断面形貌进行研究,SEM结果表明,改性的液态成型双马树脂固化物断裂表面的裂纹扩展明显受阻,显示韧性断裂形貌。研究了不同含量核壳粒子对液态成型双马树脂体系性能的影响,优选出最佳的核壳粒子含量。研究表明,改性固化物表现出优异的机械性能:拉伸强度108.8 MPa,提高了13.1%;断裂伸长率3.12%,提高了16.8%;弯曲强度190 MPa,提高了12.4%;KIC达到 2.83 MPa/m1/2,提高了 20.9%;GIc达到 1619 J/m2,提高了 54.6%;并且保持改性前树脂热性能及热失重性能,玻璃化转变温度Tg为292.3℃,5%热失重温度为401.0℃。

  • 专题:航空复合材料技术
    叶璐,邹齐,张代军,李军,陈祥宝
    科技导报. 2023, 41(9): 51-57. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2023.09.006
    为探索碳纳米管膜用于树脂基复合材料电热固化成型的工艺适用范围和应用前景,以 CCF800H/EC120A 碳纤维增强环氧预浸料为研究对象,用柔性碳纳米管膜对其电热固化处理。为优化电热固化工艺,对比了真空电热固化和模压电热固化对复合材料内部质量、玻璃化转变温度、力学性能及微观形貌的影响,以考察真空度和外压在电热固化过程中的作用。研究结果表明,碳纳米管膜可实现快速、均匀的加热;与模压电热固化相比,碳纳米管膜真空电热固化工艺所得复材板的内部质量好,玻璃化转变温度高,力学性能更优异,表明在该预浸料的电热固化过程中,真空度比外压对复材板成型质量和性能控制的作用更显著;与传统烘箱固化方式相比,真空电热固化复材板的弯曲强度保持率为 90%,弯曲模量相当,层剪性能差距较小。
  • 专题:航空复合材料技术
    乔海涛,梁滨,李喜民,陈舸,张立国
    科技导报. 2023, 41(9): 58-66. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2023.09.007
    通过动态差示扫描量热分析(DSC)研究了一种高温固化发泡胶的固化工艺和固化动力学。在DSC测试中设定升温速率β为1、2.718、7.389和20 K·min-1,则lnβ等于或近似为0、1、2、3,结合相应的 DSC曲线的峰值温度 Tp,可以简便地确定固化工艺参数并更快速地估算活化能。结合关于热固化、热分解及部分高分子材料结晶的文献数据,进一步证实了 Tp与lnβ往往存在线性关系。利用上述线性关系所获得的相关温度特性关系,可以快速求解动力学数据。
  • 专题:航空复合材料技术
    张琴,王雅娜,杨洋,何玉怀,陈新文
    科技导报. 2023, 41(9): 67-74. https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2023.09.008
    随着复合材料在主承力结构上的应用,复合材料修理技术已经成为复合材料服役周期内的重要一环,其中利用金属的铆接修补方法在快速修补技术中具有重要应用。采用中心挖跑道形孔法模拟碳纤维复合材料损伤,分别使用不锈钢板与钛合金板对复合材料损伤件进行铆钉修补,对损伤件和两种修补件进行轴向拉伸试验,并采用应变计监测复合材料孔边及金属板中心应变。试验结果表明:采用不锈钢和钛合金与复合材料损伤件以铆接方式得到的修补件可承受的最大载荷相同,与未修补的相比提升了65.2%,说明对复合材料损伤板使用金属材料铆接修补具有一定补强效果,并且与使用不锈钢和钛合金材料进行修补的效果相当;在修补件拉伸过程中,碳纤维复合材料先于修补用金属材料失效;2种金属铆接修补件的破坏应变比无修补的损伤件的破坏应变略有增加但影响不大。