防热复合材料的烧蚀机理与模型研究

烧蚀材料在高温环境中因物理、化学和力学因素造成质量损失 ,影响其性能。建立相应的热化学和热力学烧蚀模型 ,分析其传热特性和力学性能的演化规律 ,建立材料的热毁损判据 ,是复合材料防热结构设计所面临的重要问题。本文综述了近年来文献中对炭基复合材料烧蚀机理的研究 。

三维四向编织碳/环氧复合材料实验研究

讨论了三维四向编织碳／环氧复合材料力学性能研究的实验方法。通过实验得到了弹性常数及反映材料非线性行为的力学性能指标随编织角的变化规律，并分析讨论了编织参数对该类材料破坏模式的影响作用。

基于折射率变化的复合材料固化在线监测研究

先进复合材料的固化成型工艺十分复杂,目前在很大程度上仍依赖于经验工艺。为了实现复合材料固化工艺的透明化、科学化及智能化,提出了将光纤折射率传感器用于复合材料制造过程,研制了一种折射率光纤传感器,同时将光源、探测器、信号处理器等元器件集成化为一个便携式的光纤传感仪以利于生产现场使用。利用该传感器对常温固化树脂的固化过程进行了测量,将其与同等条件下迈克尔逊干涉仪对固化过程的监测结果进行了比较,二者具有良好的一致性。在实验室与生产现场两种条件下将光纤折射率传感器埋设于预浸料中对其固化工艺过程进行了监测。结果表明,该技术不仅可以用于新型树脂固化工艺制度的确定,也可用于复合材料固化工艺过程的在线监测。

PZT/PVDF压电复合材料的制备及其性能研究

用氧化物一步合成法制备了 PZT粉末 ,X射线衍射测试结果显示 ,它是 Zr/Ti为 5 2∶ 48的纯四方钙钛矿型结晶相 ,并用 SEM观察了 PZT粉末的形貌 ;用热分析仪测试了 PVDF的固化温度 ;在自制模具上采用模压 /烧结工艺获得了六种含 PZT不同体积含量的 PZT/PVDF复合材料 ;对其介电性和压电性的测试表明 ,随着 PZT体积含量的增加 ,电性能参数呈非线性增大 ,当 PZT的体积份数超过 70 %时 ,介电常数ε和压电常数 d33 值迅速增加 ,PZT体积份数达到 90 %时 ,其电性能参数与纯 PZT值接近 ,但此时复合材料的脆性较大 ,已没有实用价值。

TiC-TiB_2复合材料的研究进展

TiC-TiB_2复合陶瓷具有熔点高、硬度大、耐磨耐蚀、导电性好等优点,是目前正在开发并有广泛应用前景的新型复相陶瓷材料。简要综述了TiC-TiB_2复合材料的各种制备技术、组织、性能、机理等方面的研究现状,概述了它的主要应用价值以及将来的研究发展趋势。

C/C复合材料高温热物理性能实验研究

实验研究了烧蚀防热 C/ C复合材料从常温到高温的等效热膨胀系数、热扩散率、比热随温度的变化情况 ,并计算了材料不同温度下的热导率与抗热应力系数。结果表明 :材料的热膨胀系数很小 ,接近零膨胀。热扩散率随温度升高而下降 ,比热随温度升高近似比例增加 ,而热导率随温度的变化规律与热扩散率相似。材料的抗热应力系数随温度的升高变化不大 。

激光熔覆铜基自生复合材料设计及其涂层研究

为了提高铝合金的耐磨性 ,利用铜合金体系存在液相分离现象等冶金性质 ,在铝合金表面设计了自生铜基复合材料体系 ,并采用激光熔覆技术对其进行了验证和优化 .设计的较理想材料体系为Cu - 16Ni-6Fe - 8Co - 7Mo - 4Cr - 3Si,由其得到的激光熔覆复合材料中存在大量的自生硬质颗粒增强体 ,其熔覆涂层具有良好耐磨性 。

用数值模型研究复合材料固化过程规律

复合材料在固化过程中的内部历程很复杂 ,科学地设计操作工艺需研究过程机理。本文对复合材料的固化过程的机理进行了阐述和发展 ,并根据机理模型编制了电算程序 ,通过数值计算模拟热压条件下复合材料的固化变化过程 ,解释实验现象 ,设计出合理的操作工艺使产品的各项指标得以保证。

先进复合材料制造工艺成本估算模型研究现状

降低制造成本是复合材料推广使用的必经之路,建立成本估算模型是定量评价复合材料工艺成本的基础和降低复合材料工艺成本的重要技术手段。复合材料制造设计的核心就是针对特定产品选择最佳的材料和制造工艺,实现产品性能与成本的最佳平衡。而成本估算模型可以在工艺过程与成本之间建立定量关系,这是制造设计的关键组成部分。本文对国外先进复合材料制造成本估算模型研究的现状进行了总结和评述,给出了主要成本估算模型的类型、建模方法以及各自的特点及适用范围,提出了基于成本估算模型的工艺 性能 成本集成分析的未来研究方向。

碳/环氧复合材料孔隙问题研究进展

对碳／环氧复合材料热压罐成型工艺中孔隙形成机理、孔隙率对复合材料力学性能的影响以及 孔隙率检测方法的研究进行了总结和评述,并提出孔隙率的工艺控制方法及未来研究方向。

压电陶瓷/聚合物复合材料的制备工艺及其性能研究进展

本文首先介绍了压电材料的种类和基本性能，然后介绍了在不同的应用背景下压电陶瓷／聚合物复合材料的十种连通方式，综述了这类压电材料的制备工艺，较全面地总结了前人对这类压电材料的性能研究工作。

CF/PPEK、CF/PPES复合材料高温力学性能研究

采用预浸热压成型工艺制备碳纤维增强杂萘联苯聚醚酮(CF/PPEK)和碳纤维增强杂萘联苯聚醚砜(CF/PPES)单向复合材料试样,通过对试样在常温和高温条件下的力学性能测试与分析,研究了高性能热塑性复合材料在高温条件下力学性能及其强度和模量保留率的变化规律.实验表明,在250℃下其拉伸和弯曲强度及模量的保留率均在60%以上,仍具有极高的承载能力.利用Tr—n预测模型对这两种复合材料高温力学性能进行的预测结果与试验值基本吻合,从而验证了这个模型的可行性.

三维编织复合材料圆柱壳的稳定性研究

采用MSC/NASTRAN大型有限元分析软件对含有损伤的三维编织复合材料壳体进行了分析 ,重点对影响三维编织复合材料圆柱壳体结构稳定性的因素如编织角、损伤程度等进行了研究 ,给出了相应的数值计算结果 .结果表明 ,编织角、局部损伤。

碳毡/碳复合材料超高温力学性能实验研究

利用改进的快速通电加热测试技术，模拟碳毡／碳复合材料的超高温工作环境，对其高温下的拉伸、压缩力学性能进行了全面的测试，并计算了材料在不同温度下的抗热应力系数．结果表明，材料的模量和强度在一定范围内随温度的升高而增加．材料的拉伸性能ＸＹ向优于Ｚ向，而压缩性能Ｚ向优于ＸＹ向．材料的抗热震性能随温度升高变化平稳，ＸＹ向的抗热震性能优于Ｚ向．

非均匀复合材料中反平面裂纹的动态断裂力学研究

对于非均匀复合材料中多个裂纹的动态断裂力学问题，提出了一种分析方法，假设复合材料为正交各向异性并含有多个垂直于厚度方向的裂纹，材料参数沿厚度方向为变化的，沿该方向将复合材料划分为许多单层，假设单层材料参数为常数，应用柔度矩阵／刚度矩阵方法及Ｆｏｕｒｉｅｒ变换法，在Ｌａｐｌａｃｅ域内推导出了控制问题的奇异积分方程组，并用虚位移原理求解，给出了应力强度因子及能量释放率的表达式，然后利用Ｌａｐｌａｃｅ数值反演，得出了裂纹尖端的动态应力强度因子和能量释放率。作为算例，研究了带有两个裂纹的功能梯度结构，分析了材料参数的优化对降低应力强度因子的意义。

细编穿刺碳/碳复合材料等离子火炬高温烧蚀性能研究

采用等离子火炬作为高温热源,研究了细编穿刺碳/碳复合材料高温烧蚀性能。研究结果表明:随着烧蚀区域从火焰中心到边缘的变化,材料的烧蚀特性从中心区域的以热力学烧蚀为主向靠近边缘区域的以热化学烧蚀为主过渡;碳基体和碳纤维的抗热力学烧蚀性能相当,而抗热化学烧蚀和抗氧化性,碳纤维则明显优于碳基体。

单根光纤光栅监测复合材料固化工艺过程多目标参量技术的研究

采用单根布拉格光纤光栅传感器实现了对复合材料工艺过程不同阶段、不同目标的监测。在成型阶段监测树脂的温度(粘度)发展历程;在施加成型压力时监测树脂内部压力的变化;在固化与降温阶段监测复合材料层板内部的应力变化。试验结果表明,利用一根布拉格光纤光栅传感器同时实现对复合材料固化工艺全过程的主要控制参量的监测是完全可行的。

粘弹性复合材料力学性能的细观研究

利用细观力学的 Eshelby等效夹杂方法研究了复合材料的粘弹性问题。通过时间域内的 L aplace变换及对应性原理 ,将问题线性化 ,预报了颗粒增强复合材料的蠕变本构关系 ,给出了材料模量随时间、夹杂体积分数的变化规律 ,并与实验结果对照 。

TiC-TiB_2/Cu复合材料的抗热震及抗烧蚀行为研究

采用SHS/PHIP工艺制备了TiC-TiB_2/xCu复合材料,分析了材料的组成及显微结构,利用等离子火炬加热器考察了材料的抗热震及抗烧蚀性能。结果表明,随着金属Cu含量的增加,TiC-TiB_2/xCu复合材料的抗热震性增强,而抗烧蚀性能降低;在经过15s烧蚀后,材料的质量损失为1.7g,质量烧蚀率为0.11g/s。材料的抗烧蚀机理为耐高温、耐冲刷的高强度陶瓷骨架以及高温下挥发吸热的金属Cu粘接剂,二者的综合作用使材料具有抗烧蚀性。

混杂碳/碳复合材料超高温力学性能实验研究

利用快速通电加热测试技术,模拟混杂碳/碳复合材料的超高温工作环境,测试了材料不同温度下的拉伸、压缩力学性能,得到了材料的拉伸、压缩强度与模量随温度的变化规律,并给出了相应的拟合曲线。结果表明:材料的强度和模量在一定范围内随温度的升高而增加,在2000K～2400K之间达到最大值,当温度超过2700K后迅速下降。材料轴向的拉伸、压缩性能随温度的变化较横向缓慢,强度的变化范围较模量的小。