航空复合材料螺旋桨叶片制造工艺研究进展

螺旋桨推进方式在航空领域占有重要地位。复合材料具有高比强度、高比模量、高阻尼、可设计性等特性,复合材料螺旋桨叶片能够提升螺旋桨减重效率、推进效率、耐蚀性、降噪等方面性能,已成为大势所趋。本文对国内外航空复合材料螺旋桨叶片的研究成果进行回顾和总结,基于传统飞机螺旋桨叶片和旋翼桨叶,对航空螺旋桨叶片材料体系、结构设计和制造工艺进行分类阐述,重点总结复合材料螺旋桨制造工艺中的关键技术问题,概述桨叶制造工艺方面的仿真模拟研究,最后从健全材料体系、优化结构设计、深入工艺研究和加强数值模拟技术的工程化应用几个方面提出了国产化复合材料航空螺旋桨的未来发展方向。

缝合／RTM复合材料层合板的力学性能研究

分别采用高强玻璃纱、Keylar-29纤维和T300 3K纤维为缝合线对玻璃纤维方格布进行缝合,研究了缝合/RTM复合材料层合板的面内拉伸性能和层间剪切性能。研究结果表明,与未缝合复合材料层合板相比,缝合复合材料层合板面内拉伸性能有所降低(碳纤维缝合复合材料除外),在给定缝合密度下最大降幅为14%;缝合复合材料层合板的层间剪切性能较未缝合层合板都有不同程度的提高,在给定缝合密度下最大达到了40%,缝合可显著提高复合材料层合板的层间性能。

苯并噁嗪树脂流变特性及工艺窗口预报研究

苯并噁嗪树脂是一种适宜RTM工艺的新型耐烧蚀开环聚合酚醛树脂,本工作对该树脂的流变特性进行研究。在粘度实验和DSC热分析实验的基础上,依据双阿累尼乌斯方程建立了与实验数据较为吻合的化学流变模型。模型可揭示树脂在不同工艺条件下的粘度变化规律,定量预报树脂的低粘度平台工艺窗口,为该树脂RTM工艺窗口的确定以及RTM工艺参数优化提供了的科学依据。

石英纤维增强苯并噁嗪树脂复合材料研究

对苯并噁嗪树脂应用于RTM工艺制备石英纤维增强复合材料进行了研究。系统考察了该树脂的工艺性能及力学性能，制备并测试了石英，苯并噁嗪复合材料的力学性能及耐烧蚀性能，并将相关性能与钡酚醛与石英／钡酚醛进行了比较。结果表明，在85℃-145℃温度区间内苯并噁嗪树脂粘度保持在800mPa·s以下，树脂具有较宽的低粘度温度平台和较长的低粘度保持时间。力学性能及耐烧蚀性能研究表明，石英／苯并噁嗪复合材料的层间剪切强达到了61．5MPa，拉伸强度和弯曲强度显著优于石英，钡酚醛复合材料，质量烧蚀率和线烧蚀率分别为0．0510g·s^-1和0．032mm·s^-1。石英／苯并噁嗪复合材料是一种可采用RTM工艺制备的耐烧蚀材料。

E-44环氧树脂体系流变特性研究

以GA327改性芳胺为固化剂，对应用于RTM工艺的E-44环氧树脂体系的流变特性进行了研究。在黏度实验和DSC热分析实验的基础上，依据双阿累尼乌斯方程建立了与实验数据较为吻合的流变模型。结果表明：E-44／GA327体系在60～85℃内黏度低于800mPa·S，且低黏度保持时间大于20min，在75～85℃内黏度低于300mPa·S的时间可达10min。所得到的模型可揭示树脂在不同工艺条件下的黏度变化规律，定量预报树脂的低黏度平台工艺窗口，为该树脂RTM工艺窗口的确定以及RTM工艺参数优化提供科学依据。

硅橡胶在聚合物基复合材料成型中的应用

硅橡胶材料是一种优良的模具材料,它不仅具有优异的仿真性、脱模性,而且收缩率低、加工成型方便、耐热老化性能较好,同时硅橡胶还具有在很宽的温度范围内长时间保持弹性的特点,这使得其作为热膨胀模在聚合物基复合材料成型中得到了广泛应用。综合介绍了硅橡胶在聚合物基复合材料成型中的应用,系统阐述其在成型工艺中的应用研究现状,并展望了其今后的发展方向。

RTM成型石英/苯并噁嗪复合材料的孔隙率研究

采用RTM工艺制备石英/苯并噁嗪复合材料,研究了主要工艺参数对其孔隙率的影响,并和石英/钡酚醛复合材料进行了对比。结果表明,较之纯低压或纯高压的注射方式,先低压后高压的注射方式可显著降低孔隙率;注射温度对孔隙率有一定影响,较佳的注射温度应是树脂黏度达到100～500mPa.s时的温度;孔隙率随着纤维体积含量的增加而减小,而制件厚度对其影响不大。在给定的先1atm后4.5atm的注射压力,50%纤维体积含量,6mm制件厚度,钡酚醛和苯并噁嗪注射温度分别为62℃和96℃的条件下,石英/苯并噁嗪复合材料的孔隙率仅为0.32%,明显低于石英/钡酚醛的3.49%。

硅橡胶气囊辅助RTM工艺成型复合材料裙段研究

VARTM工艺成型的固体火箭发动机壳体复合材料连接裙段构件纤维体积含量较低,复合材料力学性能不佳。本文分别采用VARTM和硅橡胶气囊辅助RTM工艺来成型此裙段构件,进行了玻璃钢件的制备与考核。研究结果表明,硅橡胶气囊辅助RTM工艺成型的裙段性能较VARTM工艺成型的裙段有明显的提高,复合材料纤维体积含量达到了61%,拉伸强度和和弯曲强度分别比VARTM工艺制备的同种复合材料提高了29%和27%,成型裙段构件的整体轴压承载性能也相应地提高了30%以上。

RTM工艺用双酚F型环氧树脂体系研究

本文选用二乙烯三胺和二乙氨基丙胺作固化剂,系统地研究了用于RTM工艺的低粘度双酚F型环氧常温固化体系的工艺特性及力学性能。研究结果表明,用二乙烯三胺固化双酚F型环氧时,其固化物力学性能优异,但适用期较短;用二乙氨基丙胺部分替代二乙烯三胺,得到了适用期为36m in的树脂体系(二乙烯三胺用量2phr、二乙氨基丙胺用量4phr),其树脂固化物拉伸强度为66.8MPa,弯曲强度为102.0MPa。用所确定的树脂体系制得的碳纤维复合材料综合力学性能优良,树脂与碳纤维界面粘结良好,将其应用于RTM成型某型号舱段的制备,制品综合性能优良。

酚醛型氰酸酯树脂的固化反应动力学

采用非等温差示扫描量热(DSC)方法对酚醛型氰酸酯树脂的固化反应动力学进行了研究。分别通过Ozawa-Flynn-Wall法和Kissiger-Akahira-Sunose法求取了活化能,通过Malek法确定了固化反应机理函数,求解了固化反应动力学参数,得到了固化反应动力学方程为dα/dt=865597exp(-78725/RT)α0.001(1-α)2.289。结果表明,采用Malek法判别固化反应机理符合两参数自催化模型,实验得到的DSC曲线与模型计算所得到的曲线吻合得较好,所确定的模型在3K/min～15K/min的升温速率下能较好地描述酚醛型氰酸酯树脂的固化反应过程,为工艺参数的选择和工艺窗口的优化提供了理论依据。

用于CIRTM工艺的环氧树脂酚醛树脂的固化工艺研究

采用动态差示扫描量热(DSC)法,研究了用于CIRTM工艺的E-44/GA327(DDM改性芳胺)环氧体系和苯并噁嗪酚醛树脂的固化过程,以及升温速率对固化体系DSC曲线的影响,并采用最佳固化温度外推法确定了两种树脂的最佳共固化制度。结果表明,苯并噁嗪固化反应表观活化能Ea为70.35kJ/mol,表观指前因子A为1.27×107s-1,反应级数n为0.897;E-44/GA327体系固化反应表观活化能Ea为44.04kJ/mol,表观指前因子A为1.78×104s-1,反应级数n为0.884。两种树脂的最佳共固化制度为140℃/240min+180℃/240min,按所确定的共注射树脂的固化工艺制备了浇铸体,苯并噁嗪和E-44/GA327的固化度分别达到了96.7%和98.3%,固化物力学性能良好,验证了固化工艺的合理性。

复合材料井盖的现状与发展趋势

本文介绍了复合材料井盖的现状 ,分析比较了三种复合材料井盖 (钢纤维混凝土井盖、再生树脂复合材料井盖和FRP井盖 )的优劣 ,并展望了复合材料井盖的发展趋势。

用于RTM工艺的软模材料的热膨胀性能

建立了用于RTM工艺的软模材料的热膨胀—温度特性的测试方法,得到了软模材料的热膨胀参数。研究结果表明,和聚氨酯泡沫及R311硅橡胶相比,COCA31-11硅橡胶随温度上升能产生较大的膨胀力,因此初步确定COCA31-11为本文研究工作的软模材料,其在室温至180℃范围内线胀系数为2.65×10-4/℃、体积膨胀系数为8.26×10-4/℃,在室温至80℃范围内两个方向受约束时第三个方向上的表观线膨胀系数为6.78×10-4/℃、体积弹性模量为510MPa。

共注射RTM成型一体化复合材料的热传导分析

依据已制备的碳环氧/泡沫/碳酚醛一体化复合材料结构,通过合理简化,建立了一体化复合材料结构热传导有限元模型。计算了指定热载荷条件下一体化复合材料结构内部温度分布,讨论了防热层厚度、隔热层厚度、隔热层热导率对一体化复合材料温度分布的影响。选用气凝胶复合材料为夹芯材料,计算得到了满足指定热载荷条件的隔热层的最小厚度,为以气凝胶复合材料为夹芯材料一体化复合材料热设计提供了依据。

用于共注射RTM工艺的环氧树脂和酚醛树脂的工艺特性

研究了用于共注射RTM工艺制备承载／隔热／防热一体化复合材料的酚醛树脂和环氧树脂的工艺特性。以苯并嗯嗪为防热层的酚醛树脂基体，研究得到了满足共注射工艺条件的环氧树脂体系并确定了共注射的工艺窗口。研究结果表明，以E44为基体树脂、以GA327改性芳胺为固化剂所构成的环氧树脂体系可作为承载层的基体树脂和苯并嗯嗪树脂进行共注射，其其注射的工艺窗口温度为85～90℃，在此温度范围内，环氧树脂体系和低粘度保持时间大于加min，满足了共注射RTM成型一体化复合材料的基本工艺要求。

用于RTM工艺的软模材料的工艺性能

本文对COCA31—11有机硅橡胶模具的硅橡胶的粘温特性、试件基本力学性能及软模试用效果等工艺性能进行了研究；研究结果表明，硅橡胶的浇铸温度在25℃～30℃之间可以满足浇铸成型工艺窗口要求，当硅橡胶硫化工艺为：30℃硫化24h、90℃后硫化1h时可以保证软模具有良好的力学性能；用浇铸成型的硅橡胶软模进行碳纤维复合材料构件的试制，软模和产品外形完整、尺寸准确，证明了COCA31—11硅橡胶可以作为软模辅助RTM工艺中软模材料使用。

论肢体语言在高校工科课堂教学中的应用

在课堂教学中,肢体语言作为无声语言的一种表达形式,它可以有效地调动学生的学习积极性,增强记忆能力、思维能力、想象能力,提高学生的学习效果和老师的授课质量。在高校工科课堂教学中,由于课程内容较为抽象、复杂、枯燥,在理解上也存在一定的困难,这就容易造成学生精心不集中甚至对学习产生厌烦心理。教师在课堂中适当运用肢体语言,就可以把课讲得有声有色,吸引学生的注意力,加深对所学知识的理解和认识,取得理想的教学效果。

“物理化学”课程中融入唯物辩证法原理的教学实践

唯物辩证法是马克思主义哲学的核心组成部分,“物理化学”的基本概念、定律及其内在机理等,都蕴含着丰富的辩证唯物主义思想。“物理化学”是化学、材料和生物等专业的学科基础课程,应用唯物辩证法基本原理开展“物理化学”教学的探索与实践,挖掘唯物辩证法与课程内容之间的融入点,可以让学生熟练掌握物理化学基本知识体系和内在规律,养成良好的科学思维习惯,同时培塑学生的世界观和方法论,实现知识传授与价值引领的同向而行。

基于项目教学法的《复合材料成型综合设计》课程总体设计

为了培养学员设计和制备复合材料的综合应用能力、充分调动学员参与课程设计的积极性和主观能动性、全面提升"复合材料成型(课程综合设计)"的教学质量,采用项目教学法来对本课程进行教学改革和实践。在项目选题、团队协作、讲授模式、设计实践、效果评估等要素的分析基础上,以项目需求为牵引,对课程教学实施总体方案进行设计,并确定了基于项目教学法的"复合材料成型(课程综合设计)"课程总体技术路线,为项目教学法的教学组织和实施奠定基础。

对立统一规律在物理化学课程教学中的应用

应用唯物辩证法基本原理开展物理化学教学,既有利于培塑学生的世界观和方法论,又有助于培养熟练掌握物理化学基本知识体系和内在规律的高素质专业人才。该文论述对立统一定律在物理化学中的应用,着重探讨融入对立统一规律的切入点,以唯物辩证法的视角来讲解物理化学知识点,强化学生辩证思维,实现知识传授与价值观培塑的同频共振。