低表面能氟碳聚合物涂层真空热循环及防爬移特性研究

低表面能氟碳聚合物涂层是一种抑制空间用油脂润滑剂爬移流失的关键材料,该材料的应用可为空间油脂润滑活动机构实现长寿命、高可靠运行提供技术保障。采用水接触角测试仪、X射线荧光能谱仪、光学显微镜等对自研的氟碳聚合物涂层进行了真空热循环前后的接触角、表面能变化以及对多烷基环戊烷(MACs)润滑油防爬移特性的研究。结果表明,9Cr18不锈钢、2A12铝合金和TC4钛合金三种不同金属基体表面涂覆聚合物涂层后的表面能分别为8.797 mN/m、9.083 mN/m和9.203 mN/m;在温度−45~+90℃下,经过30天、60次真空热循环后,涂层的表面能分别为8.915 mN/m、9.209 mN/m和9.266 mN/m,仍然较低。涂层与MACs润滑油之间存在明显界面,涂层上距离润滑油200μm界面处的XPS分析未发现MACs润滑油的特征峰,表明没有润滑油爬移扩散至涂层处,低表面能氟碳聚合物涂层对MACs润滑油能够起到有效的“防爬移”作用。

真空热循环对单向M40J/5228A复合材料质损率和线膨胀系数的影响

对单向M40J/5228A复合材料进行了真空热循环试验(93～413K,10-5Pa)。分别测试了经不同次数真空热循环后材料的质损率及线膨胀系数。通过所建二维细观损伤模型分析了真空热循环次数对材料线膨胀系数曲线影响的原因。试验结果表明,随真空热循环次数的增加,质损率增大,并经约48次真空热循环后趋于平缓;横向线膨胀系数随温度升高而线性增大,真空热循环次数对其没有影响;纵向线膨胀系数在原始状态时随温度升高而线性减小,经113次真空热循环后表现出先下降后上升的非线性特征,真空热循环次数对纵向线膨胀系数的影响,与界面脱粘程度和残余应力的消除密切相关。

HT280双马来酰亚胺树脂真空热循环下的蠕变行为

对HT280双马来酰亚胺树脂进行真空热循环处理,分别测试了真空热循环前后树脂的质损率、红外光谱、动态力学性能和蠕变性能。结果表明,随着真空热循环次数的增加,树脂的质损率先迅速升高后趋于平缓。红外光谱基本无变化。动态力学热分析(DMA)表明真空热循环初期树脂发生了后固化,循环次数超过101次后出现了明显的物理热老化。随循环次数的增加,蠕变性能的变化可以归因于真空析气、后固化和物理热老化的综合作用。采用时间硬化模型和Kelvin模型对真空热循环处理前后试样的蠕变行为进行了分析,发现时间硬化模型能有效地描述HT280双马来酰亚胺树脂的蠕变行为。

真空热循环对M40J/环氧复合材料力学性能的影响

分别测量了经不同次数单向真空热循环试验(93～413 K,10^(-5)Pa)后M40J/5228A复合材料的拉伸强度、弯曲强度和层剪强度,研究了真空热循环对M40J/环氧复合材料力学性能的影响。结果表明,随着真空热循环次数的增加,90°和0°拉伸强度下降,并分别于48次和40次真空热循环后趋于平缓。弯曲强度随着真空热循环次数的增加表现出先上升后下降再趋于平缓的特征,而层剪强度变化不大。90°和0°拉伸强度的变化与界面脱粘程度密切相关。弯曲强度变化主要反映真空热循环时树脂基体后续固化效应的影响。层剪强度变化是界面脱粘与树脂基体后续固化两种因素综合作用的结果。

真空热循环作用下LF6合金焊接接头的拉伸性能和微观组织

采用精密多功能低温静载材料实验机、热循环试验装置、透射电镜和扫描电镜 ,系统研究了真空热循环条件下LF6合金焊接接头的拉伸性能和微观组织 ,分析讨论了真空热循环对LF6合金焊接接头的影响规律。研究结果表明 ,在循环 30 0周次范围内 ,真空热循环可改善LF6合金焊接接头的拉伸性能 ,使其强度和塑性均得到提高。热循环对焊接接头拉伸性能具有影响 ,并同循环次数有关。初始循环时 ,由于位错不断增殖 ,使得LF6合金焊接接头的强度和塑性增加较快 ;经热循环 70周次后 ,接头的强度和塑性均达到最高值 ;循环次数继续增加 ,强度和塑性开始下降 ,这可能与晶内位错密度降低、晶界处形成位错墙有关。

真空热循环对空间级缩合型硅橡胶拉伸性能的影响

对空间级缩合型硅橡胶 KH- X- B进行了真空热循环试验 (12 3～ 4 0 3K,10 - 5Pa)。测试了热循环前后材料的质损率、拉伸性能、热膨胀性能 ,讨论了循环过程中的应变滞后效应和附加残余应变以及它们对材料的强化作用。结果表明 ,材料质损率随循环次数增加而提高后趋于平缓 ;室温及高温拉伸强度随循环次数的增加是先增强而后下降 ;循环过程中发生应变滞后现象 ,且第一次循环后产生附加残余应变 ,2 0 6次循环后残余应变消失 ,材料强化 ,4 0 0次循环后重新产生残余应变 ,材料强度下降。

真空热循环与质子辐照顺次作用对甲基硅橡胶性能的影响

利用空间环境地面模拟设备对甲基硅橡胶依次进行了真空热循环和质子辐照实验,讨论了真空热循环和质子辐照的顺次作用对甲基硅橡胶表面形态、拉伸强度、热膨胀系数、质量损失率和体积电阻率的影响,用傅里叶变换红外光谱仪研究了甲基硅橡胶微观结构的变化。结果表明,在真空热循环和质子辐照的顺次作用下,甲基硅橡胶表面出现老化裂纹,其拉伸强度和体积电阻率下降,热膨胀系数和质量损失率增加,但均不具有相加性,并且甲基硅橡胶发生了降解反应。

太阳能电池胶接结构在真空热循环下粘接性能研究

利用模拟空间热循环温度场设备对太阳能电池中石英玻璃盖片 /硅橡胶粘合剂 /硅晶片胶接结构进行了真空热循环试验 ( 12 3～ 4 0 3K ,10 -5Pa)。测试了热循环前后胶接试样的拉伸剪切性能、质损率和表面残余应力 ,观察了拉伸剪切断口形貌。结果表明 ,胶接试样室温拉伸剪切强度随热循环次数的增加而增强后下降 ,相应的断口破坏类型由混合型破坏转变为内聚破坏 ,最后为界面破坏 ,且胶接结构表面残余应力的变化为

真空热循环对T700/3234复合材料疲劳性能的影响

以T700/3234复合材料和3234树脂为研究对象,对其进行了真空热循环试验,并分别测试了质损率和复合材料的疲劳性能。研究结果表明,随真空热循环次数的增加,T700/3234复合材料与3234树脂基体的质损率均呈现先迅速增加后趋于平稳的规律。真空热循环处理后的复合材料发生界面脱粘,导致复合材料的抗疲劳性能明显降低。

真空热循环对环氧结构胶粘剂拉伸剪切性能的影响

本文利用空间环境效应地面模拟设备对环氧结构胶粘剂进行了真空热循环试验。采用MTS-810型材料试验机和扫描电子显微镜,研究了真空热循环下环氧结构胶粘剂拉伸剪切强度、延伸率和微观结构等变化规律。结果表明,随着热循环次数的增加,环氧结构胶粘剂的拉伸剪切强度呈先增强而后减弱的趋势。当热循环次数达到150次时,拉伸剪切强度达到最大值,比真空热循环前增加了16%。

单向M40J/5228A复合材料在真空热循环作用下诱发热应力的数值模拟

对单向M40 J/5228A复合材料进行了真空热循环试验（93-413K,10^-5Pa）,利用MSC.Marc2001有限元分析软件对复合材料内的交变热应力分布进行了数值模拟。结果表明,真空热循环导致的累积残余热应力会引起复合材料出现局部脱粘,并且使复合材料界面层附近出现应力集中。

T300/环氧树脂复合材料在真空热循环条件下的热变形试验研究

通过T300/环氧树脂平纹机织复合材料在真空热循环条件下的表面应变测量,分析其热变形和细观结构变化。研究表明,T300/环氧树脂复合材料上不同位置的热变形存在较大差异;复合材料的热膨胀是由各组分的热膨胀和界面应力共同控制,其中界面应力包括热循环引起的界面热应力和复合材料固化过程中产生的热残余应力;在低温阶段(约-80℃以下),T300/环氧树脂复合材料的内部结构出现变化,发生了部分界面脱粘,界面处形成微裂纹以及碳纤维束的相对运动,从而松弛了内部热应力,使其分布更均匀,减小了对树脂基体的热弹性变形的阻碍作用,提高了材料的结构热稳定性。

真空热循环对T700/5224复合材料力学性能的影响

为了揭示T700/5224复合材料在真空热循环作用下的力学性能演化规律,本文在10-5Pa,-140～140℃条件下,对T700/5224复合材料的质损率和力学性能进行了表征,并采用SEM分析方法对试样表面形貌、断口特征及表层化学结构进行了研究。研究结果表明,随真空热循环次数的增加,T700/5224复合材料的质损率升高,经29次真空热循环后上升幅度降低,而经157次真空热循环后趋于平缓。随着真空热循环次数的增加,T700/5224复合材料90°拉伸强度首先降低,48次热循环后开始升高,198次热循环后趋于平缓;弯曲强度在48次真空热循环前变化不明显,48次真空热循环后开始上升,95次真空热循环后开始降低,经198次真空热循环后趋于平缓;层剪强度变化不明显。

真空热循环对碳/双马来酰亚胺复合材料低速冲击性能的影响

对T700/HT280复合材料进行真空热循环处理(-140~180℃,10-3 Pa),分别测试真空热循环处理前后复合材料的质损率、动态力学性能和低速冲击性能。采用宏观目视、超声C扫描和有限元分析对低速冲击损伤状况进行分析、表征和模拟。结果表明,随真空热循环次数的增加,由于发生析气效应,T700/HT280复合材料及基体树脂的质损率先急剧升高然后趋于平缓。经历真空热循环处理后T700/HT280复合材料出现了一定程度的后固化、热老化和局部界面脱粘。低冲击能时主要损伤模式为基体树脂受到压缩,高冲击能时主要损伤模式转化为基体开裂、复合材料分层。有限元模拟结果与实验结果吻合。随冲击能量的增大,复合材料吸收能增加。冲击能量为30~40 J条件下,吸收能可以有效地表征出真空热循环对复合材料的环境损伤效应。

典型环境因素对聚合物基复合材料力学行为影响的研究现状与进展

随着聚合物基复合材料在飞行器结构中的大量应用,复合材料的力学行为演变规律及损伤失效问题越来越受到人们的高度关注。环境损伤效应作为材料在服役过程中不可避免的问题,使深入研究环境因素对复合材料力学行为的影响具有重要的理论与工程价值。文中对近年来不同环境因素对聚合物基复合材料力学行为的影响进行了综述,重点探讨了在高温、湿热、真空热循环条件下,聚合物基复合材料力学行为的研究结果与状况,以期为聚合物基复合材料在新型飞行器上的应用提供有益的参考。

空间环境下碳纤维/双马树脂基复合材料的性能演化及损伤机理

目的基于碳纤维/双马树脂基(CF/BMI)复合材料在航天结构材料中广泛的应用前景,研究其性能演化及损伤机理,为评估与预测其在空间环境下的服役性能及寿命提供理论依据。方法利用地面试验装置模拟不同的空间环境因素包括真空热循环、质子辐照和电子辐照,利用动态力学分析(DMA)、热重分析(TGA)、X射线光电子能谱(XPS)、热膨胀分析、原子力显微镜(AFM)和力学性能测试等手段系统地研究CF/BMI复合材料在空间环境下的性能变化及损伤行为。结果真空热循环能够引发复合材料产生脱气行为与界面脱粘效应,使其横向拉伸强度退化,弯曲强度和层间剪切强度受到热循环初期固化交联作用的影响,呈现先升高后降低的变化趋势。质子辐照导致材料表面层化学键断裂及碳化,使力学性能及热性能受到一定程度的损伤。电子辐照能够引发辐照交联和辐照降解作用,在较高束流量辐照下降解作用占据主导地位成为复合材料力、热性能退化的决定性因素。结论预期研究成果为CF/BMI复合材料在空间环境下的服役性能及寿命的评估与预测提供了必要的理论依据。

空间环境与碳/环氧复合材料交互作用的研究现状

随着航天技术的迅速发展,要求航天器长寿命、高可靠性、高精度和多用途,这对航天器所用材料的性能提出了越来越高的要求。碳/环氧复合材料不仅具有密度小、比强度和比刚度高等特点,而且在真空条件下质损率低,热膨胀系数小,在航天领域得到了越来越广泛的应用。在大多数的空间环境因素的长期作用下,碳/环氧复合材料的各项性能将发生变化,进而会对航天器在轨服役的可靠性及寿命产生影响。

空间级加成型硅橡胶的拉伸性能

对空间级加成型硅橡胶(KH-S-A)进行了真空热循环试验(123～403K,10-5Pa)。结果表明,试样质量损失率随热循环次数增加而提高,随后趋与平缓;在室温及高温条件下,试样拉伸强度随循环次数的增加开始增强而后下降;热循环过程中发生应变滞后现象,第1次循环后产生附加残余应变,260次循环后残余应变消失,400次循环后重新产生残余应变同时拉伸强度下降。

空间环境对LF6铝合金焊接接头性能的影响

采用真空热循环试验装置 ,模拟近地轨道空间环境 ,研究了LF6铝合金焊接接头拉伸性能和微观组织 ,分析讨论了真空热循环对焊接接头的影响规律。结果表明 :焊接接头强度和塑性变化呈现峰值规律 ,在循环 75次左右 ,达到最大值 ;

在轨温度环境对J-47C胶黏剂粘接性能的影响

为考察在轨温度环境对J-47C结构胶黏剂粘接性能的影响,利用动态热机械分析和热重分析方法,对其Tg、热分解温度进行了测试,掌握了胶黏剂的耐热指标。通过不同温度下力学性能测试,温度冲击及真空热循环试验研究了卫星特殊的温度环境对胶黏剂性能的影响。结果表明,J-47C胶黏剂在高温以及真空热循环和温度冲击后其仍具有较高的力学强度保持率,满足卫星的温度环境对胶黏剂性能的需求。