三维编织异型碳纤维预制体的研究

新一代武器装备的快速发展和战略技术指标的不断提高,迫切需要在高性能纤维增强复合材料生产工艺和制备技术方面加速攻关突破。三维编织碳纤维预制体由于其可设计性强,特殊的耐腐蚀性能,耐疲劳性好等优点,在各种武器装备的轻量化、小型化和高性能化上起到了至关重要的作用。以三维编织异型碳纤维预制体为对象,研究数字模拟三维编织动程,分析分散减纱工艺及不等层设计工艺原理,为三维编织异型碳纤维预制体的净近成型的实现作理论参考。

异形工字构件三维编织整体成型技术研究

采用三维编织技术,通过组织结构设计、挂纱工装设计及交接位置设计,实现了异形工字构件预制体的整体编织成型,重点解决了异形工字构件复合材料交接位置力学性能差的问题,并分析了三维编织整体成型异形工字构件预制体的性能优势和应用方向。研究表明,采用该编织技术制备的异形工字构件预制体整体结构稳定且力学性能优异。

1K碳纤维织物织造关键技术及质量控制

探讨1K碳纤维织物织造的关键技术。根据三种1K碳纤维的特点,采用不同上浆工艺和织造工艺,分别对三种1K碳纤维进行织造,得到符合要求的1K碳纤维织物。最后,对三种1K碳纤维织物进行测试。结果表明,三种1K碳纤维织物均符合要求。日本1K碳纤维织物经上浆前处理后的织造性能稳定,产品一致性好。国产1K碳纤维织物及不进行上浆前处理工艺的织造还处于小批量试验阶段,在织造中出现的碳纤维起毛、开口不清等问题还需进一步解决。

废弃棉纺织品增强复合材料研究进展

以废弃的棉纺织品为原料,通过物理或者化学的方式将其制成符合固化工艺的增强体,满足环境、资源可持续发展的需要,而废弃棉纺织品增强复合材料的力学性能受增强体形式、界面层的结合强度、基体的性能的影响。从得到增强体的方式、界面层处理、基体的类型三个方面综述了用于制造废弃棉纺织品增强复合材料的研究进展。

碳化硅纤维2.5D增强预制体的研究

碳化硅纤维增强碳化硅基体(SiC/SiC)复合材料其优异特性是航空发动机热端高温部件的理想材料。作为SiC/SiC复合材料的增强相,SiC纤维预制体的设计与织造决定构件可靠性和承载效率的关键环节。2.5D结构由于可设计性强,成本低,成型简单,产业化可实现等特点而广泛应用于预制体织造。本文介绍了碳化硅纤维可织性研究,归纳了2.5D角联锁的几种结构方法,阐述了2.5D角联锁织造关键技术等问题,最后提出了在该领域应解决的问题和主攻方向。

复合材料模态性能的研究进展

机械系统在使用过程中的振动会产生噪声且缩短设备的使用寿命,开发减振降噪复合材料是当前研究的重要内容。从复合材料微观、宏观多尺度的方向解析复合材料模型的模态性能研究为出发点,进而讨论了当前三维纺织结构对复合材料的阻尼性能的贡献,为研究新一代复合材料的模态性能做理论与技术指导。

碳化硅纤维上浆技术探究

探讨碳化硅纤维的上浆性能。从碳化硅纤维上浆的研究现状、上浆剂的选择等方面进行阐述,采用环氧树脂对碳化硅纤维进行上浆,通过扫描电镜观察上浆后纤维的表观形态及纤维间的黏结状况,进而通过上机织造测试其织物性能。结果表明:采用环氧树脂上浆后碳化硅纤维表面毛丝量减少,集束性增加,各方面性能均满足织造要求和产品需求。认为:碳化硅纤维上浆还处于探索起步阶段,未来应针对高性能碳化硅织物开发新的上浆剂。

连续纤维增强天线罩预制体技术进展

探讨连续纤维增强天线罩预制体的技术进展。针对导弹天线罩必须具备良好的耐高温、透波、耐腐蚀等性能要求,介绍了天线罩材料从纤维增强复合材料、陶瓷到陶瓷基复合材料的发展情况,阐述了连续纤维增强天线罩预制体的缠绕、针刺、铺层、3D编织、2.5D结构等成形方式,简述了连续纤维增强预制体在天线罩上的应用现状。认为:陶瓷纤维在高马赫数导弹天线罩应用优势突出,3D编织、2.5D结构对提高天线罩力学性能将起到关键作用;我国要提高纤维生产及加工能力,加强预制体生产过程中在线检测环节,提高复合材料天线罩工程化能力。

高模量碳纤维复合材料在卫星结构上的应用

卫星技术在航空航天领域占有重要地位,对提高国民经济及强大国防具有重要意义。卫星技术的强弱主要体现在卫星结构的材料性能。高模量碳纤维由于高刚度、轻质化、热变形小的优异特点,在卫星结构上广泛应用。本文介绍了国内外高模量碳纤维的研究现状,综述了高模量碳纤维复合材料在卫星太阳电池阵结构、天线结构、桁架结构及卫星本体结构中的应用,总结出碳纤维复合材料在我国卫星结构应用上存在的不足及亟需改进的方向。

三维机织法板管直交预制体的编织研究

采用三维机织方法,将经向平板状预制体与垂直于经向的圆管状预制体结合起来,进行板管直交预制体的组织结构设计、编织参数设计、成型重点分析等,编织了可作为通用构件增强材料的板管直交预制体,并分析了板管直交预制体的优点和应用方向,该板管直交预制体改善了连接部位的力学性能,可应用于在太空领域。

三向正交机织碳/玻璃纤维混杂复合材料的模态分析

通过有限元法预测三向正交机织碳/玻璃纤维混杂复合材料的模态性能。为对比三向正交机织碳/玻璃纤维混杂复合材料的模态性能,制备了其他三种总体纤维体积含量相同但结构和纤维组分不同的复合材料(层合碳/玻璃纤维混杂复合材料、三向正交碳纤维复合材料、三向正交玻璃纤维复合材料)。首先建立了四种复合材料的单胞模型,基于均质化理论方法计算每种单胞模型模量;随后采用有限元软件建模输入单胞模型模量参数求得四种复合材料的固有频率;最后将有限元模拟得到的固有频率与试验固有频率进行比较,验证了有限元模型的有效性。研究发现,用数值试验方法来研究复杂纺织复合材料的模态行为是可行的。

碳纤维三维编织复合材料VARI成型工艺概述

真空灌注成型工艺(VARI)具有成本低、产品适用性强、环保等特点,在碳纤维三维编织复合材料的成型工艺中具有广阔的应用前景。本文介绍了碳纤维三维编织复合材料VARI成型工艺特点、技术要求,概述了VARI成型工艺流程及关键工艺参数的控制。

三维机织预制体的加减纱工艺

针对三维机织预制体列向加减纱工艺存在孔洞的问题,对加减纱工艺进行研究,设计了一种轴向分散式加减纱方法。经纱加减纱单元为2根,使得加减纱点沿锥体轴向和横截面厚度方向均匀分布,最终实现预制体内部无明显孔洞缺陷,该方法适用于所有三维机织结构。