新型深交联结构碳纤维机织物酚醛树脂基摩擦材料及其制备方法

设计预制体结构参数与织造工艺参数,制备2.5D深交联结构的碳纤维机织物;优化填料配方,采用溶液浸渍、真空辅助相结合的成型工艺,制备出新型深交联结构碳纤维机织物酚醛树脂基摩擦材料。测试了复合材料的密度、孔隙率,研究了材料的剪切性能和弯曲性能,并对其细观形貌和界面结合效果进行观察分析。结果表明:深交联碳布密度为0.84g/cm3,对应的复合材料密度为2.37g/cm3,该新型深交联结构碳纤维机织物酚醛树脂基摩擦材料弯曲应力达到729MPa,剪切强度为262MPa,界面结合良好,具有优异的抗弯强度、剪切强度和结构整体性。

三维角链锁碳纤维机织物拉伸应变率效应和失效机理

三维角链锁碳纤维机织物准静态拉伸力学性能采用MTS 810型材料测试系统测试,而其在不同高应变率下的拉伸力学性能使用自行设计分离式霍普金森拉杆装置进行测试.通过比较不同应变率下的织物拉伸力学性能,分析应变率对三维结构织物拉伸性能的影响.试验结果表明三维角链锁碳纤维织物是应变率敏感材料,其拉伸弹性模量和失效强度随应变率增加而减小,而断裂应变随着应变率增加而增加.三维角链锁碳纤维机织物拉伸力学性能的应变率效应可由应力波在织物特殊结构中传递来解释.此外,通过分析试验数据建立材料冲击拉伸力学参数与应变率之间的回归方程,结果表明拟合曲线与试验结果具有很好的一致性.

碳纤维机织物厚度测试影响因素研究

从碳纤维机织物厚度测试过程中配重锤、压脚面积和砝码3个影响厚度测试值的试验条件着手,探讨了3者对碳纤维机织物厚度的影响。研究表明:碳纤维机织物厚度测试值是一个条件值。它随压脚面积的增大而增大;随所施加砝码的增大而减小,并最终趋于定值。另外,压脚面积对碳纤维机织物厚度的影响要大于压力对其厚度的影响。

碳纤维机织物拉伸断裂强力测试方法及标准的探讨

拉伸断裂强力作为碳纤维机织物质量控制的一项重要指标,其测试方法尚无相应的国家标准。从标准内容及操作层面,结合现有的研究成果,对行业内使用的两个典型测试标准——GB/T7689.5—2013和GJB 2370A—2017附录A进行了比较,旨在分析和探讨测试方法的可行性。对比发现,GB/T 7689.5—2013的制样方法和预加张力对碳纤维机织物的适用性不强。GJB 2370A—2017的测试方法适用性和可操作性都非常好,但在碳纤维机织物行业内的普及性不高。因此,碳纤维机织物行业迫切需要制定统一的、通用的检测方法标准及产品接收标准。

碳纤维机织物增强热塑性树脂复合材料热冲压叠层模型

针对碳纤维增强热塑性树脂复合材料(CFRTP)在热冲压成型过程中涉及到大变形、各向异性和多场耦合的现象,为了表征CFRTP在成型中的力学特征,基于有限元方法与连续介质力学理论提出了一种热塑性树脂基体与碳纤维机织物的叠层模型。与单独采用碳纤维机织物超弹性本构模型预测CFRTP成型性能的方法相比,提出的叠层模型能够表征成型温度、压边力和纤维取向对CFRTP成型缺陷的影响,并能优化热冲压成型工艺参数。这一叠层模型具有简单实用和材料参数容易确定的优点,为碳纤维机织物增强热塑性树脂复合材料成型的数值模拟和成型工艺优化奠定了理论基础。

2.5维碳纤维机织酚醛树脂基摩擦材料的力学性能

以碳纤维为原料,设计织造碳纤维体积含量约50%的浅交弯联和深交联两种典型的2.5维(2.5D)机织物,优选基体材料组分和配方,采用溶液浸渍、真空辅助相结合的成型工艺,制备出新型2.5D碳纤维机织物酚醛树脂基摩擦材料。测试了预制体的密度、摩擦材料的孔隙率和密度;研究了摩擦材料弯曲、剪切性能,并分析其细观形态及破坏机理。结果表明:浅交弯联碳布密度为0.79g/cm3,深交联碳布密度为0.84g/cm3;对应的复合材料密度分别为1.44和1.37g/cm3。相同碳纤维体积含量的深交联摩擦材料的孔隙率略大于浅交弯联。在纤维体积含量相同的情况下,相较于浅交弯联摩擦材料,深交联结构具有较大的剪切强度和抗弯强度;而在弯曲载荷作用下,浅交弯联摩擦材料表现为缓慢破坏,具有较好的稳定性。

高性能碳纤维的性能及其应用

探讨高性能碳纤维的性能及其应用领域。介绍了碳纤维的分类、制备、性能特征、应用以及国内外产业发展状况,分析了国际碳纤维产业的情况和我国碳纤维产业的现状及发展趋势。碳纤维应用涉及航空航天、体育运动、一般制造业、土木建筑、能源开发等领域。随着科技的发展和碳纤维应用技术的不断完善,碳纤维产业的发展空间必将越来越广。

预浸机织织物二维剪切性能模型

利用安装在拉伸试验机上的像框剪切装置,研究了平纹预浸碳纤维机织织物的剪切行为。研究发现,预浸碳纤维织物的剪切行为与织物的分阶段剪切行为类似。根据实验结果,分两个不同剪切阶段建立了预浸碳纤维织物的二维剪切性能模型。在剪切初始阶段,利用扭力弹簧来模拟纱线交叉点之间的剪切摩擦,通过实验确定了扭力弹簧扭转刚度系数。在剪切第二阶段,给出了载荷与剪切角之间的关系模型。试验结果表明,利用扭力弹簧可以很好地模拟剪切初始阶段的剪切摩擦。

机织物融入3D打印元素增强织物力学性能

目前,3D打印技术已从模型的快速制造转变为真实产品的快速加工。相比铸模原件,3D打印产品的力学性能还需进一步提高。因此,可将3D打印技术与纺织品(纤维、纱线和织物)相融合制备类似纤维增强复合材料的产品。研究探讨了3D打印技术与织物复合工艺的可行性及复合后试样的力学性能。

填充物对RTM复合材料T型接头拉伸性能影响

分别采用干态碳纤维单向机织物(以下简称单向机织物)和三维编织物作为三角区填充物,制备了RTM成型复合材料T型接头,进行了拉伸破坏对比试验。结果表明,填充物为单向机织物的T型接头拉伸初始破坏发生在三角填充区内部,而填充物为三维编织物的T型接头拉伸初始破坏发生在三角填充区与腹板的圆弧界面处,且后者的拉伸破坏载荷较前者提高了35.6%,但最大破坏载荷未有明显提高。