高硅氧/酚醛复合材料热变形实验测试及表面烧蚀形貌分析

通过非接触式高温变形测量系统,对高硅氧/酚醛防/隔热复合材料在单侧热流载荷作用下的温度和全场高温变形进行了精确测量,并对试样体积烧蚀后的表面微观形貌进行分析。实验结果表明,利用陶瓷板在1 000℃左右对高硅氧/酚醛复合材料试件辐射加热200 s后,通过测量发现距离加热面12.62 mm处热电偶温度峰值为259℃,从而说明高硅氧/酚醛复合材料具有优良的防/隔热性能。通过DIC方法测得试样加热200 s后沿加热方向的最大位移为0.18 mm,且沿着试样加热方向位移呈现出逐渐递减的规律。通过对材料烧蚀后表面形貌微观观测和分析,发现在试样加热面上出现了凹凸不平的烧蚀坑,并出现了一层很薄的高硅氧纤维高温熔融后的硅氧化合物颗粒结晶状物质。

主成分分析用于近红外光谱定量测定高硅氧/酚醛预浸料树脂含量及挥发份含量研究

采用傅里叶变换近红外漫反射光谱技术分析了酚醛树脂固化过程的光谱变化,发现高硅氧/酚醛预浸料的近红外光谱经一阶导数处理后,被树脂信息掩盖的挥发份(乙醇)的光谱信息显露出来,由此采用处理后的光谱定量分析挥发份能取得更精确的结果。结合主成分分析法研究了高硅氧/酚醛预浸料树脂含量、挥发份含量的定量分析。结果表明,预浸料的第一主成分在树脂含量上有极高的正载荷。用主成分回归所建立的模型对未知样品预测,树脂含量和挥发份含量平均标准偏差分别为0.6114和0.1885。

热物理性能对高硅氧/酚醛复合材料烧蚀性能的影响

根据高硅氧/酚醛复合材料的烧蚀机理,建立了包括烧蚀退移层、化学反应边界层、液态层、炭化层、热解层、原始材料层的自外向内的物理模型,针对平板烧蚀问题,预报了热导率、比定压热容、驻点焓值等热物理性能对高硅氧/酚醛复合材料的表面烧蚀后退率、壁面温度、气化烧蚀速率、热阻塞效应因子、气化分数等烧蚀性能的影响。结果表明,低热导率能使表面烧蚀后退率明显降低,但却使壁面温度、热阻塞效应因子及材料的气化分数升高;而高的比定压热容则能大大降低表面烧蚀后退率和壁面温度;随驻点焓值的增加,表面烧蚀后退率和壁面温度都增大。

导弹用高硅氧/酚醛结构件贮存寿命评估

目的评估弹上高硅氧/酚醛玻璃钢结构件在25℃条件下的贮存寿命。方法针对弹上高硅氧/酚醛玻璃钢结构件,开展90、110、130、150℃4个温度水平的加速老化试验,分析玻璃钢结构件的性能变化规律,建立半经验数学模型,利用阿罗尼乌斯模型评估其在常温下的贮存寿命。结果高硅氧/酚醛玻璃钢结构件的初始弯曲强度为181.2MPa,且随时间表现为先快速上升、然后缓慢下降的退化规律。结论以弯曲强度保留率95%作为失效阈值,评估该玻璃钢结构件在25℃条件下的贮存寿命为66.6 a。

中空玻璃微珠对高硅氧/酚醛体系性能的影响

将偶合改性处理的中空玻璃微珠加入高硅氧/酚醛体系,考察了中空玻璃微珠对体系耐烧蚀性、力学性能的影响,分析了该体系的TG、DSC曲线。测试结果表明,加入中空玻璃微珠后,高硅氧/酚醛体系的拉伸性能提高了20%以上,烧蚀性能更加优异。

高硅氧/酚醛复合材料热-力-化学多物理场耦合计算

基于高硅氧/酚醛复合材料体积烧蚀条件下的三维多物理场耦合控制方程,通过有限元方法预报了高硅氧/酚醛复合材料在酚醛树脂热解反应过程中的温度场、位移场、孔隙压力以及树脂残留率等热力学响应。计算结果表明:数值计算模型预报的温度场和位移场与高硅氧/酚醛复合材料高温变形实验的测量值吻合。材料热解过程中固体材料孔隙压力的峰值点出现在材料热解反应刚开始发生的区域,而弹性应力的峰值点出现在靠近材料热解层的原始材料层。

软模成型高硅氧纤维/酚醛树脂复合材料性能

采用硅橡胶热膨胀软模成型工艺制备高硅氧/酚醛防热材料,并用扫描电镜观察断面形貌,对比传统模压材料孔隙率和性能,对其密度及拉伸强度的离散系数进行分析。结果表明:软膜成型材料表面富有光泽;材料孔隙率低,接近"0";材料的密度和拉伸强度的离散系数分别为0. 09%和1. 95%,远小于传统模压成型材料相应的离散系数。

高硅氧纤维/酚醛复合材料产品的铣削加工工艺研究

针对高硅氧纤维/酚醛复合材料防热方块在传统加工过程中出现的产品掉渣、崩块等问题提出了一种新的工艺方法,通过设计合理的组合工装,改善产品装夹方式,避免了产品加工过程中出现明显的应力集中,有效解决了产品表观质量问题,有利于该类产品生产效率的提高。

复合材料加工技术研究

本文以单、多层复合材料碳纤维/酚醛、高硅氧/酚醛典型零件为研究对象,分析复合材料加工特性,通过从加工方法、切削刀具、切削参数等方面解决复合材料加工问题。

某战术弹热防护件的制备工艺及性能研究

针对高承载能力的异形树脂基防热复合材料结构件在航空航天领域的应用需求,以高硅氧/酚醛胶布为原材料,采用模压成型制备了某长时间飞行战术弹热防护件,讨论了该热防护件的模具结构设计、铺层设计及模压工艺参数设计。采用扫描电镜(SEM)、梅特勒天平、电子万能材料试验机、激光导热仪和热膨胀仪,对热防护件的结构及性能进行了表征。结果表明:上凹、下凸的组合式模具可操作性强,能保证产品基本尺寸且加工成本低;采用交替铺层的方式能保证产品强度并避免聚胶;模压压力14MPa、模压温度170℃、模压时间30min的工艺参数下,制备的某战术弹热防护件性能优异,测试结果分别为:密度1.83g/cm^(3)、拉伸强度85.2MPa、压缩强度280MPa、比热容1.46kJ/(kg·K)、热导率0.65W/(m·K)、平均线膨胀系数6.17×10^(-6)/℃,满足设计和使用要求。

近红外光谱技术在酚醛预浸布中的应用

为了对预浸布进行快速检测,采用近红外漫反射的方法对高硅氧/酚醛预浸布,碳/酚醛预浸布中的树脂含量、可溶树脂含量和挥发份含量进行在线监测,三项指标同时显示。通过偏最小二乘方法分别建立标准模型,用模型的评价指标评价,分析未知样品。用近红外方法在1m in之内同时分析出结果,没有破坏性。用近红外的测定结果和标准方法的测定结果相比,两者不存在显著性差异。近红外光谱的方法可以应用在酚醛预浸料生产线上。