高硅氧复合材料声学特性检测研究

作者用自己研制的超声波扫描检测系统对高硅氧复合材料试块进行了多次检测,取得了该材料的一些声学特征值,为继续深入的研究高硅氧复合材料性能提供了一些可靠依据;同时也检测出了该材料中的缺陷、隐患和局部密度不均匀。从缺陷成像轮廓的清晰度看,超声C扫描可以定量检测出高硅氧复合材料中的许多缺陷。

高硅氧复合材料的超声成像检测

通过对高硅氧复合材料声学特性的研究,在对超声波声场探讨的基础上,采用自行研制的超声波扫描成像系统对高硅氧复合材料进行了成像检测。从成像结果分析可知,通过超声信号的降噪处理和特征提取,所得到的扫描图像可检测出材料中的缺陷。

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。

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。

高硅氧玻璃纤维／酚醛树脂复合材料切削力的试验研究

通过用PCD刀具对高硅氧玻璃纤维/酚醛树脂复合材料的车削试验,采用正交试验和回归分析法,研究了切削用量三要素对切削力的影响规律,建立了切削力的经验模型。结果表明,背吃刀量是影响切削力的主要因素,增大背吃刀量时主切削力和进给力都显著增大;增大进给量也使主切削力增大,但其影响小于背吃刀量;而切削速度对切削力的影响很小。所建切削力经验公式可作为切削加工该复合材料时切削用量选择及切削力控制的依据。

热处理对高硅氧织物增强甲基硅树脂复合材料室温弯曲强度的影响

研究了不同热处理温度对高硅氧织物增强甲基硅树脂复合材料室温弯曲强度的影响。结果表明，复合材料室温弯曲强度随着热处理温度的升高而降低，且在200～300℃、400～500℃分别出现了2个降低最快的温度区间。采用扫描电镜对复合材料弯曲断口的表面形貌进行了观察，并通过热重分析仪分别对基体树脂及增强体的热稳定性进行了测量。综合分析结果表明，当热处理温度低于400℃时，复合材料弯曲强度的降低主要是由于基体树脂与增强体之间的界面失效所致；而当热处理温度高于400℃时，增强体与树脂之间发生反应，导致增强体失效，是致使复合材料室温弯曲性能进一步下降的主要原因。

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。

高硅氧玻璃纤维/酚醛树脂复合材料树脂含量的灼烧法因素研究

高硅氧玻璃纤维/酚醛树脂复合材料的树脂含量对复合材料的性能具有重要影响,检测树脂含量的多种测试方法中,灼烧法是一种重要方法。本研究针对灼烧法,采用正交实验和方差分析法,研究烧失温度、烧失时间、预处理温度、预处理时间各因素,对高硅氧玻璃纤维/酚醛树脂复合材料的树脂含量测试的影响。测试结果表明:影响灼烧法的4个因素中,烧失温度对测定树脂含量的影响相当显著,烧失时间次之,预处理温度、预处理时间因素的影响不太显著,并验证了直观分析与方差分析结果的一致性。

不同刀具车削加工高硅氧玻璃纤维/酚醛树脂切削力研究

为探索高硅氧玻璃纤维/酚醛树脂复合材料的切削加工性能,对该类材料进行大直径薄壁回转类零件的车削加工。采用四种不同刀具进行实验研究,获得了不同切削参数及不同刀具材料对切削力的影响规律。试验结果表明:切削用量三要素中,切削深度对切削力的影响最大,其次是进给量,而切削速度的影响很小。当切削速度为119.32 mm/min、进给量为0.1 mm/r、背吃刀量为0.5 mm时,为最优切削参数。Ti-Al-Si-N纳米涂层硬质合金和超硬材料F2HX无涂层硬质合金刀具适合于低速加工,而PCD刀具则适合于高速加工。