五边形柔性芳纶纸蜂窝的制备及性能

为满足大曲率部件对蜂窝材料柔性的要求,丰富国产芳纶纸蜂窝的种类,进一步拓展国内外蜂窝市场,在传统正六边形芳纶纸蜂窝制造工艺的基础上,优化工艺技术,研制了一种孔格为五边形结构的新型柔性芳纶纸蜂窝ACCH-2I-2.75-48D(孔格边长为2.75 mm,密度为48 kg/m^(3))。测试了三种国产芳纶纸制备的柔性蜂窝的物理性能、力学性能、泊松比及阻燃性能,参照了欧洲复材(EC)相同规格的柔性芳纶纸蜂窝力学性能指标值,且与现有相同规格的正六边形芳纶纸蜂窝(ACCH-2I-2.75-48)和过拉伸芳纶纸蜂窝[ACCH-2I-2.75-48(OX)]的力学性能指标进行了对比。测试结果表明,五边形柔性蜂窝孔格规整,外观无缺陷,物理性能稳定,平面压缩强度、剪切强度和剪切模量达到了EC柔性蜂窝的指标值要求,力学性能达到批次间稳定,蜂窝在纵向和横向均具有良好的柔性且阻燃性能优异。结果证明,五边形柔性芳纶纸蜂窝的制造工艺已完备,研制的五边形柔性蜂窝具有优异和稳定的综合性能,满足作为夹层结构材料芯材的基本要求。

固化循环热历程对芳纶纸蜂窝芯材尺寸收缩的影响

在芳纶纸蜂窝夹芯结构的修理过程中,需对蜂窝零件进行多次加热固化,这可能会导致蜂窝芯材的尺寸收缩,从而导致零部件产生凹陷。因此,有必要研究固化循环热历程对芳纶纸蜂窝芯材尺寸收缩的影响规律,为飞机复合材料芳纶纸蜂窝夹芯结构的修理填补方案提供参考依据。研究了不同修理固化温度及固化循环次数对国产及国外几种芳纶纸蜂窝芯材尺寸收缩的影响。通过对每次固化后的蜂窝芯材尺寸进行测试,探究蜂窝芯材的收缩规律。结果表明,经中高温(121℃)和高温(177℃)下修理固化循环多次后,国产与国外的蜂窝芯材的尺寸收缩程度均明显高于经中低温(93℃)和低温(66℃)固化加热循环后的收缩程度;经5次修理加热循环后,几种蜂窝芯材的尺寸收缩程度均明显高于第1次修理固化后的收缩程度;对于相同厚度的国产和国外蜂窝芯材,经多次固化循环后,国产蜂窝芯材的收缩程度更低。总体而言,芳纶纸蜂窝芯材在常见修理温度下多次热历程循环后,蜂窝芯材加热后的收缩程度较小,具有良好的尺寸稳定性,能够较好地满足蜂窝夹芯结构多次修理填补的需求。

间位芳纶纸基复合材料在高温环境下力学性能研究

本研究分析了浸渍酚醛树脂对芳纶纸力学性能的影响,研究了间位芳纶纸及格壁材料在25~280℃范围内7个不同温度点下的力学性能,并通过格壁材料力学性能参数,预测间位芳纶纸蜂窝芯材的高温力学性能。结果表明,在常温下,酚醛树脂引入后,格壁材料拉伸模量和强度相较于间位芳纶纸分别高出1.2和1.4倍。间位芳纶纸及格壁材料均表现出优异的耐高温性能,在225℃时,相较于常温,间位芳纶纸拉伸强度与模量保持率分别为62.7%和77.1%,格壁材料拉伸强度与模量保持率分别为62.0%和69.0%;在280℃时,间位芳纶纸及格壁材料拉伸强度保持率仍有44.1%。高温下间位芳纶纸及格壁材料拉伸断口处纤维拔出较少,多为纤维断裂破坏模式。本研究提出用纸张关键性能参数预测间位芳纶纸蜂窝芯材在高温环境下力学性能,预测值与实测值数据吻合较好;常温下,间位芳纶纸蜂窝芯材异面稳定压缩模量实测值与理论值偏差7.7%,与仿真值偏差1.8%;在175℃时,间位芳纶纸蜂窝芯材理论模型W向剪切模量实测值与理论值、仿真值偏差分别为12.5%和3.9%。

工业内窥镜在芳纶纸蜂窝质量检验中的应用

芳纶纸蜂窝产品具有孔格数量多、高度不均一等特点,针对芳纶纸蜂窝产品表面质量检验方法中目视法检测效率低、精度低等问题,分析市场常见的工业内窥镜应用于芳纶纸蜂窝孔格内表面质量检验检测中的可行性。通过实际验证,采用工业内窥镜对芳纶纸蜂窝孔格进行表面质量检验,可以拓宽目视法的观察范围,提高芳纶纸蜂窝表面质量检测的效率和准确度。

芳纶Ⅲ纸及蜂窝的性能研究

实验以自制芳纶Ⅲ纸和聚酰亚胺树脂为原料,制备不同上胶量的芳纶Ⅲ纸蜂窝格壁材料,并制备芳纶Ⅲ纸蜂窝。实验结果表明,芳纶Ⅲ纸的拉伸强度、弹性模量和断裂伸长率均随着树脂上胶量的增加先上升后下降,撕裂度随着上胶量的增加先大幅度下降后缓慢上升,综合力学性能在上胶量为29.80%时达到最优,其中拉伸强度为102.7 MPa,弹性模量为6736 MPa,断裂伸长率为1.78%。芳纶Ⅲ纸蜂窝经过异面压缩破坏后,蜂窝结构的正六边形孔格发生了较小程度的变形,孔格壁产生较小幅度的形变和脱胶现象,表面胶层发生开裂。芳纶Ⅲ纸蜂窝的异面压缩强度实测值与塑性坍塌计算模型所得的理论值对应性较好。

芳纶纸结构性能及其对蜂窝力学性能的影响

芳纶纸是制作芳纶纸蜂窝的关键原材料,纸张的结构和性能对蜂窝的性能有着重要的影响。间位芳纶纸表面呈膜状,结构紧密,而对位芳纶纸结构相对疏松,浸渍树脂可以进入纸张内部。影响芳纶纸蜂窝模量最重要的纸张性能是浸渍树脂后纸张模量与厚度的乘积,即Est值。对应相同规格蜂窝,对位芳纶纸的Est值明显高于间位芳纶纸,蜂窝的压缩和剪切模量也较高。对位芳纶纸蜂窝的压缩和剪切强度也都高于间位芳纶纸蜂窝。

芳纶纸蜂窝力学性能与纸张性能相关性的研究

研究了芳纶纸蜂窝压缩模量E和剪切模量G与孔壁材料性能的相关性,并验证了Kelsey等提出的蜂窝压缩和剪切力学模型。结果表明,蜂窝孔壁材料的弹性模量与厚度的乘积Est是影响蜂窝平压模量的关键性能参数,Est值随着酚醛树脂上胶量的增加而增大,E也随着酚醛树脂上胶量的增加而增大;蜂窝孔壁材料剪切模量与厚度的乘积Gst是影响蜂窝剪切模量G的关键性能参数,Gst值随着酚醛树脂上胶量的增加而增大,G也随着酚醛树脂上胶量的增加而增大。

芳纶纸蜂窝及其夹层结构的研究进展

本文综述了目前芳纶纸蜂窝及其夹层结构在制备、性能以及应用方面的研究成果及进展,指出芳纶纸蜂窝以其各项优异的性能广泛的应用于各行业中,并且逐步成为不可或缺的材料之一。芳纶纸是制备蜂窝材料及其夹层结构的最根本原材料,其国产化迫切需要进行。

对位芳纶蜂窝芯与间位芳纶蜂窝芯的性能对比研究

对比了使用对位芳纶纸制备的HN系列蜂窝芯与间位芳纶纸制备的YT系列蜂窝芯的主要力学性能及抗燃烧性能。结果表明,由对位芳纶纸制备的HN系列蜂窝芯的主要力学性能远远优于间位芳纶纸制备的YT系列蜂窝芯,但其抗燃烧性能仍有待改进。

高密度芳纶纸蜂窝的磨削试验

高密度芳纶纸蜂窝是航空航天领域常用的减重复合材料,由韧性较大的芳纶纤维和含量较高的脆性树脂固化而成,固化成型后很难加工。为了满足其加工需求,根据该材料的组成成分和结构特点,用金刚石砂轮进行高密度蜂窝的磨削加工工艺试验,归纳出其在磨削加工后出现的3种典型加工特征形貌,即双层芳纶纸变宽形貌、未分离切屑和纤维拔出;并通过单因素试验法,研究磨削速度、进给速度和磨削深度对其表面形貌的影响。试验结果表明:不同工艺参数对高密度蜂窝加工形貌的影响差异较大。当磨削速度由5.2m/s提高至20.9m/s时,3种特征形貌均得到改善;当进给速度从50mm/min提升为350mm/min时,纤维拔出数量增多;当磨削深度从0.1mm增加为0.9mm时,未分离切屑的平均宽度变大。

国产对位芳纶纸蜂窝与NH-1蜂窝性能的对比研究

对国产对位芳纶纸与T412 Nomex纸分别制作的3种规格蜂窝,并进行了主要物理和力学性能对比分析。结果表明,国产对位芳纶纸蜂窝主要性能优于T412 Nomex纸的NH-1蜂窝,基本能够满足用户的使用要求,但其对位芳纶纸在制备的精度上仍需要改进。

国产对位芳纶纸蜂窝性能的研究

使用国产对位芳纶纸制造蜂窝,研究了国产对位芳纶纸蜂窝的主要力学性能及物理性能。结果表明:国产对位芳纶纸蜂窝主要力学性能高于杜邦间位芳纶纸蜂窝的性能。

国内外间位芳纶纸蜂窝性能对比研究

本试验分别对使用国产和进口间位芳纶纸制作的蜂窝芯材进行了常温、高温、湿热老化后力学性能以及垂直燃烧性能研究。试验发现,中、高密度国产NHA(YT)-1蜂窝各项性能已基本达到并部分超过进口NHA-1蜂窝性能,低密度国产间位芳纶纸蜂窝力学性能与进口间位芳纶纸蜂窝尚存差距,有待改进。结果表明,国产间位芳纶纸已基本达到蜂窝生产要求,实现了重要原材料的国内自主保障。

芳纶纸蜂窝复合材料车削工艺性研究

芳纶纸蜂窝复合材料的车削加工中,易出现结构破损及表观质量差等质量问题。研究从分析芳纶纸蜂窝材料车削加工工艺特性入手,讨论影响芳纶纸加工的关键因素,据此进行刀具选材及几何角度优化设计,设定合适的转速、进给量等车削工艺参数,提出了若干适合实际操作的工艺技巧,最大限度保证刀具刃部有效切断芳纶纸纤维,避免各种加工质量问题。

铣削玻璃纤维-碳纤维芳纶纸蜂窝板的刀具磨损研究

以铣削玻璃纤维-碳纤维芳纶纸蜂窝板单因素试验条件为基础,研究切削参数对刀具磨损及加工质量的影响,分析菱齿化学气相沉淀(Chemical Vapor Deposition,CVD)金刚石薄膜涂层刀具(简称涂层刀具)的磨损机理,求出其后刀面磨损量的数学模型。结果表明:在其他切削参数不变的条件下,随着主轴转速n、铣削宽度ae的增大,或工件进给速度vf的减小,刀具后刀面磨损量VB均相应增大,且对玻璃纤维的加工质量影响显著;相比于硬质合金刀具,涂层刀具后刀面磨损量小,加工质量好,其磨损形式以磨粒磨损和涂层脱落为主。最后,对试验数据进行回归分析,得到涂层刀具后刀面磨损量的数学模型。

芳纶制品在轨道交通领域的应用概况

文章主要介绍芳纶纸和芳纶蜂窝的性能特点及其在国内外轨道交通领域的应用,并分析了其今后的发展方向。

铣削玻璃纤维/碳纤维芳纶纸蜂窝板实验研究

以玻璃纤维/碳纤维芳纶纸蜂窝板铣削试验为基础,研究了3种不同刀具和不同铣削宽度对刀具磨损和工件加工质量的影响。结果表明:随着铣削宽度的增加,刀具磨损都随之增加。其中,硬质合金铣刀磨损最严重,磨损量远大于金刚石涂层刀具。在切削参数相同的条件下,硬质合金铣刀的切削效果最差,而人字形和菱齿CVD金刚石薄膜涂层铣刀的切削效果明显改善,前者玻璃纤维的切削效果最好,后者碳纤维的切削效果最佳。

间位芳纶纸蜂窝压缩强度的影响因素

通过采用将间位芳纶纸直接浸渍酚醛树脂模拟蜂窝格壁的方式,来研究不同密度间位芳纶纸蜂窝异面压缩强度的影响因素。观察三种不同密度的间位芳纶纸蜂窝的微观压缩破坏形貌,并对比间位芳纶纸蜂窝异面压缩强度实测值与三种计算模型计算值,从而确定该规格下间位芳纶纸蜂窝受压破坏模式。根据蜂窝材料异面压缩强度理论计算公式进行验证,间位芳纶纸蜂窝异面压缩强度实测值与塑性坍塌计算模型所得理论值对应性较好。对于孔格边长一定的蜂窝,格壁材料本身的屈服应力和厚度是影响蜂窝异面压缩强度的关键因素,而蜂窝格壁材料的厚度和拉伸弹性模量随着上胶量的增加而增加。

不同酚醛树脂对芳纶纸蜂窝性能的影响

不同的酚醛树脂会对芳纶纸蜂窝的性能造成直接影响,研究酚醛树脂与蜂窝性能之间的关系具有重要意义。采用两种不同的酚醛树脂制备芳纶纸蜂窝芯材,对所制备蜂窝芯材的压缩性能、剪切性能、燃烧性能和介电性能进行测试,同时结合蜂窝端面树脂分布观察、树脂与芳纶纸接触角测量等手段,分析两种酚醛树脂所制备蜂窝芯材性能出现差异的原因。结果表明:树脂本身的耐温性能直接影响蜂窝的耐温性能,且树脂中溶剂水的挥发速度、树脂与芳纶纸之间的表面张力会影响树脂在蜂窝壁上的分布;蜂窝芯材树脂含量相同时,其节点两侧的树脂胶柱有利于提高蜂窝芯材的压缩强度,但树脂堆积在节点后会降低蜂窝壁厚,造成蜂窝的剪切强度和模量下降。

航空航天用国产间位芳纶蜂窝纸特性研究

对自主研发国产间位芳纶蜂窝纸的物理性能、高温尺寸稳定性、阻燃特性及树脂结合特性进行研究,同时对其制备的蜂窝芯力学性能及阻燃特性进行表征。结果表明,自制间位芳纶蜂窝纸纵向抗张强度比进口纸张高7.7%,纵向模量比进口纸张高7.1%;主要物理性能与进口纸张基本一致,其中透气度0.004μm/(Pa·s);此外,产品还具有良好的高温尺寸稳定性、阻燃特性和树脂结合特性,胶液在纸张Z向可实现挂胶而不透胶。制备的间位芳纶蜂窝芯力学性能及阻燃特性均能符合BMS8-124指标,能够满足航空航天等高端装备领域对材料的要求。