国产碳纤维现状及CCF300质量稳定性提高

总结了国产碳纤维的发展现状,指出了发展过程中存在的误区和矛盾。较详细地讨论了CCF300碳纤维拉伸强度和拉伸弹性模量的改进过程。最终拉伸强度稳定在3800MPa,拉伸弹性模量稳定在235GPa,接近进口同类产品的性能指标。

CCF300-3K炭纤维和KD-Ⅱ碳化硅纤维的微观结构与力学性能

针对国产的CCF300-3K炭纤维和KD-Ⅱ碳化硅纤维,测定单丝拉伸性能,用SEM和AFM观察纤维的表面和拉伸断口形貌,通过TEM观察纤维内部结构,利用XPS确定KD-II碳化硅纤维中无定形相的成分,用XRD分析纤维的结晶度和微晶尺寸,为纤维的制备与应用提供一定的数据参考。结果表明:CCF300-3K炭纤维表面粗糙度过大,有较多的沟槽,内部的石墨微晶沿纤维轴向分布,结晶度较低,无定形碳填充在石墨微晶的间隙中,纤维拉伸断裂源为纤维表面的沟槽。KD-Ⅱ碳化硅纤维表面光滑,粗糙度过低,结晶度较好的碳化硅晶粒随机分布在由非晶态Si Ox Cy和游离碳组成的基体中,拉伸断裂源为内部的孔洞或夹杂。Weibull统计分析表明,CCF300-3K炭纤维的抗拉强度为3.08?0.02 GPa,形状参数m为6.46;KD-Ⅱ碳化硅纤维的抗拉强度为2.36?0.03 GPa,m为9.27,表明它们具有良好的组织结构与较高的力学性能和稳定性,完全满足工程应用要求。

国产CCF300碳纤维及CCF300/EH503R3复合材料湿热性能研究

采用SEM、AFM、XPS和FTIR对CCF300碳纤维表面形貌、表面化学特性及碳纤维上浆剂化学特性进行表征,并对CCF300/EH503R3复合材料湿热处理前后的力学性能进行研究。结果表明,碳纤维表面特性对碳纤维与环氧树脂界面结合性能具有显著影响。国产CCF300碳纤维表面粗糙,有明显沟槽,有利于表面机械啮合作用。132℃湿态环境下,复合材料的层间剪切强度、0°压缩强度和开孔压缩强度的保持率分别为51.6%、50.1%和55.5%。试验证明,CCF300碳纤维与EH503R3树脂具有良好的界面结合性,其复合材料具有优异的耐湿热性能。

国产炭纤维复合材料层合板高温单钉连接性能试验

对国产CCF300/GW300复合材料层合板与铝合金板单钉连接结构在常温以及200℃和300℃高温环境下的拉伸性能进行试验研究,分析了连接试件的高温拉伸破坏行为,以及温度、铺层形式、连接螺栓直径对于条件挤压强度的影响。研究发现,高温越高其条件挤压强度保持率越低,300℃时条件挤压强度仅为常温的30%;90°铺层比例越高,试件的高温连接性能越低;螺栓直径对挤压强度也有较大影响。由于非±45°斜铺层面内剪切模量和强度较低,表面采用这些铺层的层合板容易发生高温挤压分层破坏。

国产CCF300碳纤维及其NCF织物的性能

为牵引和推动国产碳纤维及其织物在复合材料液体成型技术中的进一步应用,对国产CCF300碳纤维表面特性、CCF300 45°/-45°和CCF300 0°/90°两种非屈曲经编织物(NCF)的编织工艺性、铺覆变形性以及NCF织物增强复合材料的力学性能进行了系统表征。研究结果表明:国产CCF300碳纤维表面物化活性较高;CCF300 0°/90°编织织物的编织工艺更稳定;NCF织物增强复合材料具有与单向织物增强复合材料相当的力学性能,同时兼具良好的结构稳定性、铺覆性和成型性,具备成为复杂形状预成型体的可行性。

国产CCF300/双马树脂层合板高温拉伸与压缩性能试验研究

对碳纤维(CCF300)/双马树脂(GW-300)复合材料层合板进行了200℃和300℃高温环境下的拉伸和压缩性能试验,研究其在不同温度环境下基本力学性能的变化。研究结果表明,由基体控制试件在高温下的拉伸强度和模量比由纤维控制试件降低的比例大;随着温度的升高,厚试件的压缩强度比薄试件的压缩强度提高幅度明显;高温下,拉伸性能保持率较高,而压缩性能保持率较低;300℃下基体控制试件和纤维控制试件的拉伸强度保持率分别达70%以上和90%以上,而厚试件和薄试件的压缩强度保持率都只略高于30%。