T300/648复合材料迭层板接头挤压疲劳累积损伤问题的实验研究

本篇论文根据“剩余强度,剩余刚度”理论,讨论了碳纤维增强复合材料迭层板承载孔的挤压疲劳损伤,应用孔的永久变形描述损伤的产生和扩展,提出了“损伤函数”的定义和测定方法,并提出了新的“疲劳损伤点”的概念。实验还研究了温度对连接孔静挤压强度和疲劳寿命的影响。实验结果表明,温度的影响尤为重要。对损伤失效试件,采用“揭层方法”、“X射线”及“SEM方法”进行检测和损伤机理的研究。

海洋环境载荷下T300/环氧复合材料自然老化特性实验研究

采用海水浸泡-阳光曝晒循环老化的方法,模拟实际海洋环境载荷对T300/环氧复合材料的作用,用以评价手糊成型T300/环氧复合材料在海洋环境中的耐久性。通过对老化前后复合材料的质量变化、轴向抗拉强度、拉伸模量、面内剪切强度及压缩强度等基本力学性能的分析,研究T300/环氧复合材料的老化规律。结果表明:经过湖北武汉和海南三亚140天的自然循环老化,增重率随时间的增加而增加,力学性能的衰减趋势基本一致,其中拉伸模量老化特征不明显,抗拉强度变化较小,然而面内剪切强度和轴向压缩强度衰减幅度较大,干态试件剩余强度大于湿态试件剩余强度。

5284/T300复合材料湿热性能研究

52 8 4环氧树脂体系是一种新型耐湿热环氧树脂体系。本文研究了以 52 84为基体的复合材料的湿热性能。研究表明 ,52 84 /T30 0复合材料水煮 60h的吸湿率低 ( 0 .355% ,接近饱和状态 ) ,其极限使用温度可以达到 1 70℃左右 ,复合材料在高温湿态条件下 ( 1 30℃和 1 50℃ )的力学性能保持率高 ,耐湿热性能优良。

T300/QY8911复合材料湿热行为的研究

目的为保证复合材料结构的完整性和使用安全,对树脂基复合材料的湿热行为、湿热环境下的宏观力学性能和物理行为进行研究。方法采用加速老化法,在高温下对T300/QY8911复合材料进行湿热老化行为的研究。借助动态力学热分析(DMTA)、力学性能测试研究湿热条件下的玻璃化转变温度和力学性能的变化规律。结果 T300/QY8911复合材料吸湿率的变化在湿热处理初期符合Fick第二定律,T300/QY8911复合材料的玻璃化转变温度均随着复合材料吸湿率的增加呈下降趋势,在饱和吸湿条件下tanδ峰对应的θg值具有较大的下降幅度,复合材料的拉伸强度和压缩强度均随着湿热处理时间的增加而出现下降,湿热处理条件对复合材料拉伸断裂宏观形貌的影响比较明显,而对复合材料压缩断裂宏观形貌的影响较小。结论 T300/QY8911复合材料在432 h到达饱和吸湿,饱和吸湿率为1.34%,水分子在复合材料中的扩散系数为7.38×10-5 mm2/s,吸湿速率为1.29×10-2 s-1,饱和吸湿条件下T300/QY8911复合材料的θg下降了59.2℃。T300/QY8911复合材料拉伸强度的下降幅度为16.2%,压缩强度的下降幅度为0.6%。

T300/AG80复合材料高温拉伸性能实验研究

在CSS电子万能实验机上,采用QBT高低温环境箱实现控温,测试了T300/AG80复合材料试件纵向、横向的高温拉伸性能,其中纵向试件选取的温度范围为室温～375℃,横向试件的温度范围为室温～325℃。采用非接触方式即远程摄像和图像识别相结合的方法,测量了试件在不同温度、不同载荷作用下的变形,并依据变形计算材料纵向、横向的高温弹性模量。获得试件在不同温度下的力学性能保留率,分析了温度对材料性能的影响,进而对材料的高温性能进行评价。

柔性缓冲层对T300/BADCy复合材料力学性能影响研究

为增强T300/BADCy复合材料的界面性能,用E51环氧树脂/丙酮溶液对T300纤维进行表面处理,在T300/BADCy复合材料界面处能形成柔性的口恶唑啉酮五元环缓冲层。利用红外光谱法研究环氧树脂与氰酸酯树脂的反应机理,并比较不同浓度E51环氧树脂处理液对复合材料力学性能的影响,发现经5wt%浓度的E51环氧液处理的T300/BADCy复合材料层间剪切强度提高了16%,弯曲强度提高了4%,当处理液的浓度大于5wt%时,T300/BADCy复合材料的力学性能有所下降。采用扫描电镜研究处理前、后T300/BADCy复合材料层间剪切断口形貌,发现未处理的T300/BADCy树脂复合材料断口的界面处存在明显裂纹,处理后的复合材料界面没有裂纹,且断裂主要发生在树脂基体内部。

M40-T300/BADCy混杂复合材料的研究

利用单向铺层模压工艺制备了M40-T300/BADCy单向层内和层间混杂复合材料,研究了混杂方式、混杂比及铺层顺序对混杂复合材料的拉伸性能、弯曲性能及层间剪切性能的影响规律。结果发现,层内混杂复合材料的性能介于两种单一复合材料之间,T300纤维含量越高,强度越大,M40纤维含量越高,则模量越大。以T300纤维为芯层,M40纤维为外层的层间混杂复合材料([(M40)1/(T300)3]S)具有与M40/BADCy复合材料相近的弯曲模量及与T300/BADCy复合材料相近的层间剪切强度,适合作为航天飞行器结构材料使用。

T300级复合材料在飞机尾翼结构上的应用与研究

民用飞机设计最看重安全性,其次是经济性,我国吸取国外民用飞机成功应用复合材料的经验,在某型民用支线飞机尾翼结构中大量采用复合材料。本文从安全性、经济性、适航、工艺性等方面研究了T300级纤维增韧复合材料在该型民用支线飞机尾翼结构上的应用情况,为后续该复合材料在民用飞机上的应用提供了参考。

国产高性能碳纤维复合材料界面性能研究

对国产MT300-3K、JHT300-3K和东丽T300-3K碳纤维表面微观形貌及其环氧树脂基复合材料界面性能进行对比研究,SEM结果表明,三者表面微观形貌一致;单纤维拔出对比试验表明,国产MT300-3K与东丽T300-3K碳纤维界面剪切强度相当,略大于国产JHT300-3K碳纤维;单向板弯曲强度、层间剪切强度及破坏面微观形貌分析表明,三种T300-3K级碳纤维与环氧树脂基体的匹配性好,界面粘接强度相当。

T300/Al复合丝中纤维就位强度的测试与表征

以萃取法、纤维束拉伸试验技术以及纤维强度的应变率和温度相关的统计本构理论为基础 ,形成了纤维增强金属基复合材料中纤维就位强度的测试与表征方法 ,利用该方法获得了 T30 0 /Al复合丝中纤维的就位强度的所有确定性参数和统计参数。结果表明 ,在经过与铝基体的高温复合以后 ,T30 0纤维的模量、强度均有不同程度的降低 ,工艺过程中纤维表面损伤加剧是造成纤维就位强度降低的主要原因。

应变率对T300/Al(L2)复合丝拉伸性能的影响

利用MTS810试验机和自行研制的冲击拉伸试验装置对T30 0 /Al复合丝实施了不同应变率下的拉伸试验 ,获得了材料从 0 .0 0 1s-1到 130 0s-1应变率范围内完整的应力应变曲线 .结果表明 :T30 0 /Al是一种应变率敏感复合材料 ,随着应变率的提高 ,材料的拉伸强度、失稳应变均相应提高 ,具有明显的应变率强化效应和动态韧性现象 ,这主要是由铝基体的应变率强化效应和应变率历史效应引起的 .根据材料在不同应变率下的试验结果以及对其不同变形阶段机理的分析 ,提出了弹塑性复合丝束模型 ,并由此建立了相应的应变率相关的一维统计损伤本构方程 。

反对称铺设复合材料圆柱壳双稳态特性的温度影响理论模型与数值分析

针对反对称铺设复合材料双稳态圆柱壳在高温环境下容易形变的问题,为了得到受热影响较小的反对称铺设双稳态圆柱壳,分别对Carbon/Epoxy,Carbon/PMR15和T300/5028 Graphite-Epoxy这3种不同材料制备的反对称铺设复合材料圆柱壳在恒温场、均匀温度场和温度梯度场作用下的双稳态特性展开了研究。根据经典层合板理论与最小势能原理建立了对应理论模型,并使用有限元方法对双稳态圆柱壳在这3种不同温度场下的扭曲率kxy、第二稳态主曲率kx2和突变载荷F的变化进行了预测。研究结果表明:这3种温度场对第二稳态主曲率kx2皆有明显的影响,此外均匀温度场对扭曲率kxy的影响更加显著; Carbon/Epoxy和Carbon/PMR15圆柱壳在温度场作用下的扭曲率kxy变化趋势相近,而T300/5028 Graphite-Epoxy的变化却与前两种材料相反,并且其第二稳态主曲率kx2和突变载荷F都更大。

耐高温复合材料在火星探测器着陆器减速伞筒盖结构上的应用

针对火星探测器着陆巡视器减速伞筒盖结构在轨运行耐温度交变、辐照等空间环境和再入过程耐温度冲击性能需求,重点开展了筒盖复合材料耐温匹配性、力学性能、耐空间环境性能以及制件成型工艺研究。结果表明,选用J-168-1胶黏剂、J-245胶黏剂及T300/QY8911复合材料制备的试件通过各项性能试验考核,均能满足筒盖结构的设计指标要求。筒盖产品力学性能稳定,成型工艺可行性良好,最高瞬时使用温度可达200℃,经历空间环境模拟后力学性能保持率均在80%以上,耐高温、耐空间环境性良好。产品已成功装星发射,并在着陆巡视器落火阶段成功弹出分离,圆满完成使命。

碳纤维复合材料在航空领域的新应用新设计

T300碳纤维／树脂基复合材料已经在飞行器上广泛作为结构材料使用，目前应用较多的为拉伸强度达到5．5GPa，断裂应变高出T300碳纤维的30％的高强度中模量碳纤维T800H纤维。

T300/LD2热循环时产生滞后环原因及改善方法探讨

T300/LD2复合材料在热循环时产生滞后环并留下很大的残留应变。本文对T300/LD2试样在热循环时产生滞后环和残留应变的原因进行分析和探讨。实验结果表明,基体在热循环时大量的塑性变形是产生滞后环和残留应变的主要原因,并通过在界面预设不同应力和缩短热循环温度区间来研究界面应力状态和热循环温度区间跟热循环时滞后环和残留应变之间的关系。提出了改善残留应变和滞后的方法(1)尽量减少复合材料的使用环境中的温度变化,(2)根据材料的使用环境,经过各种预处理使复合材料在工作时基体处于弹性变形状态,(3)提高基体的屈服强 度。

赵稼祥 军用新材料专家

首先请您谈谈我国碳纤维复合材料在工业领域的发展现状。 赵稼祥：总体来说，目前我国复合材料的发展非常迅速。自1975年11月召开全国第一届碳纤维和复合材料大会（代号7511会）以来，我国碳纤维复合材料的发展遇到了许多困难和问题，也取得了很大进展与成绩。当时，在巴黎统筹委员会的技术封锁下，我国碳纤维的质量和数量都无法满足需求，在此情况下7511会提出了奋斗目标，组建了攻关队伍，拨给了专门经费，为我国碳纤维复合材料的发展奠定了基础。现在，我国T300级碳纤维的量已不是问题，而且力学性能也优于东丽T300水平，

Microstructure and thermal conductivity of carbon/carbon composites made with different kinds of carbon fibers

The microstructure and surface state of three kinds of polyacrylonitrile-based carbon fibers (T700,T300 and M40) before and after high temperature treatment were investigated. Also,the pyrocarbon and thermal conductivity of carbon/carbon composites with different carbon fibers as preform were studied. The results show that M40 carbon fiber has the largest crystallite size and the least d002,T300 follows,and T700 the third. With the increase of heat treatment temperature,the surface state and crystal size of carbon fibers change correspondingly. M40 carbon fiber exhibits the best graphitization property,followed by T300 and then T700. The different microstructure and surface state of different carbon fibers lead to the different microstructures of pyrocarbon and then result in the different thermal conductivities of carbon/carbon composites. The carbon/carbon composite with M40 as preform has the best microstructure in pyrocarbon and the highest thermal conductivity.