Synergistic regulation of current-carrying wear performance of resin matrix carbon brush composites with tungsten copper composite powder

Resin matrix carbon brush composites(RMCBCs)are critical materials for high-powered electric tools.However,effectively improving their wear resistance and heat dissipation remains a challenge.RMCBCs prepared with flake graphite powders that were evenly loaded with tungsten copper composite powder(RMCBCs-W@Cu)exhibited a low wear rate of 1.63 mm^(3)/h,exhibiting 48.6%reduction in the wear rate relative to RCMBCs without additives(RMCBCs-0).In addition,RMCBCs-W@Cu achieved a low friction coefficient of 0.243 and low electric spark grade.These findings indicate that tungsten copper composite powders provide particle reinforcement and generate a gradation effect for the epoxy resin(i.e.,connecting phase)in RMCBCs,which weakens the wear of RMCBCs caused by fatigue under a cyclic current-carrying wear.

Fabrication and Characterization of Glass Fiber with SiC Reinforced Polymer Composites

Glass Fiber Reinforced Polymeric (GFRP) Composites are most commonly used as bumpers for vehicles, electrical equipment panels, and medical devices enclosures. These materials are also widely used for structural applications in aerospace, automotive, and in providing alternatives to traditional metallic materials. The paper fabricated epoxy and polyester resin composites by using silicon carbide in various proportions along with GFRP. The hand lay-up technique was used to fabricate the laminates. To determine the properties of fabricated composites, the tensile, impact, and flexural tests were conducted. This method of fabrication was very simple and cost-effective. Their mechanical properties like yield strength, yield strain, Young’s modulus, flexural modulus, and impact energy were investigated. The mechanical properties of the GFRP composites were also compared with the fiber volume fraction. The fiber volume fraction plays a major role in the mechanical properties of GFRP composites. Young’s modulus and tensile strength of fabricated composites were modelled and compared with measured values. The results show that composites with epoxy resin demonstrate higher strength and modulus compared to composites with polyester resin.

Mechanical properties of short carbon/glass fiber reinforced high mechanical performance epoxy resins

To research the relationship between epoxy and fiber inherent property and mechanical properties of composite,we prepared a series of composites using three kinds of high mechanical performance epoxy resins as matrices and reinforced by the same volume fraction(5%)of short carbon and glass fiber.Their mechanical properties were investigated from the perspective of chemical structure and volume shrinkage ratio of epoxy.We analyzed their tensile strength and modulus based on the mixing rule and Halpin-Tsai eq...

Part Thickness Variation during the Vacuum Assisted Resin Infusion Process

An experimental procedure was designed to monitor the preform thickness change real-time throughout the vacuum assisted resin infusion( VARI) process. Two kinds of liquid with different viscosity were infused with different post-filling time. The variation of the part thickness during the VARI process was studied. And the effect of the post-filling time on the part thickness was investigated.The results indicate that the compaction behavior of the preform can be divided into three stages,and the fiber volume fraction varies with the post-filling time in a similar sinusoid form. In addition,the post-filling should be overtime for the greatest fiber volume fraction,and when the resin is infused with higher viscosity,the greatest fiber volume fraction is higher.

桥梁工程中的纤维增强树脂基复合材料应用进展

为满足恶劣环境条件下现代化桥梁工程高质量建造所需材料的力学性能、耐腐蚀性及耐疲劳性等要求,基于纤维增强树脂基复合材料的优异性能,从公路桥、观赏桥、梁式桥以及超大跨度悬索桥等不同工况要求下的桥梁建设出发,总结了纤维增强树脂基复合材料的发展与应用现状。指出纤维增强树脂基复合材料在桥梁工程应用中仍存在应力损失、受风力影响大及回收处理难等弊端,并提出了主要的解决思路。

玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂防火隔板湿热老化特性

为了研究玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂防火隔板湿热老化特性,结合电缆隧道内实际温湿环境和加速老化模型对防火隔板进行等效湿热老化处理。通过扫描电镜试验、热重试验、氧指数试验以及冲击强度试验检测了试样的微观形貌、热稳定性、燃烧性能和机械性能。结果表明,老化1周期后试样表面析出白色粉状物、老化3周期后断面出现明显裂痕;微观形貌图显示老化2周期后试样中的树脂从玻璃纤维上脱落,老化5周期后大量玻璃纤维裸露在外。试样质量损失率峰值最终升高45%,冲击强度最终下降41.6%,抗弯强度最终降低47.3%,吸水抗弯强度最终下降42.5%,表明湿热老化后试样热稳定性及机械性能出现明显下降。试样氧指数最终提高28.7%;烟密度等级均满足技术规范标准。上述两项检测无法作为判断湿热老化后防火隔板性能劣化的指标。

常见结构材料低温性能研究进展

随着深空探测、极地科考、低温贮运等低温领域的快速发展,对低温材料的要求越来越高,低温材料逐渐成为目前国内外的研究热点。本文综述低温钢、铝合金、钛合金、铝基复合材料以及树脂基复合材料等常见结构材料的低温性能,归纳不同晶体结构、合金种类、合金元素等因素对结构材料的低温强度、塑性与韧性等力学性能的影响及低温变形和强韧化机理,介绍不同种类低温结构材料在国内外重要领域的应用,提出了低温材料未来的研究展望。

高性能纤维增强树脂基复合材料湿热老化研究进展

高性能纤维增强树脂基复合材料具有卓越的结构整体性及抗分层等特性,在诸多工业领域中具有广泛适用性。在其储藏及使用时,制件强度会不可避免地因湿热老化造成降解和退化。探讨和揭示高性能纤维增强树脂基复合材料在不同湿热老化环境下的力学响应,对其结构件的耐久性、安全服役性能和寿命预估具有至关重要的意义。综述了国内外高性能纤维增强树脂基复合材料湿热老化方面的研究进展,介绍了其吸湿机理以及在湿热环境下的老化机理。梳理了湿热老化环境对于高性能纤维增强树脂基复合材料力学性能的影响,寿命预测模型等。最后指出了高性能纤维增强树脂基复合材料老化研究存在的问题、面临的挑战,对未来研究发展方向提出了展望。

石英纤维增强环氧树脂基复合材料的激光烧蚀行为

以环氧树脂为基体,以石英纤维为增强体,制备了石英纤维增强环氧树脂基复合材料,探究了不同功率密度的高能连续激光对石英纤维增强环氧树脂基复合材料的辐照效应,分析了功率密度分别为100 W/cm2、500 W/cm2和1000 W/cm2的激光对辐照样品宏微观形貌和质量烧蚀率的影响,并通过温度演变数据和树脂热解阈值模型对烧蚀行为作进一步分析。研究结果表明:激光作用于复合材料表面后,沉积的能量将造成环氧树脂基体的热解,随着激光功率密度增加,环氧树脂基体热解程度增加,复合材料表面烧蚀区域不断扩大,质量烧蚀率增加,对复合材料的破坏加剧。环氧树脂基体热解生成的气体和残炭起到了消耗能量、遮蔽激光、阻隔热量等作用,使复合材料具备了一定的抗激光烧蚀性能。

微胶囊型自修复环氧树脂材料的力学性能及修复效率

为了探究自修复环氧树脂微胶囊的引入对树脂基复合材料的力学性能和修复性能的影响,将由原位聚合法制得的环氧树脂微胶囊和潜伏型固化剂邻苯二甲酸酐组成的修复体系加入到E51环氧树脂和固化剂改性聚醚胺中,通过实验研究了混合体系的剪切黏度,并进一步分析了材料的力学性能和修复效率。结果表明,复合材料的力学性能随着自修复组分含量的升高而降低,复合材料的修复效率随着自修复组分含量的升高与而升高,但修复后复合材料的抗拉强度并不是随着自修复组分含量的升高而递增的。综合分析实验结果得出的最优选择为自修复组分的比例为3/2,含量为8%(质量分数,下同),此时复合材料的抗拉强度为15.32 MPa,断裂修复后抗拉强度10.13 MPa,修复效率66.12%。

聚吡咯共轭结构对碳纤维增强树脂基复合材料热循环稳定性能的影响

为解决碳纤维增强树脂基复合材料(CFRPs)存在的碳纤维与基体间界面黏结性较弱和在热循环过程中因热膨胀系数不匹配而产生界面破坏的问题,通过低温聚合得到含有较多共轭结构的聚吡咯(PPy)对预处理后碳纤维(CF)进行表面改性,分别在0、30、60℃下制得碳纤维/聚吡咯复合纤维(PPy/CF),并研究了不同聚合温度下制备的CFRPs的界面结合性能、热膨胀性能和热循环稳定性能。结果表明:PPy/CF-0纤维的表面粗糙度与CF相比增加了2.09倍,这有利于树脂锚定在碳纤维表面,从而提高界面结合性能;并且PPy/CF-0纤维表面的聚吡咯层具有较完善的共轭结构,整体表现为负热膨胀系数,使得复合材料的层间剪切强度和界面剪切强度分别达到了CF的1.56倍和1.70倍;此外还使得CFRPs的热循环稳定性有了较明显的提升,经100次热循环实验后,其剪切强度仍能保持在初始数值的70%以上。

连续纤维增强树脂基复合材料绿色化技术的研究进展

连续纤维增强树脂基复合材料具有轻质、高强、性能可设计等特点,是航空装备轻量化不可或缺的重要结构材料。由于其主要采用热压罐成型技术制备,成型过程能耗高,热固性树脂回收利用难、成本高,难以满足低碳绿色发展的要求,因此开展可回收绿色复合材料、复合材料低能耗制造以及回收再利用等复合材料绿色化技术研究受到了越来越广泛的重视。笔者介绍了目前连续纤维增强复合材料绿色化技术的发展现状,并探讨了连续纤维增强复合材料绿色化技术的发展前景。

自修复与阻燃功能一体化玄武岩纤维增强环氧树脂基复合材料的制备及性能

纤维增强环氧树脂基复合材料(FREPC)在实际应用中常因裂纹失效和燃烧破坏而受到限制。文中将自制的DA加合物(DOPO-FU-BMI)与糠胺(FA)配合,引入到环氧树脂DGEBA中,通过热压成型工艺制备了兼具自修复和阻燃双重功能的玄武岩纤维增强环氧树脂基复合材料。结果表明,DA加合物在复合材料中实现了均匀分布,提升了材料的热稳定性和玻璃化转变温度;复合材料通过动态可逆化学键的可逆Diels-Alder(DA)反应实现了裂纹的修复,当DA加合物质量分数为20%时,经2次“冲击-修复”循环后复合材料的强度保留率仍高达92.5%;同时,复合材料发挥了玄武岩纤维的阻燃特性优势,引入DA加合物后使其阻燃性能进一步增强,极限氧指数最高可达44.5%,较未改性复合材料提升25.4%。

热固性树脂基复合材料在表面防护领域的研究现状

热固性树脂因其固化后不溶不融、硬度高、比刚性大、耐高温且成品具有优异的尺寸稳定性,在防护涂料、轨道交通、航空航天等广大应用领域获得了认可。然而,随着材料技术的高速发展,传统热固性树脂的力学性能已难以满足各行各业选用材料的性能要求。针对此类问题,目前的解决方案主要围绕新型热固性树脂的研发和对传统热固性树脂进行改性两方面。改性后的热固性树脂综合性能得到了显著提升,且制备周期较短,在抗烧蚀、耐磨损和耐腐蚀等领域起着至关重要的作用。本文综述了近年来热固性树脂基复合材料在抗烧蚀、耐磨损和耐腐蚀等表面防护领域的研究现状,并对其材料种类、防护机理及环境对其性能的影响进行了梳理和总结,探讨了热固性树脂基复合材料未来的发展方向,可为其在接下来的研究中提供理论和技术参考。

先进树脂基复合材料在商用航空发动机中的应用

为研究先进树脂基复合材料在商用航空发动机中的应用情况和发展趋势,分析国外航空发动机中先进树脂基复合材料的应用进展,重点介绍风扇段和短舱上复合材料的应用部件、材料体系及成型工艺。结果表明,应用先进树脂基复合材料制造航空发动机部件,可显著减轻发动机重量、提高推重比、降低燃油损耗、减少噪声,带来突出的性能优势和经济效益。说明通过开展材料体系研发、结构优化设计及低成本、自动化成型技术研究,提高复合材料应用水平,是商用航空发动机中先进复合材料的发展趋势。

含钨粉体改性三维间隔连体织物复合材料γ射线屏蔽性能研究

核能会产生电离辐射,如X,γ射线,需采用屏蔽材料进行防护。传统的X射线和γ射线屏蔽材料存在重量大、易腐蚀、有毒和结构力学性能低等缺点,因此研制质轻、辐射性能优异、结构/功能一体化的新型复合材料是辐射防护技术发展的重要方向。根据各类含钨粉体的质量衰减系数理论计算值及密度,优选了氧化钨作为γ射线屏蔽填料,采用含钨粉体改性环氧树脂,并与玻璃纤维三维间隔连体织物复合形成具有夹层结构的纤维增强复合材料。考察了不同含量氧化钨对复合材料屏蔽60Co和137Csγ射线的能力及平压性能的影响。实验结果表明:氧化钨粉对复合材料的辐射屏蔽性能有显著的提升,提升程度与理论计算值相近;相同屏蔽率下,复合材料重量明显低于铁的重量;此外氧化钨也提高了连体织物复合材料的平压强度和平压模量。

盐环境对含孔损伤碳纤维复合材料的性能影响

研究了含孔损伤T700碳纤维/环氧树脂基复合材料在不同浓度、时间和温度的盐溶液环境老化后的性能变化并分析其破坏机理。对其进行盐溶液水浸老化吸湿试验后,分析其质量变化、老化前后SEM微观形貌、玻璃化转变温度、红外光谱分析和开孔拉伸性能。结果表明,盐溶液的浓度对材料性能影响较小,而盐溶液老化的时间和温度对其影响明显,随温度和时间的增加吸湿速率越快,玻璃化转变温度下降幅度越大,试样形貌损伤破坏越严重,纤维与基体界面发生破坏,开孔拉伸强度明显下降。

碳纤维增强树脂基复合材料的层间颗粒增韧技术研究进展

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有高强高模的优点,被广泛应用于汽车、体育、船舶、航空航天等领域,达到了材料轻量化的要求。目前使用较多的树脂基体以环氧树脂(EP)等热固性树脂为代表,普遍存在脆性大、韧性差的问题,导致复合材料层合板容易在层间发生开裂。层间增韧是一种有效的增韧方式,它可以在不改变基体树脂粘度的情况下对特定区域进行增韧,提高材料的断裂韧性。本文介绍了层间断裂模式并总结了层间断裂韧性(ILFT)测试的数据处理方法,总结了聚合物颗粒与无机纳米颗粒(主要是碳纳米管)的颗粒种类、增韧机制、引入方式,并主要通过层间断裂韧性评价了各种颗粒的增韧效果。

超低温冷却对碳纤维增强复合材料铣制孔作用研究

碳纤维增强复合材料因高比强度、良好的耐腐蚀性能被广泛应用于航空航天等军工领域,但在进行二次加工时往往产生诸如分层、撕裂、啃边等缺陷。为了探究超低温冷却对碳纤维增强复合材料(CFRP)铣制孔的作用规律,克服制孔时所产生的加工缺陷,对CFRP材料进行螺旋铣制孔加工实验,对比分析干切削和超低温切削下孔的加工质量。结果表明:相对于干铣孔,超低温冷却抑制了CFRP孔入口毛刺以及出口分层缺陷,提高了铣孔力,说明超低温冷却方式对于提高CFRP铣制孔可加工性能、抑制铣制孔缺陷具有积极作用。

分层缺陷对CFRP层合板力学性能的影响

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具备高强度和高刚度,被广泛应用于航空航天和汽车等领域,然而碳纤维的分层缺陷会极大影响其力学性能。因此,研究分层缺陷对CFRP层合板拉伸、压缩、剪切和弯曲等力学性能的影响具有重大意义。采用复合成型工艺,将聚四氟乙烯片添加到复合材料中,经成型加工制备具有分层缺陷的CFRP层合板,考察了分层区域的尺寸和形貌,研究了分层缺陷对CFRP层合板力学性能的影响。研究发现,分层缺陷能显著降低CFRP层合板的压缩、剪切和弯曲强度,而且分层区域面积越大,CFRP层合板压缩和弯曲强度越小,但是分层区域面积的变化对拉伸强度影响较小。