关键词： 树脂基复合材料   耐热性   力学性能   航空航天应用  

摘要： 耐高温树脂基复合材料具有低密度、高比强度、高比模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计性强等优点。因其在结构轻量化中的巨大应用潜力,在航空航天领域广受关注。本文重点介绍了双马来酰亚胺、聚酰亚胺和邻苯二甲腈三种耐高温树脂及其复合材料,并对其树脂基体的历史发展脉络、复合材料成型工艺与力学性能的研究现状,以及在航空航天领域的应用进行了综述。最后,通过提炼对比三者在工艺性、力学性能上的特点和工程上的典型应用场景,拟为航空航天领域中的材料选择提供参考。

关键词： 针刺C/C复合材料   展宽布   X射线计算机断层扫描   力学性能   脆性破坏  

摘要： 为提高针刺碳/碳(C/C)复合材料致密化效率和承载性能,分别设计了16 mm展宽布与网胎交替叠层的针刺预制体(B-NPs)、8 mm展宽布与网胎交替叠层的针刺预制体(H-NPs)及外层采用B-NPs结构、内层采用H-NPs结构的针刺预制体(T-NPs),联合化学气相渗透和浸渍-碳化工艺制备了3种针刺C/C复合材料。采用阿基米德排水法和X射线计算机断层扫描(Micro-CT)技术对3种针刺C/C复合材料的致密化效率、孔隙率和孔隙分布进行了统计,并开展了常温下三点弯曲力学性能测试。结果表明:随着展宽纱线宽度的增加,针刺C/C复合材料致密化效率得到提高,内部孔隙率有所下降。在相同的致密化时间内,B-NPs增密效果最佳,密度达到1.42 g/cm^(3),孔隙率仅为10.67%。三点弯曲载荷下,3种材料均表现出脆性破坏,其中T-NPs的弯曲强度和弯曲模量分别为173.04 MPa和20.66 GPa,具有优异的抗弯性能。3种材料的初始破坏位置均发生在针刺纤维束附近,其中低孔隙率的B-NPs针刺纤维束和碳布层破坏以纤维断裂为主;高孔隙率的H-NPs纤维/基体界面结合能力差,碳布层的破坏以纤维/基体界面脱粘和纤维拔出为主导。

关键词： 复合材料层合板   Puck准则   Hashin准则   抗冲击性能   数值模拟  

摘要： 针对层板高速冲击问题,基于连续损伤力学,建立了由8节点的Cohesive单元和8节点实体单元组成的三维有限元冲击模型。由于Hashin准则可以良好地预测纤维损伤;Puck准则可以良好地预测基体损伤,所以采用Hashin与Puck混合形成的准则与单一Hashin失效准则进行对比分析,发现混合准则的预测更接近试验值。在此基础上,分析铺层角度和冲击角度对层板抗冲击性的影响,结果表明,相邻铺层角度差越大,入射角度越大,层板的抗冲击性能就越强。

关键词： 镁基复合材料   搅拌摩擦加工   增强体   复合增强  

摘要： 镁与镁合金具有密度较小、比强度高和易加工等优点,随着科技水平的不断进步,航空航天等领域对镁合金的性能要求越来越高,镁基复合材料的发展与研究日益受到高度重视。而搅拌摩擦加工技术(Friction stir processing,FSP)由于具有低成本、高效率与绿色节能等独特优势,在航空航天与汽车等领域有着广阔的应用前景,已成为复合材料制造领域热门研究之一。近年来国内外研究人员尝试通过搅拌摩擦加工技术对不同类型的增强体与镁合金进行加工从而制备出了许多性能优异的复合材料。目前,主要增强体分为颗粒、纤维、石墨烯等,针对镁基复合材料搅拌摩擦加工的国内外研究进展展开综述,对适用于镁基复合材料的搅拌摩擦加工技术及其基础问题研究、加工工艺对复合材料组织与性能的影响等方面的重要研究成果进行举例和分析,进一步提出了镁基复合材料搅拌摩擦加工技术研究的发展方向,以期为搅拌摩擦技术在镁基材料加工领域的研究和应用发展起到指导作用。

关键词： 铜基复合材料   铜/石墨复合材料   热导率   压缩强度   摩擦系数  

摘要： 添加超大石墨颗粒来提高铜的润滑性能具有制备操作简便、工艺成本低等优点。文章在研制超大粒度石墨颗粒作为功能相的铜基复合材料基础上,探讨制备工艺参量对该复合材料热导率、压缩强度和摩擦系数等基本性能的影响。研究发现,该复合制品的热导率明显大于采用等质量的较小粒度石墨原料的复合制品;石墨含量越多,颗粒越小,铜/石墨复合样品的热导率就越低。结果表明,该复合制品的规定非比例压缩强度和抗压强度均明显高于采用较小石墨颗粒的复合制品,其力学性能主要与石墨颗粒大小和添加量有关。在本工作的粒度范围(120~1500μm)和含量范围(5%~15%)内,石墨颗粒越大,含量越少,其复合制品的力学强度就越好。研究还表明:该复合制品的摩擦系数与采用等质量的较小粒度石墨原料的复合制品基本相当;对于摩擦性能,本工作中的石墨含量以10%为佳,粒度以32目即约为720μm为佳。

关键词： 亚克力人造石废粉   ABS   热分解   动力学   表观活化能  

摘要： 采用熔融共混法制备了亚克力人造石废粉/ABS复合材料,利用热重分析法(TGA)研究了不同升温速率下,ABS、亚克力人造石废粉/ABS复合材料的热分解过程,采用Kissinger法和Flynn-Wall-Ozawa法研究了ABS及其复合材料的热分解动力学,计算得到动力学参数。结果表明,亚克力人造石废粉的加入提升了体系的热稳定性;随着升温速率的增加,ABS及其复合材料的TG曲线及DTG曲线逐渐向高温方向偏移,最大热分解速率温度逐渐增大;与纯ABS相比,采用Kissinger法和Flynn-Wall-Ozawa法得到的亚克力人造石废粉/ABS复合材料的表观活化能均较高,并且,随着亚克力人造石废粉含量的增加,复合材料的表观活化能逐渐增大,当亚克力人造石废粉含量为25%时,与纯ABS相比,2种方法计算得到的复合材料表观活化能分别约提高了27.77%、31.39%。

关键词： 碳纤维   聚氨酯   碳纳米管   复合材料   电热性能   力学性能  

摘要： 随着碳纤维(CF)需求量的增加,CF边角料急剧增多,造成了极大的资源浪费。为解决这一问题,采用抽滤法将CF边角料制备成短切碳纤维(SCF)毡,以碳纳米管(CNT)作为二次填料,通过真空热压工艺制备了CF边角料增强热塑性聚氨酯(TPU)纳米复合电热材料(CNTx-SCF/TPU)。通过SEM、TGA、DSC等对复合材料进行测试分析,探究了CNT的最佳浓度,研究了CNTx-SCF/TPU复合材料的力学性能和电热性能等。结果表明:采用克重为60 g/m2的SCF毡、CNT浓度为1.0 g/mL时制备的CNT1.0-SCF/TPU复合材料具有最高的电导率,达到417.84 S/m,与不添加CNT的SCF/TPU相比其电导率提高了34.78%;CNT1.0-SCF/TPU复合材料在3.5 V低电压下,240 s内即能达到约165℃的高温,具有优异电热性能,并具备电热温度可控、电热性能稳定等优点。

关键词： 聚合物纳米复合材料   抗高温增黏剂   无固相钻井液   钻井液配方  

摘要： 针对传统无固相钻井液抗温性能较差的难题,以纳米复合材料N-AMPA为主剂,构建了具有优良抗温性能的无固相钻井液体系。评价结果表明,在25~180℃,1%N-AMPA水溶液的黏度增加率达43%,表现出优良的高温增黏性能;1%N-AMPA水溶液经200℃/16 h老化后,黏度保持率达67.6%,其抗温增黏效果明显优于增黏剂HE300。以N-AMPA为主剂构建的无固相钻井液体系,抗温能力达200℃,热滚16 h后的表观黏度保持率达67.0%、API中压滤失量为7 mL,耐温能力较强;抗氯化钠、氯化钙和劣土污染能力分别达20%、0.8%和10%,污染后于200℃热滚16 h, API中压滤失量始终低于9.5 mL,具有较好的抗污染性能;泥页岩膨胀率约3%,抑制防塌性能好;岩心渗透率恢复率达90%,储层保护效果好。

关键词： Ceramic Matrix Composites   Weave Pattern   Boundary Layer Transition   Pit   Flow Loss  

摘要： Ceramic matrix composites(CMCs) are one of the most promising materials in the field of gas turbines,with superior weight and thermal properties. Its surface morphology is different from the traditional casting airfoil components, which mainly comes from different weaving methods and different braided tow thickness. However, few people have studied the influence of surface morphology of ceramic matrix composites(CMCs) on the development of boundary layer and the resulting flow loss. In this paper, Tex Gen is used to generate different surface morphology structures of ceramic matrix composites(CMCs), and the surface flow characteristics of corresponding CMCs plates are numerically studied. It is found that the slope of the displacement thickness of the woven surface first increases and then decreases in the whole transition interval. Thicker braided tow thickness and denser braiding method will induce earlier flow transition phenomenon and produce greater flow loss;The flow loss on the surface of CMCs plate is mainly composed of the vortex loss in the pit and the boundary layer loss outside the pit, and the boundary layer loss is dominant. The weaving methods has a greater influence on the flow state and flow loss of the boundary layer.

关键词： 石墨膜   铝复合材料   真空热压烧结   热导率  

摘要： 将石墨膜和铝箔以铺层的形式交替排布,采用真空热压烧结技术制备石墨膜/铝复合材料,研究真空热压烧结参数对复合材料微观组织和性能的影响。结果表明:石墨膜在复合材料中分布均匀,符合预期构型设计;真空热压烧结参数对复合材料微观组织影响显著,优化后的制备工艺参数为640℃/50 MPa/100 min,该条件下制备的复合材料界面结合良好,致密度高,没有检测到Al_(4)C_(3)相;随着石墨膜体积分数的增加,复合材料面内热导率呈现先增加后下降的趋势,石墨膜体积分数为30%时,复合材料面内热导率最大,为219.71 W/(m·K)。