石墨(碳)环氧复合材料和航天、航空用合金接触时的电偶腐蚀

前言由石墨纤维或碳纤维增强的环氧复合材料(缩写为GECM)因其比强度高、模量高、比重小而发展为优质的航空、航天用结构材料。实际使用表明:当石墨(碳)纤维增强的环氧复合材料和金属或合金接触时存在着严重的电偶腐蚀问题。例如,在GECM/铝蜂窝夹层结构中,由于GECM和铝蜂窝偶联加速了铝的腐蚀;在GECM制作的分段结构装配件上出现     

美国粉末金属公司微/纳米复合材料

正MComP~(TM)微/纳米复合层次结构超级金属使镁合金或铝合金具有很高的比强度。由于其多相组织,优于混合特性的简单叠加,使材料具有很高的强度和韧性,因此这种微/纳米组织备受关注。AlLiB-MComP~(TM)是传统的金属基复合材料,由铝及其他2种高比刚度金属B和Li通过粉末冶金法制成。粉末金属公司通过利用     

金属基复合材料中纤维增强体涂层的研究现状

纤维是性能优异的增强体,普遍运用于增强金属基复合材料。基体与纤维之间的界面结构和性能对金属基复合材料的力学和物理性能起显著的影响。表面涂层技术能改进界面结构,是提高复合材料性能最为有效的途径之一。综述用于增强金属基体的几种重要纤维:C纤维、SiC纤维、W纤维等的表面涂层处理技术以及对金属基复合材料的界面、综合性能的影响,指出纤维涂层技术的研究方向。     

碳涂层对SiC纤维增强钛基复合材料界面显微结构及性能的影响

研究涂碳的SiC(C)/Ti-6Al-4V和无涂碳的SiC/Ti-6Al-4V材料的界面结构以及结合强度。结果表明:碳涂层阻止了径向纤维间的相互作用,该涂层界面反应物只是TiC,这些产物包含邻近碳涂层生成的细小晶粒和邻近金属基体生成的粗大晶粒;在无涂碳界面上,相邻纤维一侧产生的是TiC薄层,毗邻金属基体产生的是TiC和Ti5Si3晶粒组成的厚混合物,晶粒的大小从纤维到基体逐渐增大。涂炭和无涂碳复合材料的界面结合强度分别是(118.2±4.24),(230±6.28)MPa,证明碳涂层在纤维和基体之间提供了一个弱结合界面。涂碳纤维复合材料的界面结合发生在涂碳层和反应层之间,而无涂碳发生在纤维和反应层之间。     

增强铝基合金用特种陶瓷纤维

<正> 美国Sohio工程材料公司纤维部新研制一种Al_2~-O_3/SiO_2~-陶瓷纤维(Fiberfrax),这种高熔点纤维可降低热膨胀性能,提高基体材料的耐磨、耐氧化、抗蠕变和疲劳性能。Fiberfrax加入到铝中可使铝在一定高温下的强度达到钢的强度水平。若加入到其它金属基体中,则亦因显著提高强度而降低部件的重量和生产成本。     

高性能复合材料

研制耐高温的轻型刚性结构是航空航天工业的主要目标。最近意大利飞机公司正从事一个大型项目,来探索适合航空器和航天器未来应用的新材料。正在研制用铝、镁或钛合金作为基体材料的轻型金属基复合材料。碳纤维增强塑料的重量、刚度和强度性能参数大有希望。现在市场上大批供应弹性拉伸模量高于800Gpa 的超高模量的碳纤维和拉伸强度高迭5·0Gpa 的高应变纤维。在树脂材料系列中,除传统的环氧树脂外,已研制出具有耐热特点的新材料,例如,热固性材料中的双马来酰亚胺和聚酰亚胺及一些有希望的热塑性塑料。意大利飞机公司正在进行高模量碳纤维复合材料热机特性的试验,这种复合材料是由法国斯特鲁蒂尔公司研制的一种新的热固树脂,聚苯乙烯氯杂苯制成。初步结果似乎很鼓舞人心,但是仍有必要进行更深入的研究。     

读者信箱

问:防弹衣是采用什么材料制成的?黑龙江大庆王璟钰答:防弹衣也称防弹背心,是由防弹材料制成的。目前的防弹衣主要分为硬质防弹衣和软质防弹衣两类,前者的防弹材料主要有防弹金属(如高锰钢、钛合金等)、防弹陶瓷、高性能复合材料板及非金属与金属、陶瓷的复合材料板等;后者的防弹材料主要是高性能纤维(如高分子聚乙烯纤维、凯夫拉纤维等)。     

航空航天材料结构的现状和未来发展

对高性能飞机机身结构逐步扩大使用铝、钛和先进复合材料的情况和应用类型进行了评论。讨论了各种材料的优缺点和改进金属结构性能及费效比的新工艺。新工艺包括电子束(EB)焊、扩散连接(DB)、超塑成形(SPF)、同时超塑成形/扩散连接、热等均压(HIP)。钛基体内使用纤维作增强物有可能提高强度和韧性。本文叙述了先进复合材料结构的使用经验及未来发展的重要方向,例如BLATS(组合低成本先进钛结构)的设计方案,先进复合材料翼-身部件及系统综合。最后指出,材料必须最佳混合并要考虑工艺最佳化,隐身要求、新工艺研究及系统综合。     

氧化铝/锌合金复合材料界面的SEM观察

利用挤压铸造制备氧化铝／锌合金复合材料，在扫描电镜（ＳＥＭ）上观察复合材料的界面。结果表明，在复合材料中纤维与基体间存在致密界面层，合金元素通过适当的化学反应可改善纤维与基体间的结合；在凝固过程中，纤维／基体界面上的硅在共晶体的共生生长过程中起了领先相作用，导致复合材料的共晶转变是由铝硅共晶转变和锌铝共晶转变两者组成。     

轻型碳纤维增强塑料棒材

由于纤维具有良好的质量相关特性,所以与普通结构相比,轻结构纤维增强材料能大大减轻质量。这一优点在捧型结构中更突出。因为在这种结构中,可以根据载荷设计纤维方向,因而纤维能得以充分利用,特别是单向负载的拉杆、压杆及扭杆,纤维方向铺设成0°或±45°可获得所需要的纤维增强复合材料。 A型夹层杆就是一种纤维增强结构(图1)。从图中可以看到,在轻泡沫芯外,沿杆的     

石墨/聚酰亚胺的发展前景及其在空间技术上的应用

石墨/聚酰亚胺复合材料是在七十年代后期研制出的一种新型树脂基耐高温复合材料,是由NASA兰利研究中心及其几家合同单位专为“先进空间运输系统工程”共同研制成的。它具有极为突出的热氧化稳定性(这一特性是目前正在采用的任何一种树脂基复合材料所不具备的)。并且还具有重量轻、机械性能高和加工性能好等全面优越的性能。目前还没有一种材料(无论是金属或非金属)能在这些重要性能指标上被全面评为优良,因此,石墨/聚酰亚胺已被认为是空间运输系统极为先进的复合材料,是航天飞机及运载火箭等空间结构的极有潜力的候选材料。     

SiC纤维和Cu复相增韧Al_2O_3基复合材料

研究了SiC纤维和金属Cu复相增韧Al_2~-O_3~-基陶瓷复合材料。研究结果表明,加入SiC纤维和金属铜后、Al_2O_3~-基体的晶粒细小均匀,由于纤维拔出、裂纹偏转分枝、金属塑变吸能等作用,在Al_2O_3~-中加入8～12vol％SiC纤维和8～12wt％Cu时,其K_(ic)值提高了28.65％。     

硬质陶瓷粒子增强铝基复合材料——Ⅱ—机械性能与磨损特性

铸造铝合金中均匀弥散适当含量和尺寸的硬质陶瓷粒子能够提高强度或与基体合金保持相近的强度水平,硬质陶瓷粒子加入使复合材料的硬度和耐磨料磨损性能明显提高。本文对硬质陶瓷粒子增强铝基复合材料的机械性能和磨损特性作了综合介绍。     

导弹舵面的复合材料设计与分析

针对导弹武器所追求的降低结构质量、提高有效载荷和战斗力的目标,将某型导弹金属舵面进行了复合材料化设计。通过工程算法对该舵面结构进行三向刚度的等代设计,初步给出适当的复合材料铺层方式。利用有限元法对初步设计复合材料舵面进行了计算分析并优化出最佳铺层方式。基于刚度、强度、稳定性设计要求,开展了舵面结构复合材料铺层及厚度等细节优化设计,给出了复合材料舵面结构尺寸及铺层角度。对比分析金属舵面与复合材料舵面,发现在刚度等效的情况下,强度满足要求,稳定性良好,重量减轻一半左右。     

材料的非线性在复合材料压力容器设计中的应用

本报告广泛阐述了基体控制材料的非线性在复合材料结构分析中的应用。人们很少注意承受拉伸载荷时的复合材料由于其纤维变形硬化材料非线性导致的复合材料非线性。由于纤维从变形到破坏的现象增多,这种影响就变得更重要。本研究的主要目的是评定单层纤维和树脂基材料的非线性在预测复合材料压力容器对内部压力载荷响应中的适用性和改进的精确度。将受压复合材料容器的分析计算和测量的应变响应的结果进行的比较表现出一致性,而线性和非线性分析反映出很小的差异。对每一单层非线性组分的影响的深入观察可以看出线性分析会在纤维增强效应和单层基体控制材料非线性减弱效应之间产生一平均结果,此外,对结果的评定表明单层纤维控制的非线性和单层平面剪切非线性对精确预估压力容器响应起最重要的作用。单层横向非线性(E_(22))的重要性不太明显,因为这种非线性主要取决于分析中所包含的破坏模型的类型。     

玄武岩纤维增强镁合金复合材料的制备

采用化学镀铜和未镀铜的玄武岩纤维为增强体、镁合金粉末为基体,用粉末冶金法制备了玄武岩纤维增强复合材料。借助扫描电镜表征玄武岩纤维表面和复合材料的微观形貌,并测试其压缩强度。结果表明:玄武岩纤维化学镀铜处理,覆盖了一层致密均匀且没有裂纹的镀层;镀铜纤维增强复合材料的组织致密,无明显微孔、微裂纹等缺陷,提高了纤维与镁合金基体之间的浸润性,复合材料的力学特性得到提高;在实验范围内,复合材料的压缩强度随镀铜纤维的含量增加而增加,体积分数为15%时,复合材料压缩强度最高。     

周期性温度对纤维增强复合材料细观损伤影响分析

用Python脚本生成复合材料三维细观力学有限元结构模型以及施加代表性体积单元(RVE)所需的周期性边界条件,运用Abaqus材料子程序UMAT建立材料的损伤模型,研究周期性温度变化下纤维增强复合材料代表性体积单元(RVE)在横向拉伸载荷的作用下组分相损伤的演化过程以及最终产生基体裂纹破坏的趋势。并与文献中的实验结果进行对比,从细观尺度表征了周期性温度变化对横向拉伸载荷作用下复合材料失效模式的影响。从模拟结果可以看出,纤维和基体的热物理性能不同使得纤维牵制基体的热变形,将会加快纤维/基体破坏,直接在垂直于载荷的应力集中区域产生连续界面脱黏。     

宇航工业中的复合材料——目前应用与未来发展

1.目前应用宇航工业早已是推动研制高级材料的动力之一。“重量减轻”和与此有关的“成本节省”是关键词,大大地有助于金属诸如铝合金和钛合金的研制。复合材料因其比强度(σ/γ)和比刚度(E/γ)高,因而在减轻重量方面更有潜力。目前,有人认为玻璃纤维增强塑料达到最佳技术状态,并在飞机、导弹和卫星以及民用方面找到了各种应用。硼、碳和凯夫拉复合材料正作为结构材料而出现,看来具有很大的潜     

短纤维增强铝硅合金复合材料的组织与断口形貌分析

研究了挤压铸造氧化铝短纤维增强铝硅合金复合材料的凝固组织和断口形貌.结果表明,在复合材料中纤维分布均匀,氧化铝纤维可作为硅相非自发形核的衬底;氧化铝纤维与铝合金基体之间的界面对材料性能影响很大.改善制备工艺应从控制界面反应和细化组织入手.     

氧化铝涂层对Al2O3f/SiO2复合材料弯曲性能的影响

以氧化铝纤维为增强体,采用缠绕成型工艺制备氧化铝纤维/石英基体(Al₂O_3f/SiO₂)和氧化铝纤维/氧化铝涂层/石英基体(Al₂O_3f/Al₂O₃/SiO₂)氧化物纤维增强陶瓷基复合材料。测试1200℃下的弯曲强度,用电子显微镜(SEM)观察断口微观形貌。结果表明:氧化铝涂层可有效抑制石英基体与氧化铝纤维间的强结合,在1200℃下弯曲强度为143 MPa,远高于无氧化铝涂层的Al₂O_3f/SiO₂复合材料的弯曲强度(75 MPa)。