碳纤维织物电阻特性研究

研究碳纤维织物的电阻特性对于指导加热抗冰复合材料研究具有重要意义。本文研究了长度、宽度、铺层数等参数对T300碳纤维织物的电阻特性的影响规律,并对比分析了浸入树脂后的复合材料与碳纤维织物的电阻变化规律。研究表明,电阻与碳纤维织物的长度呈线性增大关系;电阻与碳纤维织物的宽度和铺层数呈非线性减小关系,不同于常规导体的反比关系;浸入树脂会使碳纤维织物电阻减小约0.1Ω,通常可以忽略不计。     

耐高温缩水甘油胺型环氧树脂的化学流变特性

采用流变仪测试耐高温缩水甘油胺型环氧树脂体系的黏度-温度和黏度-时间特性曲线,考察了树脂体系的化学流变特性,建立并对比树脂体系在等温条件下黏度特性曲线的Daul Arrhenius模型和工程黏度模型,提出了一种二阶指数黏度模型预测体系的黏度变化规律。结果表明:二阶指数黏度模型的预测精度和适用范围均优于Daul Arrhenius模型和工程黏度模型,预测黏度与实验值具有良好的一致性,根据建立的黏度随温度和时间变化的唯象关系式,可方便准确地预报树脂体系的工艺窗口,指出了其在工程应用中必须改善的工艺问题。      

炭纤维/ 环氧复合材料单面修补中心裂纹铝合金板的静态和疲劳特性

利用真空袋压工艺, 采用单向炭纤维复合材料补片对中心裂纹铝合金板进行了单面胶接修补。测试了复合材料修补板的静态拉伸强度及修补板在拉拉疲劳过程中的裂纹扩展、界面脱粘和剩余拉伸强度等疲劳性能。结果表明, 复合材料补片胶接修补能有效地提高裂纹板的破坏强度和刚度, 降低裂纹板的疲劳裂纹扩展速率, 提高其疲劳寿命。裂纹板经单向炭纤维/ 环氧复合材料补片修补后, 其破坏强度从311. 48 MPa 提高到364. 74 MPa ,疲劳寿命从32217 次提高到77546 次。疲劳导致修补结构的粘接界面脱粘, 脱粘区域近似椭圆形; 脱粘面积随疲劳周次的增加而增加, 且增加的幅度与疲劳周次相关。      

铝合金磷酸阳极化及胶接性能分析

采用磷酸阳极化方法对铝合金试片进行了处理并测试了其粘接性能.测试了铝合金试片表面预处理和阳极化后的性能,研究了阳极化工艺参数对接头胶接性能的影响,观察了磷酸阳极化处理后的铝合金试片的表面形貌和其与胶粘剂粘接时的粘接界面,分析了其粘接拉剪破坏的失效模式.结果表明,金属表面预处理和阳极化不影响铝合金试片的性能.阳极化处理不仅改变了铝合金胶接表面的材料组成,而且在铝合金试片粘接表面形成厚度可达90μm、凹凸不平的、多孔的膜.胶接时胶粘剂能够渗透进入阳极化铝合金表面孔洞并在粘接界面形成厚度约为20μm的过渡层.阳极化处理提高了铝合金粘接副之间的拉剪强度,其最大拉剪强度为45.99MPa,其接头拉剪破坏模式为混合破坏,而未阳极化的铝合金胶接副的拉剪强度只有13.59 MPa.     

改性2-乙基-4-甲基咪唑固化剂的胶囊化研究

利用正丁基缩水甘油醚(BGE)对2-乙基-4-甲基咪唑(EMZ)进行了改性,合成了含有羟基的EMZ固化剂(M-EMZ).以所合成的M-EMZ为芯材、以聚醚酰亚胺(PEI)为壁材,采用乳液-溶剂蒸发技术,成功制备了M-EMZ固化剂微胶囊.该固化剂微胶囊均具有规则的球形,粒径分布较窄,平均粒径约为25μm.所制备的固化剂微胶囊具有优良的固化活性、释放性能和潜伏性能,可以在100℃下使E-51环氧树脂在2h内固化且室温储存期在3个月以上.     

铝合金板厚度对硼纤维/环氧复合材料单面修复效果的影响

采用单向硼纤维/环氧复合材料补片真空袋压工艺单面修复不同厚度含中心裂纹铝合金板,测试了修复试件的热学及准静态力学性能,并采用三维有限元模型分析了修复试件的残余热应变和应力强度因子。结果表明：修复试件的弯曲挠度随铝合金板厚度增大而减小;修复试件铝合金板下表面裂纹尖端附近的残余热应变随铝合金板厚度增大而增大,补片上表面的残余热应变则随铝合金板厚度增大而减小,这与有限元分析结果吻合较好。含中心裂纹铝合金板的应力强度因子随铝合金板厚度增大而减小,而单面修复试件的应力强度因子随铝合金板厚度增大而增大。采用相同长度和宽度的单向硼纤维/环氧复合材料补片单面修复后,铝合金板厚度为1. 76 mm修复试件的承载能力保留率为 93. 85 %,而厚度为 10. 20 mm修复试件的只有 84. 01 %;修复试件的刚度得到了完全恢复,等效刚度均大于完好试件的刚度。     

碳黑/接枝聚乙烯导电复合材料的研究

利用Co^60-γ射线共辐照法在聚乙烯分子上接枝极性基因。以改性的聚乙烯为基体，碳黑为导电颗粒，制备碳黑／接枝聚乙烯导电复合材料。用多用电表对导电复合材料电性能进行了测试。结果表明：接枝改性后的聚乙烯作为导电复合材料的树脂基体，可改善导电复合材料的电阻稳定性，提高导电复合材料的升阻比。     

复合材料补片胶接补强铝合金板残余热应力研究

复合材料补片胶接技术是一种有效修复飞机受损铝合金构件的低成本方法.补片与铝合金材料热膨胀系数的显著差异,会在构件中引入残余热应力,对构件性能造成不利影响.文中采用单向碳/环氧复合材料补片对航空铝合金LY12CZ薄板进行单面补强,并通过确定应力释放温度测量了铝板及补片上的残余热应变.结果表明,对完好铝板而言,铝板和补片的残余热应变可分别达到-488 με和285 με;对于含中心裂纹铝板而言,裂纹长度对于残余热应变的影响较小.采用经典层合板理论和双金属片模型分别预测了复合材料补片及铝合金板在胶接面上的残余热应力.经典层合板理论对补片和完好铝板残余热应力的预测值分别为-79.8 MPa和50.8 MPa;双金属片模型的计算值偏大,分别为-98.4 MPa和64.6 MPa.     

含中心裂纹铝合金板的复合材料补片单面修补效果

利用袋压工艺、采用单向碳纤维/环氧复合材料补片对含中心裂纹的铝合金板进行了修补,测试了胶接修补前后板的静态力学性能和疲劳性能.结果表明:经过修补后,铝合金板抵抗静态拉伸破坏和疲劳破坏的能力均有显著的提高,其静态抗拉强度从258.35 MPa增加到349.69MPa,提高了35.35%;其疲劳寿命从25 446周次增加到63 868周次,提高了1.51倍,裂纹起始扩展速率从0.34μm/周次降低到0.16μm/周次,临界裂纹长度从20.20 mm增加到28.05 mm.     

真空导入模塑工艺中织物预成型体的可压缩性

采用真空加载方法研究了循环加载、织物形态、纤维种类、织物层数、铺层方式和混杂方式等参数对真空导入模塑工艺(VIMP)中纤维织物预成型体压缩行为的影响。结果表明: 预成型体纤维体积分数随着压缩循环加载次数的增加而逐渐增大, 但增幅呈现逐渐减小的趋势; 在相同的压缩载荷下, 预成型体的纤维体积分数随着织物层数的增加而增大, 但增幅很小, 对于VIMP制备复合材料构件基本可以忽略; 纤维预成型体在压缩载荷下的响应方式与织物形态、纤维种类、铺层方式和混杂方式等因素密切相关, 单向铺层比正交铺层更容易压缩而获得较高的纤维体积分数, 夹芯混杂比层间混杂方式更容易压缩。