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干纤维自动铺放液体成型复合材料技术的研究进展

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复合材料科学与工程 2024年第3期 113-120页

作者：彭公秋白钰钟翔屿张连旺包建文曹正华中国航空制造技术研究院复合材料技术中心北京101300 中航复合材料有限责任公司北京101300

干纤维自动铺放液体成型复合材料技术是将自动铺放技术和液态成型技术结合,可同时实现先进复合材料的高韧化、自动化和低成本化,是复合材料扩大应用的重点发展方向之一。首先介绍了干纤维自动铺放液体成型复合材料技术的起源,然后分析... 详细信息

干纤维自动铺放液体成型复合材料技术是将自动铺放技术和液态成型技术结合,可同时实现先进复合材料的高韧化、自动化和低成本化,是复合材料扩大应用的重点发展方向之一。首先介绍了干纤维自动铺放液体成型复合材料技术的起源,然后分析了国外成熟的干纤维自动铺放材料的组成、性能和制备方法,归纳总结了国外干纤维自动铺放液体成型复合材料构件验证和应用情况,最后简单介绍了国内干纤维自动铺放液体成型复合材料技术现状,以期推动国内干纤维自动铺放液体成型技术的发展和应用。

关键词：干纤维铺放网膜定型剂预制体渗透率复合材料

热固性树脂基复合材料增韧及其抗冲击/抗分层性能优化

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热固性树脂 2024年第3期39卷 57-66页

作者：刘寒松钟翔屿张连旺李伟东张朋包建文中国航空制造技术研究院复合材料技术中心北京101300 中航复合材料有限责任公司北京101300

综述了热固性树脂复合材料的增韧及其抗冲击/抗分层性能优化方面的研究进展。从热固性树脂增韧、复合材料界面改性、热固性树脂基复合材料成分优化、热固性树脂基复合材料结构优化等角度介绍了不同方法的改性效果,并建议未来关注新型增... 详细信息

综述了热固性树脂复合材料的增韧及其抗冲击/抗分层性能优化方面的研究进展。从热固性树脂增韧、复合材料界面改性、热固性树脂基复合材料成分优化、热固性树脂基复合材料结构优化等角度介绍了不同方法的改性效果,并建议未来关注新型增韧热固性树脂基复合材料的高效开发、使用场景扩展和工程化应用。

关键词：热固性树脂复合材料增韧抗冲击抗分层

高性能碳纤维双马树脂复合材料在航空领域的应用

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合成纤维 2024年第6期53卷 27-34页

作者：李伟东杨焕志段子琦申鹏飞钟翔屿包建文中航复合材料有限责任公司北京101300 航空工业复合材料技术中心先进复合材料重点实验室北京101300

聚丙烯腈基碳纤维因其高强度、轻质、耐疲劳等优异性能,被用于制备高性能复合材料,成为先进复合材料的主要增强纤维材料之一,已广泛应用于航空、航天等尖端技术领域。高强中模碳纤维增强树脂基复合材料是当前及未来长期内主要的航空结... 详细信息

聚丙烯腈基碳纤维因其高强度、轻质、耐疲劳等优异性能,被用于制备高性能复合材料,成为先进复合材料的主要增强纤维材料之一,已广泛应用于航空、航天等尖端技术领域。高强中模碳纤维增强树脂基复合材料是当前及未来长期内主要的航空结构复合材料。综述了国内外高强中模碳纤维的发展现状,介绍了基于高强中模碳纤维增强双马来酰亚胺树脂基复合材料的性能特点及其在航空领域的应用,并展望了我国高强中模碳纤维产业的发展前景。

关键词：聚丙烯腈基碳纤维高强中模碳纤维双马来酰亚胺树脂复合材料应用

基于AC729RTM聚酰亚胺复合材料的发动机舱尾区结构研制与验证

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复合材料学报 2022年第6期39卷 2631-2638页

作者：张庆茂金东升甘建张朋包建文成都飞机设计研究所成都610041 航空工业复合材料技术中心北京100088

针对某飞行器钛合金发动机舱尾区结构在应用中存在的结构变形、重量问题及高温环境需求,以耐温等级为350℃的AC729RTM聚酰亚胺树脂基复合材料为设计选材,开展了某飞机发动机舱尾区结构复合材料代替钛合金结构设计,建立了有限元分析模型... 详细信息

针对某飞行器钛合金发动机舱尾区结构在应用中存在的结构变形、重量问题及高温环境需求,以耐温等级为350℃的AC729RTM聚酰亚胺树脂基复合材料为设计选材,开展了某飞机发动机舱尾区结构复合材料代替钛合金结构设计,建立了有限元分析模型对复合材料发动机舱尾区结构进行参数分析,最后获取了合理的结构设计参数,最后采用树脂传递模塑成型工艺(RTM)进行了复合材料发动机舱尾区结构制备,同时从静强度试验、结构变形和结构重量三个角度进行了验证评价。结果表明:聚酰亚胺复合材料发动机舱尾区结构经无损检测制件仅局部区域存在小面积孔隙(孔隙率<2%),整个制件的内部质量及外观状态良好;经静强度试验验证,发动机舱尾区结构除局部小范围脱粘外,未出现明显损伤及破坏,符合室温静强度要求;复合材料发动机舱尾区结构外形偏差控制在-0.808~0.664 mm,相比于钛合金结构取得了改善;结构质量相比钛合金减重约27.5%,取得了良好的减重收益。

关键词： AC729RTM 聚酰亚胺复合材料发动机舱尾区结构有限元分析验证评价

高温环境作用下T800碳纤维/AC631双马来酰亚胺复合材料的疲劳行为

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高分子材料科学与工程 2022年第3期38卷 89-95页

作者：高禹杨晓东董尚利王柏臣包建文沈阳航空航天大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110136 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001 先进复合材料国防科技重点实验室北京100095

在200℃高温环境下对多向铺层T800/AC631双马来酰亚胺复合材料进行了长时间暴露处理,测试了复合材料的质损率、动态力学性能和拉伸强度。根据拉伸强度确定疲劳应力水平,并测试了高温环境处理前后材料的疲劳性能。采用宏观目视和超声C扫... 详细信息

在200℃高温环境下对多向铺层T800/AC631双马来酰亚胺复合材料进行了长时间暴露处理,测试了复合材料的质损率、动态力学性能和拉伸强度。根据拉伸强度确定疲劳应力水平,并测试了高温环境处理前后材料的疲劳性能。采用宏观目视和超声C扫描对复合材料疲劳损伤状况进行了表征和分析。结果表明,随着高温环境处理时间的延长,复合材料的质损率先迅速增加再缓慢增加。复合材料动态力学性能的变化归因于高温环境处理后的复合材料发生了一定程度的后固化、物理老化和界面局部脱粘。高温环境处理1000 h后,复合材料出现了轻微损伤,其疲劳寿命与原始态相比明显下降。复合材料的疲劳破坏模式主要为纤维断裂和铺层分层开裂。经历高温环境处理的T800/AC631复合材料的刚度明显下降,迟滞回能环轴线斜率和面积减少,表明复合材料出现了明显的高温老化损伤。

关键词：碳/树脂基复合材料高温环境疲劳性能动态力学热分析超声C扫描

基于单体反应物自聚合方法的高韧性聚酰亚胺树脂结构与性能

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高分子材料科学与工程 2022年第3期38卷 10-17页

作者：李圣雄张朋包建文姚逸伦钟翔屿杨涛董波涛中国航空制造技术研究院航空工业复合材料技术中心北京101300

采用单体反应物自聚合(PMR)方法,以4-苯乙炔苯酐为反应性封端剂,2,3,3',4'-联苯四甲酸二酐(α-BPDA)和4,4'-二氨基二苯醚(4,4'-ODA)为二酐和二胺单体,合成了不同相对分子质量的热固性聚酰亚胺树脂。借助差示扫描量热分析、动态力学热分... 详细信息

采用单体反应物自聚合(PMR)方法,以4-苯乙炔苯酐为反应性封端剂,2,3,3',4'-联苯四甲酸二酐(α-BPDA)和4,4'-二氨基二苯醚(4,4'-ODA)为二酐和二胺单体,合成了不同相对分子质量的热固性聚酰亚胺树脂。借助差示扫描量热分析、动态力学热分析、热重分析和流变性能分析等方法,研究了相对分子质量与固化反应特性、流变特性、耐热性能、韧性性能的关系及影响机理。结果表明,随着相对分子质量增加,熔体最低黏度由10.4 Pa·s增加至1449.4 Pa·s;玻璃化转变温度由378℃下降至346℃,冲击强度由31.69 kJ/m^(2)提高到62.15 kJ/m^(2)。通过优化相对分子质量可实现对韧性性能、耐热性能与工艺性能的综合调控。

关键词：聚酰亚胺单体反应物自聚合韧性热氧化稳定性

聚醚砜超细纤维无纺布层间增韧碳纤维/环氧树脂复合材料制备与表征

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复合材料学报 2022年第8期39卷 3767-3775页

作者：张代军包建文钟翔屿王德辉张天骄陈祥宝中国航发北京航空材料研究院北京100095 先进复合材料国防科技重点实验室北京100095 航空工业复合材料技术中心北京101300 中航复合材料有限责任公司北京101300 北京服装学院材料科学与工程学院北京100029

为提高环氧树脂基复合材料的冲击后压缩强度,采用更适用于批量化制备的聚醚砜-尼龙6(PESPA6)共混纺丝溶解剥离法制备PES超细纤维无纺布,并将该无纺布用于碳纤维增强环氧树脂基复合材料的层间增韧,通过测试复合材料增韧前后的I型层间断... 详细信息

为提高环氧树脂基复合材料的冲击后压缩强度,采用更适用于批量化制备的聚醚砜-尼龙6(PESPA6)共混纺丝溶解剥离法制备PES超细纤维无纺布,并将该无纺布用于碳纤维增强环氧树脂基复合材料的层间增韧,通过测试复合材料增韧前后的I型层间断裂韧性(GIC)、II型层间断裂韧性(GIIC)和冲击后压缩强度(CAI),并表征复合材料层间断裂微观形貌,研究该无纺布对复合材料层间韧性的影响与复合材料超细纤维无纺布层间增韧机制。结果表明,采用无纺布层间增韧环氧树脂复合材料后,其GIC性能由增韧前的289 J/m^(2)提升到增韧后的312 J/m^(2);GIIC性能由增韧前的1391 J/m^(2)提升到增韧后的3649 J/m^(2)。试样冲击后损伤面积由增韧前的1050 mm^(2)降低到增韧后的204 mm^(2),相应的冲击后压缩强度由增韧前的228 MPa提升到增韧后307 MPa。

关键词：环氧树脂复合材料碳纤维层间增韧共混纺丝

干纤维自动铺放液体成型复合材料技术的研究进展

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复合材料科学与工程 2023年

作者：彭公秋白钰钟翔屿张连旺包建文曹正华中国航空制造技术研究院复合材料技术中心中航复合材料有限责任公司

干纤维自动铺放液体成型复合材料技术是将自动铺放技术和液态成型技术结合，可同时实现先进复合材料的高韧化、自动化和低成本化，是复合材料扩大应用的重点发展方向之一。首先介绍干纤维自动铺放液体成型复合材料技术的起源，然后分析... 详细信息

干纤维自动铺放液体成型复合材料技术是将自动铺放技术和液态成型技术结合，可同时实现先进复合材料的高韧化、自动化和低成本化，是复合材料扩大应用的重点发展方向之一。首先介绍干纤维自动铺放液体成型复合材料技术的起源，然后分析了国外成熟的干纤维自动铺放材料的组成、性能和制备方法，归纳总结了国外干纤维自动铺放液体成型复合材料构件验证和应用情况，最后简单介绍了国内干纤维自动铺放液体成型复合材料技术现状，以期推动国内干纤维自动铺放液体成型技术的发展和应用。

关键词：干纤维铺放网膜定型剂预制体渗透率复合材料

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耐高温热塑性聚酰亚胺的结构与性能的关系

塑料工业 2023年第4期51卷 40-45页

作者：姚逸伦张朋包建文孙劲松钟翔屿中国航空制造技术研究院航空工业复合材料技术中心先进复合材料重点实验室北京101300

分别采用2,3,3′,4′-联苯四甲酸二酐(α-BPDA)、2,3,3′,4′-二苯醚四甲酸二酐(α-ODPA)、均苯四甲酸二酐(PMDA)、3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(s-BPDA)以及二胺单体,利用化学亚胺化或热亚胺化方法制备了不同分子结构的热塑性聚酰亚胺... 详细信息

分别采用2,3,3′,4′-联苯四甲酸二酐(α-BPDA)、2,3,3′,4′-二苯醚四甲酸二酐(α-ODPA)、均苯四甲酸二酐(PMDA)、3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(s-BPDA)以及二胺单体,利用化学亚胺化或热亚胺化方法制备了不同分子结构的热塑性聚酰亚胺树脂模塑粉。借助热重分析(TG)、红外光谱(FTIR)、动态热力学分析(DMA)、扫描电子显微镜(SEM)和力学性能测试等表征分析方法,研究了分子主链结构对热塑性聚酰亚胺理化性能、力学性能的影响。结果表明,基于扭曲非共面联苯结构的α-BPDA合成的LPI-1聚酰亚胺树脂玻璃化转变温度为326℃,5%热分解温度为554℃,冲击强度为88.5 kJ/m 2,拉伸强度为111.3 MPa,兼具较好的耐热性与韧性。

关键词：热塑性聚酰亚胺模塑粉高温韧性