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碳纤维增强聚苯硫醚复合材料激光加热原位成型过程中的温度场

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复合材料学报 2019年第2期36卷 283-292页

作者：宋清华刘卫平陈吉平刘奎杨洋上海飞机制造有限公司上海201324

连续纤维增强热塑性复合材料(Thermoplastic Composite,TPC)自动铺放(Automated Fiber Placement,AFP)可以实现铺层原位成型,因此在制造大型结构件、降低加工成本及提升生产效率方面潜力巨大。原位成型过程中铺层温度场分布对复合材料... 详细信息

连续纤维增强热塑性复合材料(Thermoplastic Composite,TPC)自动铺放(Automated Fiber Placement,AFP)可以实现铺层原位成型,因此在制造大型结构件、降低加工成本及提升生产效率方面潜力巨大。原位成型过程中铺层温度场分布对复合材料构件成型质量具有较大影响,且激光加热过程中又涉及激光能量场与预浸料吸收光能后产生的温度场之间相互耦联,机理复杂,因此结合传热模型,通过有限元模拟仿真研究激光辅助加热自动铺放成型连续碳纤维增强聚苯硫醚(CF/PPS)复合材料过程中铺层经历的温度历程。同时构建铺层温度场测量系统,对铺层经历的温度历程进行实时采集和存储。研究结果表明,铺放过程中黏合区域前方存在激光辐照阴影区,使压辊下方黏合区域的温度急剧下降;随着铺放速度的增加,黏合区域峰值温度逐渐降低,且成型速度越快,铺层间黏合区域峰值温度差越小,而热电偶测量结果与仿真结果相差越大;随着激光输出功率的增大,铺层峰值温度逐渐升高;为提高原位成型效率,当激光输出功率选择最大6kW时,最大铺放速度为0.75m/s。通过对比,试验结果中的峰值温度与仿真模拟结果变化趋势相近,证明了有限元仿真模型的正确性。

关键词：热塑性复合材料激光加热原位成型黏合区域温度场

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热塑性复合材料原位成型过程铺层间结合强度

航空学报 2019年第4期40卷 259-267页

作者：宋清华刘卫平刘小林刘奎杨洋陈吉平上海飞机制造有限公司上海201324

连续纤维增强热塑性复合材料自动铺放原位成型可以实现结构件在制造过程中一次成型,而不需进入热压罐后处理,属于"非热压罐"制造技术,故原位成型过程中铺层间的结合强度将直接决定最终结构件的性能。通过建立铺层间紧密接触模型及高温... 详细信息

连续纤维增强热塑性复合材料自动铺放原位成型可以实现结构件在制造过程中一次成型,而不需进入热压罐后处理,属于"非热压罐"制造技术,故原位成型过程中铺层间的结合强度将直接决定最终结构件的性能。通过建立铺层间紧密接触模型及高温高压下分子链扩散模型,预测原位成型过程中铺层间的结合强度与成型工艺参数之间的关系,对原位成型工艺参数进行优化,并通过试验验证模型的正确性。试验结果表明,模型预测结果与试验结果基本相符,通过计算发现,压辊压力达到1 500N时,铺层间的紧密接触度才能达到1;通过提高升温速率的方式缩短分子链的扩散时间;原位成型试片的层间剪切强度(ILSS)仅达到热压罐成型的70%左右,因此还需对原位成型试片性能的其他影响因素进行分析。

关键词：热塑性复合材料原位成型紧密接触分子链扩散结合强度

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微型金柱腔中原位成型制备微孔泡沫

强激光与粒子束 2009年第6期21卷 855-858页

作者：范勇恒罗炫方瑜任洪波袁光辉王红莲周兰张林杜凯中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900

报道了在μm量级圆柱状金柱腔中原位成型制备微孔泡沫的方法。在直径400μm、长度700μm、壁厚20μm、两端开口的金柱腔中原位成型成功制备出密度为50mg·cm-3、蜂窝直径不超过1μm的多元丙烯酸酯聚合物微孔泡沫。干燥过程中泡沫没有明... 详细信息

报道了在μm量级圆柱状金柱腔中原位成型制备微孔泡沫的方法。在直径400μm、长度700μm、壁厚20μm、两端开口的金柱腔中原位成型成功制备出密度为50mg·cm-3、蜂窝直径不超过1μm的多元丙烯酸酯聚合物微孔泡沫。干燥过程中泡沫没有明显收缩,在柱腔中填充紧密,无需后续机械加工。

关键词：丙烯酸酯微孔泡沫原位成型金柱腔

连续纤维增强热塑性树脂基复合材料自动铺放原位成型技术的航空发展现状

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复合材料学报 2019年第4期36卷 784-794页

作者：陈吉平李岩刘卫平宋清华杨洋林紫雄同济大学航空航天与力学学院上海200092 上海飞机制造有限公司复合材料中心上海201324 中科院海西研究院福州350100

基于自动铺丝手段,连续纤维增强热塑性树脂基复合材料可实现原位成型效果,即铺贴同时完成零件制造。该技术可降低复合材料成本达到50%以上,由于其高效低耗的技术特点,该技术被认为在航空领域具有广泛的应用前景。文章调研了热塑性复合... 详细信息

基于自动铺丝手段,连续纤维增强热塑性树脂基复合材料可实现原位成型效果,即铺贴同时完成零件制造。该技术可降低复合材料成本达到50%以上,由于其高效低耗的技术特点,该技术被认为在航空领域具有广泛的应用前景。文章调研了热塑性复合材料原位成型技术在国内外航空领域相关的研究和应用工作。结合典型的技术开发案例,重点分析了目前原位成型技术在应用材料、装备及工艺控制技术等方面的水平现状,并阐述了原位成型技术的最新发展趋势。

关键词：热塑性复合材料原位成型航空材料装备工艺

原位成型工艺参数对CF/PEEK热塑性复合材料层间结合的影响

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复合材料学报 2024年

作者：赵大成刘卫平陈吉平杨洋上海飞机制造有限公司

热塑性复合材料的层间性能是表征其整体质量的重要指标之一。对于热塑性复合材料自动铺放原位成型过程，复合材料层间性能受到温度场、聚合物热降解、结晶、层间结合以及孔隙率等多种机制的耦合影响。其中，层间结合是形成层间整体结构... 详细信息

热塑性复合材料的层间性能是表征其整体质量的重要指标之一。对于热塑性复合材料自动铺放原位成型过程，复合材料层间性能受到温度场、聚合物热降解、结晶、层间结合以及孔隙率等多种机制的耦合影响。其中，层间结合是形成层间整体结构的主要影响因素。由于成型速度快，铺层保温和保压时间短，自动铺放原位成型通常难以形成完美的层间结合。本文研究了高性能碳纤维增强聚醚醚酮（Carbon fiber/Poly-ether-ether-ketone，CF/PEEK）复合材料在自动铺放原位成型过程中的层间结合机制。基于影响层间结合的两个主要过程：紧密接触和聚合物分子链扩散，分别进行了理论模型预测及试验验证，探讨了工艺参数对原位成型层间结合过程的影响及其机制，并分析了层合板层间剪切强度随工艺参数的变化规律。结果表明，分子链扩散所需要的时间远低于紧密接触过程，因而紧密接触为影响CF/PEEK层间结合的主要过程。对于紧密接触过程，激光温度的影响最为显著，而铺放速率和铺放压力的影响相当。在激光温度450℃，铺放速率100 mm/s的成型条件下，CF/PEEK复合材料的层间剪切强度达到最大值58.5 MPa。

关键词：热塑性复合材料原位成型工艺参数层间结合模型预测

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金套筒内SiO2气凝胶原位成型技术研究

原子能科学技术 2012年第6期46卷 730-733页

作者：李龙翔周斌杜艾朱秀榕吴广明沈军张志华同济大学上海市特殊人工微结构材料与技术重点实验室上海200092

低密度SiO2气凝胶作为热波增殖和激光-K壳层X光转换实验中高效产生等离子体的媒质而受到广泛关注。本工作采用酸碱二步催化溶胶-凝胶法及CO2超临界流体干燥工艺直接在内径为800μm、长为1 200μm的金套筒内原位制备密度低至约10mg/cm3... 详细信息

低密度SiO2气凝胶作为热波增殖和激光-K壳层X光转换实验中高效产生等离子体的媒质而受到广泛关注。本工作采用酸碱二步催化溶胶-凝胶法及CO2超临界流体干燥工艺直接在内径为800μm、长为1 200μm的金套筒内原位制备密度低至约10mg/cm3、成型较好的SiO2气凝胶。采用X射线相称成像仪、光学显微镜、扫描电子显微镜等对金套筒内气凝胶的微观形貌以及金套筒与气凝胶的复合状况进行了表征,结果表明:气凝胶/金套筒界面处接触良好,界面附近与内部气凝胶密度存在差异。此外,着重讨论了金套筒的表面特性对气凝胶原位成型的影响,并对原位成型气凝胶结构差异的形成机理进行了探索。

关键词：惯性约束聚变金套筒原位成型界面气凝胶

炭纤维/聚醚醚酮复合材料的激光原位成型工艺探究

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固体火箭技术 2019年第2期42卷 229-233页

作者：沈镇秦滢杰陈书华韩建平西安航天复合材料研究所西安710025

为扩大热塑性树脂基复合材料在航空航天领域的应用,选择了一种具有优异力学性能和热性能的聚醚醚酮树脂作为基体,对激光原位成型技术在热塑性树脂基复合材料成型的可行性进行探索。采用溶液浸渍法制备T700炭纤维/聚醚醚酮预浸胶带(预浸... 详细信息

为扩大热塑性树脂基复合材料在航空航天领域的应用,选择了一种具有优异力学性能和热性能的聚醚醚酮树脂作为基体,对激光原位成型技术在热塑性树脂基复合材料成型的可行性进行探索。采用溶液浸渍法制备T700炭纤维/聚醚醚酮预浸胶带(预浸带),通过激光原位成型方式缠绕制备T700炭纤维/聚醚醚酮复合材料NOL环(NOL环),探索不同成型工艺条件下NOL环的层间剪切性能,优化出适宜的激光原位成型工艺参数。结果表明,预浸胶带在含胶量为33.6%时韧性好,并且具有较好的拉伸性能;通过层间剪切性能测试,当缠绕速度为3 m/min、激光输出电流为40 A、芯模温度为290℃、压辊压力为150 N时,激光原位成型的NOL环层间剪切性能较为优异,这为激光原位成型热塑性树脂基复合材料在固体火箭发动机复合材料壳体上的应用提供了工艺参考。

关键词：激光原位成型聚醚醚酮复合材料

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溶剂交换型原位成型植入剂的研究进展

中国新药杂志 2017年第21期26卷 2528-2532页

作者：张春燕孙考祥济宁医学院药学院烟台大学药学院

原位成型注射给药系统由于制备简单、易于注射和药物释放完全后材料无需取出,患者依从性良好,近年来已成为药剂学和生物技术领域研究的热点。本文针对溶剂交换型原位成型植入剂中使用的高分子材料、溶剂和附加剂进行概述,并总结归纳了... 详细信息

原位成型注射给药系统由于制备简单、易于注射和药物释放完全后材料无需取出,患者依从性良好,近年来已成为药剂学和生物技术领域研究的热点。本文针对溶剂交换型原位成型植入剂中使用的高分子材料、溶剂和附加剂进行概述,并总结归纳了其发展方向。注射型原位成型植入剂为蛋白和多肽类药物长效缓释制剂的研究提供了良好的运载平台,具有极大的发展潜力。

关键词：原位成型相分离缓释植入剂药物传递

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大规格原位成型菌丝体生物泡沫的性能

林业工程学报 2024年第6期9卷 124-132页

作者：闫薇于兰芳史田田李少博刘磊黄茹张彬衡水职业技术学院衡水053000 石家庄铁道大学四方学院石家庄050000 中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091

菌丝体生物泡沫是绿色、可降解的环保型材料,成型规格和力学性能等是材料应用最基础和最关键的问题。本研究所使用菌种为平菇(Pleurotus ostreatus),设计了5种培养料以及不同孔径网格布增强等措施研究大规格原位成型菌丝体生物泡沫的性... 详细信息

菌丝体生物泡沫是绿色、可降解的环保型材料,成型规格和力学性能等是材料应用最基础和最关键的问题。本研究所使用菌种为平菇(Pleurotus ostreatus),设计了5种培养料以及不同孔径网格布增强等措施研究大规格原位成型菌丝体生物泡沫的性能,并讨论了影响其成型质量的关键因素。结果表明,不同培养料生长的菌丝形态不同,菌丝体形成的致密表皮干燥处理之后具有较好的疏水性;不同培养料对成型效率有影响,以桃木碎料为主的培养料最适合平菇菌丝的生长;10目网格布包覆的菌丝体生物泡沫抗弯能力最大,破坏荷载均值为150.42 N,发生破坏时吸收的能量最大,均值为5828.95 J,相比未包覆网格布的菌丝体泡沫,抗弯性能明显提升。在大规格菌丝生物泡沫成型的过程中,其关键影响因素为适宜的成型环境、植物碎料的颗粒度、菌丝体表皮脱模的完整性、控制干燥去活产生的干缩、适宜的接种量等。本研究为菌丝体生物泡沫的进一步研发应用提供了新思路和基础支持,有利于促进菌丝体生物质复合材料的研发和应用。

关键词：菌丝体生物泡沫原位成型抗弯性能

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