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不同孔隙率碳纤维增强环氧树脂复合材料板的压缩强度及其预测模型

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机械工程材料 2021年第6期45卷 52-56页

作者：杨鹏飞樊俊铃宁宁史俊伟中国飞机强度研究所西安710065 中航复合材料有限责任公司北京101300

通过压缩试验研究了IMA碳纤维增强M21环氧树脂复合材料板孔隙率对压缩强度的影响,建立了孔隙率与压缩强度的非线性关系模型。结果表明:孔隙率不大于1.87%时,该复合材料板的压缩强度较孔隙率为0的变化不明显,孔隙率对压缩强度的影响较小... 详细信息

通过压缩试验研究了IMA碳纤维增强M21环氧树脂复合材料板孔隙率对压缩强度的影响,建立了孔隙率与压缩强度的非线性关系模型。结果表明:孔隙率不大于1.87%时,该复合材料板的压缩强度较孔隙率为0的变化不明显,孔隙率对压缩强度的影响较小;孔隙率大于1.87%时,复合材料板的压缩强度较孔隙率为0的明显降低,此时孔隙率对压缩强度的影响较大;用建立的孔隙率与压缩强度的非线性关系模型对复合材料板的压缩强度进行了预测,预测结果较经典Gürdal指数模型的准确。

关键词：碳纤维增强环氧树脂孔隙率压缩强度预测模型

毫秒/纳秒激光致碳纤维增强环氧树脂损伤特性研究

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毫秒/纳秒激光致碳纤维增强环氧树脂损伤特性研究

作者：姜珊珊长春理工大学

学位级别：硕士

复合材料是一种新型材料,其结构比较复杂。近些年来复合材料迅速发展,由于复合材料具有较高的比刚度、比强度,因而作为传统金属材料的替代材料已被广泛应用于航天、航空等高技术领域,其中应用最广泛的为碳纤维增强环氧树脂复合材料。它... 详细信息

复合材料是一种新型材料,其结构比较复杂。近些年来复合材料迅速发展,由于复合材料具有较高的比刚度、比强度,因而作为传统金属材料的替代材料已被广泛应用于航天、航空等高技术领域,其中应用最广泛的为碳纤维增强环氧树脂复合材料。它的抗烧蚀性能是其重要的性质之一,因此掌握其作用过程烧蚀机制,具有重要的研究意义和应用价值。碳纤维增强环氧树脂复合材料是由两种完全不同的材料组成的,其中基体环氧树脂为高分子有机化合物,在激光与碳纤维增强环氧树脂复合材料相互作用过程中,其复合材料的烧蚀性能与激光特性有关。因此,研究不同入射条件激光对碳纤维增强环氧树脂材料所产生的不同损伤特性,具有非常重要的理论和现实意义。本文针对毫秒/纳秒脉冲激光致碳纤维增强环氧树脂的损伤特性进行研究。理论模拟方面,分别建立毫秒/纳秒脉冲激光辐照碳纤维增强环氧树脂复合材料的理论模型。基于热传导理论、热弹塑性力学理论,建立了激光与碳纤维增强环氧树脂的三维仿真模型,利用有限元分析软件对其进行数值仿真,分别对脉宽2ms和10ns,能量密度分别为8.6J/cm、20.5J/cm、35.7J/cm时复合材料上表面中心点、径向的温度变化以及径向、环向应力进行分析,得到复合材料温度场以及应力场随着能量密度变化规律。实验研究方面,搭建毫秒/纳秒脉冲激光辐照碳纤维增强环氧树脂损伤测试系统。利用点温仪测量了材料表面中心点的温度,采用全自动变焦测量技术对损伤形貌进行测量,以及采用阴影法测量了损伤过程中的等离子体的膨胀距离以及扩展速度。通过对理论研究和实验结果进行分析,对比毫秒/纳秒脉宽激光对碳纤维增强环氧树脂损伤特性的影响,分析其损伤特性差异,进而揭示不同脉宽的激光,对碳纤维增强环氧树脂复合材料的损伤机理。

关键词：毫秒激光纳秒激光碳纤维增强环氧树脂损伤特性

PEEK层间增韧碳纤维环氧树脂基复合材料的性能研究

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塑料科技 2022年第1期50卷 1-3页

作者：谷国华张成林董抒华申红望林治涛魏春城山东理工大学材料科学与工程学院山东淄博255049

为了改善碳纤维/环氧树脂(CF/EP)层合板层间断裂韧性较差的问题,采用预浸料层间涂层和模压工艺制备聚醚醚酮(PEEK)层间增韧CF/EP层合板。探究PEEK含量对CF/EP层合板Ⅱ型层间断裂韧性和冲击强度的影响。结果表明:PEEK的加入有效提高CF/E... 详细信息

为了改善碳纤维/环氧树脂(CF/EP)层合板层间断裂韧性较差的问题,采用预浸料层间涂层和模压工艺制备聚醚醚酮(PEEK)层间增韧CF/EP层合板。探究PEEK含量对CF/EP层合板Ⅱ型层间断裂韧性和冲击强度的影响。结果表明:PEEK的加入有效提高CF/EP层合板的Ⅱ型层间断裂韧性和冲击强度。当PEEK含量为2%,层合板的断裂韧性和冲击强度分别达到1 253 J/m^(2)和259 kJ/m^(2),与纯层合板相比分别提高61.5%和32.8%。实验分析PEEK增韧机理,为研究高附加值复合材料产品提供参考。

关键词：复合材料层合板碳纤维增强环氧树脂聚醚醚酮 Ⅱ型层间断裂韧性

树脂基复合材料表面隔热涂层的组织与性能研究

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无机材料学报 2020年第8期35卷 947-952页

作者：潘碧宸任鹏禾周特军蔡圳阳赵小军周宏明肖来荣国网湖南省电力有限公司防灾减灾中心电网输变电设备防灾减灾国家重点实验室长沙410029 中南大学材料科学与工程学院长沙410083 中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室长沙410083

以碳纤维增强环氧树脂作为基体材料,设计并制备了一种轻质、环保的隔热涂层。为解决基体材料与涂层之间热膨胀系数差别大导致易于开裂的问题,同时实现具有高反射率和低热导率的目标,通过添加聚氨酯、TiO2、SiO2、Al2O3等填料制备连接层... 详细信息

以碳纤维增强环氧树脂作为基体材料,设计并制备了一种轻质、环保的隔热涂层。为解决基体材料与涂层之间热膨胀系数差别大导致易于开裂的问题,同时实现具有高反射率和低热导率的目标,通过添加聚氨酯、TiO2、SiO2、Al2O3等填料制备连接层、阻隔层、反射层等三个不同功能层形成复合隔热涂层。通过优化涂层脱落时间、反射率、热导率等,得到连接层、阻隔层、反射层最优厚度分别为80、120和90μm。优化后的隔热涂层具有优异性能:涂层的反射率高达0.95,导热系数为0.048 W·m–1·K–1,隔热温差为20.1℃;耐热冲击性能良好, 190℃的最大失重率为3.7%,并在随后保持稳定;在160℃连续保温4h后表面变黄,但无明显脱落现象,同时,纳米填料颗粒保持原状态。

关键词：隔热涂层二氧化钛空心玻璃微球碳纤维增强环氧树脂

预浸料贮存时间对MT700/603复合材料力学性能的影响

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北京航空航天大学学报 2022年第12期48卷 2434-2441页

作者：王荣于雅琳王乐辰莫申忠黄玉清周翔航天材料及工艺研究所北京100076

以碳纤维增强环氧树脂热熔预浸料MT700/603为研究对象,开展室温贮存时间与预固化度的关联性分析,研究预浸料预固化度对复合材料成型质量和关键力学性能的影响机制,建立预浸料贮存时间-预固化度-制品性能三者之间的内在联系。结果表明:... 详细信息

以碳纤维增强环氧树脂热熔预浸料MT700/603为研究对象,开展室温贮存时间与预固化度的关联性分析,研究预浸料预固化度对复合材料成型质量和关键力学性能的影响机制,建立预浸料贮存时间-预固化度-制品性能三者之间的内在联系。结果表明:随着室温贮存时间的延长,60 d后603环氧树脂的最低黏度增加了4.6倍,玻璃化转变温度增加了17.9℃,预固化度为11.2%;MT700/603预浸料贮存时间小于30 d时,制备的复合材料内部质量良好,纤维分布较为均匀,孔隙率较低,树脂的预固化度在5.3%以内,孔隙率低于0.03%;复合材料更倾向依赖于树脂基体破坏的纵向压缩强度和压缩模量对孔隙率的敏感度,要高于倾向依赖于纤维增强体破坏的纵向拉伸强度和拉伸模量;预浸料在室温贮存时树脂预固化度增加,黏度增大,加压时机与树脂黏度变化不匹配是导致复合材料构件关键力学性能下降的根本原因;根据产品的力学性能指标要求,结合不同贮存时间的关键力学性能数据,可反推出预浸料的最长室温贮存时间,实现了预浸料可用性的定量化评估。

关键词：碳纤维增强环氧树脂贮存时间预固化度力学性能孔隙

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基于珍珠层和凤凰螺内部结构的混合仿生设计

高压物理学报 2024年第5期38卷 217-224页

作者：侯泽凯栾云博雷科明董前希牛途瑶李永存太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024

融合多种生物材料内部结构的混合仿生结构设计是近年来兴起的一种材料强韧化设计新策略。采用碳纤维增强环氧树脂设计了一种由贝壳珍珠层“交错”结构和凤凰螺“交叉”结构融合而成的新型“交错-交叉”复合结构材料。实验和理论研究发现... 详细信息

融合多种生物材料内部结构的混合仿生结构设计是近年来兴起的一种材料强韧化设计新策略。采用碳纤维增强环氧树脂设计了一种由贝壳珍珠层“交错”结构和凤凰螺“交叉”结构融合而成的新型“交错-交叉”复合结构材料。实验和理论研究发现,珍珠层“交错”结构和凤凰螺“交叉”结构在内部载荷传递和应力分布调控方面存在显著差异,将两者进行简单混合将会导致局部应力集中,进而使材料性能劣化。通过优化该复合结构,提出了一种新型小角度连续纤维“交叉”叠层仿生结构,该结构能够优化材料内部的全场应力分布、抑制局部应力集中,形成延迟整体结构断裂失效的强韧化机制,有效解决材料性能的劣化问题。该研究结果有望为解决材料的强韧矛盾提供有益参考。

关键词：珍珠层凤凰螺仿生设计强韧矛盾碳纤维增强环氧树脂

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医学成像系统中的先进复合材料解决方案

塑料工业 2022年第S01期50卷 142-145页

作者：王强华上海玻璃钢研究院有限公司上海201404

碳纤维增强环氧树脂是一种先进复合材料,它采用碳纤维和环氧树脂通过一定的复合成型工艺制成,具有轻质、高强、耐高温、耐疲劳、透电磁波和耐腐蚀等优异特性,优于传统的玻璃纤维增强复合材料,已被用于开发和制造各种医疗器械和零部件。... 详细信息

碳纤维增强环氧树脂是一种先进复合材料,它采用碳纤维和环氧树脂通过一定的复合成型工艺制成,具有轻质、高强、耐高温、耐疲劳、透电磁波和耐腐蚀等优异特性,优于传统的玻璃纤维增强复合材料,已被用于开发和制造各种医疗器械和零部件。着重介绍CT扫描成像系统中的先进复合材料解决方案,包括材料的性能和选择,CT床面板和头托部件的制造工艺技术等,为新型医用复合材料部件的开发和应用提供参考。

关键词：先进复合材料解决方案碳纤维增强环氧树脂 CT床面板 CT头托制造工艺

激光辐照CFRP下温度对铺层结构的敏感性研究

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激光技术 2021年第3期45卷 280-285页

作者：孙佳鑫陈重全杨心蕊南朋玉沈中华南京理工大学理学院南京210094

为了研究连续激光作用下层叠型碳纤维增强环氧树脂基复合材料(CFRP)的铺层结构对材料温度的影响,采用有限元软件COMSOL模拟连续激光辐照5种典型层叠型CFRP的烧蚀过程。通过材料表面的温度偏差,获得了5种典型层叠型CFRP的温度分布和演化... 详细信息

为了研究连续激光作用下层叠型碳纤维增强环氧树脂基复合材料(CFRP)的铺层结构对材料温度的影响,采用有限元软件COMSOL模拟连续激光辐照5种典型层叠型CFRP的烧蚀过程。通过材料表面的温度偏差,获得了5种典型层叠型CFRP的温度分布和演化规律;通过对材料整体温度分布进行统计分析,获得了材料温度均匀性随激光辐照时间的变化规律。结果表明,由单向层叠加而成的CFRP在材料表面光斑边缘附近温度对铺层结构最为敏感,呈非单调变化;在5种典型的结构中45°夹角铺层结构的CFRP整体温度分布最为均匀。此研究结果有助于进一步研究激光辐照下复合材料的热力学破坏。

关键词：激光技术温度演变烧蚀模型碳纤维增强环氧树脂铺层结构

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预固化环氧树脂基复合材料自粘结性能研究

热固性树脂 2011年第2期26卷 27-31页

作者：张连旺张明安学锋益小苏北京航空材料研究院先进复合材料重点实验室北京100095

通过拉丝法测定了5228A环氧树脂在不同温度下的凝胶时间,选择了特定的预固化温度;在预固化温度下制备了不同预固化度的碳纤维增强环氧树脂基复合材料,采用DMA测试了预固化复合材料层板的玻璃化转变温度;采用自制粘接模具制备了复合材料... 详细信息

通过拉丝法测定了5228A环氧树脂在不同温度下的凝胶时间,选择了特定的预固化温度;在预固化温度下制备了不同预固化度的碳纤维增强环氧树脂基复合材料,采用DMA测试了预固化复合材料层板的玻璃化转变温度;采用自制粘接模具制备了复合材料自粘结接头,测试了复合材料接头的搭接剪切性能;采用光学显微镜观测了自粘结搭接结构和剪切断口形貌,分析了搭接结构对剪切强度的影响。结果表明:复合材料层板的预固化度αgel时,接头的搭接剪切强度降低幅度较大;剪切性能受搭接结构的完整性影响较大。

关键词：预固化碳纤维增强环氧树脂复合材料预固化度自粘结搭接剪切强度