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宽频蜂窝夹层结构吸波复合材料的低频隐身介质超材料研究

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复合材料学报 2024年第1期41卷 188-195页

作者：鹿海军礼嵩明黄浩吴思保王甲富中国航空制造技术研究院复合材料技术中心北京101300 先进复合材料重点实验室北京100095 空军工程大学基础部西安710051

研究用于宽频蜂窝夹层结构吸波复合材料的介质超材料的低频隐身性能,分析碳纤维介质超材料单元的电磁响应特性及其对蜂窝夹层结构吸波复合材料电性能和力学性能的影响。结果表明:制备的碳纤维介质超材料单元可以实现与金属超材料单元相... 详细信息

研究用于宽频蜂窝夹层结构吸波复合材料的介质超材料的低频隐身性能,分析碳纤维介质超材料单元的电磁响应特性及其对蜂窝夹层结构吸波复合材料电性能和力学性能的影响。结果表明:制备的碳纤维介质超材料单元可以实现与金属超材料单元相当的电磁响应效果;当吸波蜂窝高度为50 mm、透波面板厚度为1 mm时,碳纤维介质超材料单元的引入,可以使吸波蜂窝夹层结构复合材料低频吸波性能得到显著提升,L波段反射率最弱值提升2 dB以上,平均反射率提升4 dB以上;含碳纤维介质超材料单元透波面板基本力学性能与透波面板复合材料自身力学性能基本相当,引入碳纤维介质超材料单元不会降低透波面板力学性能。

关键词：介质超材料低频隐身吸波性能吸波蜂窝夹层结构碳纤维

孔隙对碳纤维/环氧树脂复合材料剪切性能和破坏模式的影响

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复合材料学报 2024年

作者：史俊伟杨柳王文贵荀国立信泽坤中国航空制造技术研究院复合材料检测与评估技术室

孔隙对碳纤维/环氧树脂复合材料剪切性能的影响十分显著。本文采用吸湿饱和和固化压力阶梯下降的方法在复合材料层压板中模拟制备出不同含量的孔隙缺陷，通过短梁剪切强度测试试验，建立不同孔隙率对短梁剪切强度的影响曲线，结合金相... 详细信息

孔隙对碳纤维/环氧树脂复合材料剪切性能的影响十分显著。本文采用吸湿饱和和固化压力阶梯下降的方法在复合材料层压板中模拟制备出不同含量的孔隙缺陷，通过短梁剪切强度测试试验，建立不同孔隙率对短梁剪切强度的影响曲线，结合金相观察和超声成像分析了不同孔隙率下损伤分布与破坏模式。研究结果表明：当孔隙率小于1.0%时，短梁剪切强度保留率约为88.4%～90.8%；当孔隙率增加至1.0%～1.5%时，短梁剪切强度保留率约为74.9%～80.6%；当孔隙率增加至1.5%～2.0%时，短梁剪切强度保留率约为66.3%～71.9%；当孔隙率增加至2.0%～3.0%时，短梁剪切强度急剧下降，短梁剪切强度保留率降至50%以下。短梁剪切破坏模式对孔隙缺陷十分敏感，层剪破坏主要发生在孔隙及其周边应力集中的区域，孔隙对裂纹的萌生和扩展具有明显的促进作用。

关键词：复合材料孔隙率破坏模式短梁剪切强度

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TC18钛合金电子束熔丝成形塑性调控

金属热处理 2024年第6期49卷 177-182页

作者：黄志涛中国航空制造技术研究院北京100024

针对电子束熔丝成形TC18钛合金成形件,结合光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等材料表征手段,对TC18钛合金的显微组织特征、断裂行为及断裂原因进行了研究。结果表明,TC18钛合金拉伸断裂模式为正断与切断两者相混合的断裂,... 详细信息

针对电子束熔丝成形TC18钛合金成形件,结合光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等材料表征手段,对TC18钛合金的显微组织特征、断裂行为及断裂原因进行了研究。结果表明,TC18钛合金拉伸断裂模式为正断与切断两者相混合的断裂,断裂机制为沿晶韧性断裂和穿晶韧窝断裂,断裂起源于晶界;在热等静压后产生了大量魏氏组织,是导致塑性下降的重要因素之一;利用高温热处理可改善晶界组织,在强度变化不大的条件下,沿成形方向拉伸塑性可提高至7%以上。电子束熔丝成形后由于晶粒异常粗大,且尺寸不均匀,薄壁结构性能受单个晶粒的影响较大。

关键词：电子束熔丝成形 TC18钛合金显微组织断裂机制塑性

PCS/VHPCS复相碳化硅先驱体的制备及性质研究

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陶瓷学报 2024年第1期45卷 150-155页

作者：陈义邱海鹏陈明伟谢巍杰王岭张琪悦中国航空制造技术研究院复合材料技术中心北京101300 先进复合材料重点实验室北京101300

固态聚碳硅烷和全氢聚碳硅烷是目前研究较多的聚合物碳化硅陶瓷先驱体,在碳化硅陶瓷及其复合材料的制备方面具有广泛应用。制备了由不同比例固态聚碳硅烷(PCS)和乙烯基全氢聚碳硅烷(VHPCS)组成的复相碳化硅陶瓷先驱体,并对先驱体及其裂... 详细信息

固态聚碳硅烷和全氢聚碳硅烷是目前研究较多的聚合物碳化硅陶瓷先驱体,在碳化硅陶瓷及其复合材料的制备方面具有广泛应用。制备了由不同比例固态聚碳硅烷(PCS)和乙烯基全氢聚碳硅烷(VHPCS)组成的复相碳化硅陶瓷先驱体,并对先驱体及其裂解产物的理化性质以及结构等进行了研究。研究表明,当PCS引入量低于30 wt.%时,PCS/VHPCS复相先驱体黏度低于200mPa·s;当PCS引入量低于20wt.%时,陶瓷产率可达到80%以上。PCS/VHPCS复相先驱体陶瓷产物为半结晶状β-SiC,晶粒尺寸较小,无明显晶界出现,且元素分布均匀,碳硅比低于PCS衍生陶瓷。

关键词： PCS VHPCS 碳化硅陶瓷先驱体

聚醚醚酮复合材料制备技术在医疗领域中的应用进展

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复合材料科学与工程 2024年第1期 111-118页

作者：高亮白钰高军鹏凌常月张宝艳齐楠中国航空制造技术研究院复合材料技术中心北京101300

随着科学技术的进步和人们健康意识的提升,植入性医疗器械被越来越广泛应用于临床。聚醚醚酮复合材料因具有低影像学干扰、轻质高强、模量更接近人体组织、动态负载性能优异、耐腐蚀以及耐磨等特点,在医疗领域应用前景广阔。本文重点介... 详细信息

随着科学技术的进步和人们健康意识的提升,植入性医疗器械被越来越广泛应用于临床。聚醚醚酮复合材料因具有低影像学干扰、轻质高强、模量更接近人体组织、动态负载性能优异、耐腐蚀以及耐磨等特点,在医疗领域应用前景广阔。本文重点介绍了注塑成型、3D打印成型和预浸料热压成型三种聚醚醚酮复合材料制备技术的基本原理、国内外研究及其在医疗领域中的应用进展,比较了不同制备技术的优缺点和适应性。同时,提出了聚醚醚酮复合材料在医疗应用中所面临的问题与挑战。希望未来相关研究深入开展,促进我国医用材料水平的发展和植入性器械的更新换代,提高患者身体健康水平,改善生活质量。

关键词：聚醚醚酮树脂基复合材料研究进展制备技术医疗领域

耐空间辐射环氧树脂基碳纤维增强复合材料制备与性能

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应用化学 2024年第6期41卷 899-905页

作者：高军鹏王婷婷许虎蒋诗才邓华张宝艳中国航空制造技术研究院复合材料技术中心北京100191 中航复合材料有限责任公司北京100191

在空间环境中,原子氧辐照、紫外线辐照等空间射线会影响空间结构用复合材料的性能和使用寿命,制备耐空间辐照的复合材料对空间结构的运行安全尤为重要。以具有较高力学性能、较好的工艺性能的耐空间辐射环氧树脂为基体,以T300碳纤维为... 详细信息

在空间环境中,原子氧辐照、紫外线辐照等空间射线会影响空间结构用复合材料的性能和使用寿命,制备耐空间辐照的复合材料对空间结构的运行安全尤为重要。以具有较高力学性能、较好的工艺性能的耐空间辐射环氧树脂为基体,以T300碳纤维为增强体,采用热熔法制备了单位面积纤维质量为(35±2)g/m^(2)的超薄预浸料。采用超薄预浸料制备耐空间辐射复合材料层合板,表征了复合材料层压板的耐原子氧性能、耐紫外辐照性能和真空逸出等性能。实验结果表明,经5×10^(20)atoms/cm^(2)积分通量的原子氧侵蚀后,复合材料0(°)拉伸强度和90(°)拉伸强度分别下降11%和5.5%,质量损失0.32%。经总剂量为3000 ESH紫外辐照后,复合材料0(°)拉伸强度下降1.6%,90(°)拉伸强度提高14.3%。真空环境下24 h,复合材料的总质量损失(TML)材料置于125℃,低于7×10^(-3)Pa)。本文制备的碳纤维增强复合材料具有优异的耐空间辐照性能,保持了较高的力学性能,可作为航天大型空间结构用复合材料。

关键词：空间结构复合材料力学性能耐空间辐照

乙烯-丙烯酸共聚物改性环氧树脂/UHMWPE纤维复合材料的制备与性能研究

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复合材料科学与工程 2024年第5期 52-57,65页

作者：周典瑞王伟翰高亮杜宇吴天宇张宝艳中国航空制造技术研究院复合材料技术中心北京101300

使用乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)与环氧树脂复配作为基体,利用水基乳液浸渍超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维制备了复合材料,通过在树脂浸润性、树脂耐热性能、复合材料力学性能、界面结合情况以及微观形貌等方面的测试表征,对比了不同EAA含量... 详细信息

使用乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)与环氧树脂复配作为基体,利用水基乳液浸渍超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维制备了复合材料,通过在树脂浸润性、树脂耐热性能、复合材料力学性能、界面结合情况以及微观形貌等方面的测试表征,对比了不同EAA含量的基体树脂对UHMWPE纤维复合材料性能的影响。结果表明,EAA与环氧树脂质量比为25∶75的共混体系一方面可发挥EAA组分与UHMWPE纤维间亲和力强的优势,另一方面还能凭借环氧树脂的刚性交联网络保持较高的耐热性能,体系的层间剪切强度达到8.7 MPa,在60℃下弯曲强度保持率接近80%,表现出优异的综合性能。

关键词：乙烯-丙烯酸共聚物超高分子量聚乙烯纤维复合材料界面性能耐热性能

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基于覆盖率和喷丸强度的喷丸工艺数值模拟

中南大学学报（自然科学版） 2024年第1期55卷 69-79页

作者：曹云泰牛天昊盖鹏涛徐戊矫重庆大学材料科学与工程学院重庆400044 中国航空制造技术研究院北京100024

覆盖率和喷丸强度是喷丸工艺实现标准化的重要参数,但这2个喷丸执行参数既不能在生产中由喷丸设备直接设置,又不能在喷丸数值模拟模型中作为参数直接输入。为了在喷丸数值模拟中实现对覆盖率和喷丸强度的计算和控制,建立包含多弹丸模型... 详细信息

覆盖率和喷丸强度是喷丸工艺实现标准化的重要参数,但这2个喷丸执行参数既不能在生产中由喷丸设备直接设置,又不能在喷丸数值模拟模型中作为参数直接输入。为了在喷丸数值模拟中实现对覆盖率和喷丸强度的计算和控制,建立包含多弹丸模型和阿尔门试片模型的数值模拟仿真体系;基于Avrami方程和开发的Python程序,提出在特定覆盖率目标下生成多弹丸的随机初始位置的算法,在Abaqus平台下快速建立考虑覆盖率的多弹丸模型;采用DEM-FEM耦合方法,基于粒子生成器建立考虑喷丸强度的简化阿尔门试片模型;开展喷丸实验,通过对比喷丸强度、受喷工件的残余应力和表面粗糙度,验证所建立的喷丸数值模拟仿真体系的有效性;基于建立的喷丸数值模拟仿真体系,进一步探究影响喷丸效果的因素。研究结果表明:在相同的覆盖率下,喷丸强度越高,靶材的残余压应力场对应的深度越大,而靶材的表面粗糙度也会增大。当覆盖率和喷丸强度都相同时,小尺寸和高速的弹丸在获得更高的峰值残余压应力的同时,表面糙化现象也会越严重。仅控制喷丸执行参数并不能保证一致的喷丸强化效果,要实现对喷丸强化效果的精准控制,需要在考虑覆盖率和喷丸强度这类执行参数的同时,考虑弹丸尺寸、弹丸速度和弹丸类型等过程参数。

关键词：喷丸覆盖率喷丸强度阿尔门试片数值模拟

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非离子两亲型水性环氧树脂及其乳液的制备与性能研究

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塑料科技 2024年第3期52卷 72-76页

作者：周典瑞王伟翰李天舒张宝艳中国航空制造技术研究院复合材料技术中心北京101300

为进一步提升自乳化环氧树脂体系的乳液稳定性和树脂的综合性能,使用十二烷基琥珀酸酐(DDSA)与聚乙二醇单甲醚和双酚A型环氧树脂反应,制备了两亲型自乳化环氧树脂,并与使用甲基六氢苯酐(MHHPA)和邻苯二甲酸酐(PA)的体系分别进行了对比... 详细信息

为进一步提升自乳化环氧树脂体系的乳液稳定性和树脂的综合性能,使用十二烷基琥珀酸酐(DDSA)与聚乙二醇单甲醚和双酚A型环氧树脂反应,制备了两亲型自乳化环氧树脂,并与使用甲基六氢苯酐(MHHPA)和邻苯二甲酸酐(PA)的体系分别进行了对比。通过乳液粒径、离心处理及表面张力测试评价了水性环氧树脂乳液的稳定性,另外对各自乳化体系树脂的固化行为、热稳定性以及与不同纤维间的界面强度进行了研究。结果表明:DDSA的引入可使乳液的表面张力下降至37.22 mN/m,有效提升了乳液稳定性;该自乳化体系树脂与碳纤维间的微脱黏强度欠佳,但其与超高分子量聚乙烯纤维间的界面强度较MHHPA和PA体系更优,具有优异的综合性能。

关键词：十二烷基琥珀酸酐自乳化乳液环氧树脂