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热塑增韧环氧树脂体系的黏温特性

高分子材料科学与工程 2017年第3期33卷 71-77页

作者：钟翔屿包建文张代军张连旺先进复合材料重点实验室北京航空材料研究院中航工业复合材料技术中心中航复合材料有限责任公司北京100095

采用增韧用热塑性塑料粉料与常用环氧树脂的共溶和共混物的黏温特性进行研究。研究表明,溶解于环氧树脂中的热塑性塑料粉料是环氧树脂体系基础黏度的主要贡献源,不同的热塑性塑料粉料在环氧树脂中的溶解特性具有显著不同的特点,环氧树脂... 详细信息

采用增韧用热塑性塑料粉料与常用环氧树脂的共溶和共混物的黏温特性进行研究。研究表明,溶解于环氧树脂中的热塑性塑料粉料是环氧树脂体系基础黏度的主要贡献源,不同的热塑性塑料粉料在环氧树脂中的溶解特性具有显著不同的特点,环氧树脂/热塑性塑料粉料共混物也可以获得最低黏度,但不如共溶物显著,共混物黏度的提高主要表现为升温过程中热塑性塑料粉料在环氧树脂中的物理溶解。采用共混方法和共溶方法都可对环氧树脂/热塑体系的黏温特性进行有效调控。

关键词：黏温特性热塑性塑料粉料环氧树脂

基于ANSYS的复合材料螺旋桨叶片有限元建模与分析

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复合材料学报 2017年第4期34卷 819-826页

作者：李雪芹陈科刘刚中航复合材料有限责任公司先进复合材料重点实验室中航工业复合材料技术中心北京101300 海军装备研究院北京100161

针对船用复合材料螺旋桨叶片,分别采用壳单元赋予不同截面参数和实体单元赋予不同等效材料参数两种建模方法进行了有限元分析,对比了壳单元和实体单元模型的模态、均布压力载荷下的响应以及均匀温度场中的热变形。结果表明:对于从桨根... 详细信息

针对船用复合材料螺旋桨叶片,分别采用壳单元赋予不同截面参数和实体单元赋予不同等效材料参数两种建模方法进行了有限元分析,对比了壳单元和实体单元模型的模态、均布压力载荷下的响应以及均匀温度场中的热变形。结果表明:对于从桨根到桨尖各位置铺层不同的叶片来说,两种建模方法在建模时间和铺层调整便捷性方面各有利弊;模态分析中两种模型的固有频率和振型计算结果存在一定差异,它们均可在一定条件下用于复合材料螺旋桨叶片模态计算;两种模型中,模拟均布压力载荷下的响应时应采用壳单元模型,而分析叶片在均匀温度场中结构的热变形应采用实体单元模型。

关键词：船用螺旋桨叶片复合材料有限元建模壳单元实体单元

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基于非线性弹簧界面的复合材料分层损伤预测

应用力学学报 2019年第4期36卷 958-965,1004页

作者：郭双喜李雪芹中航工业复合材料技术中心中航复合材料有限责任公司先进复合材料重点实验室

基于功能等效的原理,用自定义本构的非线性弹簧模拟复合材料层间界面,弹簧的刚度随着界面层的牵引力-位移曲线变化,可以表征界面材料性能的线性和非线性退化过程。对复合材料单一型分层和混合型分层损伤演化过程进行了模拟分析,研究了... 详细信息

基于功能等效的原理,用自定义本构的非线性弹簧模拟复合材料层间界面,弹簧的刚度随着界面层的牵引力-位移曲线变化,可以表征界面材料性能的线性和非线性退化过程。对复合材料单一型分层和混合型分层损伤演化过程进行了模拟分析,研究了单元尺寸、界面强度等参数对模拟结果的影响机理。结果表明:非线性弹簧界面单元能够准确地模拟分层损伤的起始和扩展过程,使用非线性弹簧模拟界面可以减小计算模型规模,与内聚力单元相比计算效率提高约10倍;裂纹每扩展一个单元长度所需要的能量与单元尺寸成正比,单元尺寸越大,裂纹扩展所需要的能量越大;界面强度越低,初始裂纹尖端张开过程越平缓,模型的收敛性越好,可以通过降低弹簧单元界面强度来减小模型计算规模。

关键词：分层界面非线性弹簧裂纹扩展单元尺寸界面强度

气体流量对LPCVD ZrC涂层结构和沉积机理的影响

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稀有金属材料与工程 2020年第2期49卷 589-594页

作者：马新何新波梁艳媛邱海鹏中国航空制造技术研究院航空工业复合材料技术中心北京100024 中航复合材料有限责任公司北京101300 北京科技大学北京100083

利用低压化学气相沉积(LPCVD)工艺,采用Zr-Br2-C3H6-H2-Ar反应体系,在1200℃下,于石墨基底表面制备了ZrC涂层。研究了气体流量对ZrC涂层微观形貌和沉积机理的影响。结果表明,随着气体流量由200 mL/min向1000 mL/min增大,涂层的沉积速率... 详细信息

利用低压化学气相沉积(LPCVD)工艺,采用Zr-Br2-C3H6-H2-Ar反应体系,在1200℃下,于石墨基底表面制备了ZrC涂层。研究了气体流量对ZrC涂层微观形貌和沉积机理的影响。结果表明,随着气体流量由200 mL/min向1000 mL/min增大,涂层的沉积速率先增大后减小,在800 mL/min时达到极值,极大值为3.37×10-3g·cm-2·h-1。同时,涂层的择优取向发生了明显的变化,在600~800 mL/min范围内,涂层具有稳定且强烈的(200)晶面择优取向。XPS分析结果表明,沉积产物中的C/Zr比也随气体流量的增大,相应的由0.85快速地升高到1.49。当气体流量为200 mL/min时,涂层致密光滑,ZrC晶粒具有典型的等轴晶结构特征;当气体流量为400~800 mL/min时,涂层光滑平坦,ZrC晶粒具有规则的四面体结构;当气体流量为1000 mL/min时,涂层表面存在着大量不规则的岛状、弓状颗粒。基底表面边界层厚度的变化是影响涂层沉积过程的主要因素。

关键词： ZrC涂层气体流量低压化学气相沉积微观结构沉积机制

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高刚度混杂碳纤维复合材料的制备与性能

材料工程 2024年第11期52卷 35-40页

作者：高军鹏王婷婷李伟东蒋诗才许虎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 中航复合材料有限责任公司北京101300

以国产高强中模CCF800H碳纤维为基础增强材料,以CCM40J及CCM55J高模量碳纤维为混杂增强体、AC631高温双马来酰亚胺树脂为基体,制备不同纤维比例的面内混杂预浸料。结合热压罐成型工艺,制备并表征五组不同碳纤维混杂比例的复合材料的力... 详细信息

以国产高强中模CCF800H碳纤维为基础增强材料,以CCM40J及CCM55J高模量碳纤维为混杂增强体、AC631高温双马来酰亚胺树脂为基体,制备不同纤维比例的面内混杂预浸料。结合热压罐成型工艺,制备并表征五组不同碳纤维混杂比例的复合材料的力学性能。根据测试结果,分析了不同混杂复合材料体系的力学性能变化,得到CCF800H/CCM40J(5∶5),CCF800H/CCM40J(4∶6),CCF800H/CCM55J(5∶5)三组典型混杂配比的复合材料体系,均表现出较好的力学性能。这可为飞机复合材料结构件的研制提供参考的基础材料性能数据。

关键词：碳纤维混杂预浸料复合材料力学性能

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反气相色谱法测定聚醚醚酮的表面性质及在提升热塑性复合材料层间性能中的应用

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复合材料学报 2023年第5期40卷 2587-2597页

作者：高亮贾伟石峰晖霍红宇周典瑞刘焕君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 中航复合材料有限责任公司检测技术中心北京101300

高性能热塑性聚醚醚酮树脂基复合材料具有高韧性、耐疲劳、原材料可长期贮存、成型速度快、可重复加工和回收再利用等独特优势,在航空航天等工业领域应用广泛。粉末悬浮法通过将聚醚醚酮细粉配制成水基悬浮液实现对纤维充分浸渍,现已成... 详细信息

高性能热塑性聚醚醚酮树脂基复合材料具有高韧性、耐疲劳、原材料可长期贮存、成型速度快、可重复加工和回收再利用等独特优势,在航空航天等工业领域应用广泛。粉末悬浮法通过将聚醚醚酮细粉配制成水基悬浮液实现对纤维充分浸渍,现已成为制备连续纤维增强热塑性预浸料的重要方式。本文重点开展反气相色谱法研究聚醚醚酮表面性质,并结合微观形貌、粒径分布等方面对比国内外聚醚醚酮树脂的差异。研究表明:进口聚醚醚酮树脂色散表面能(19.2 mJ/m^(2))明显低于同级别国产树脂(41.1 mJ/m^(2));极性探针分子吸附于聚醚醚酮表面的驱动力主要是酸碱作用力,表面总体表现为碱性。进口聚醚醚酮树脂相比于国产具有更高的极性,使其更容易分散在水中;而国产聚醚醚酮树脂微观形貌、表面性质则更加均匀。表面性质研究指导水基悬浮液配制,制备的连续纤维增强热塑性预浸料质量优异,孔隙率低于0.5%且纤维排布整齐,热塑性复合材料层压板层间剪切强度平均值达109 MPa,与传统热熔浸渍方法相比提升30%以上。

关键词：热塑性复合材料反气相色谱法聚醚醚酮粉末浸渍法层间性能

碳纤维增强双马来酰亚胺树脂预浸料铺覆黏性及其储存老化行为

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复合材料学报 2019年第8期36卷 1830-1837页

作者：秦永乐孟江燕李伟东钟翔屿包建文南昌航空大学材料科学与工程学院南昌330063 中航复合材料有限责任公司航空工业复合材料技术中心先进复合材料国防科技重点实验室北京101300

将碳纤维增强双马来酰亚胺树脂预浸料CCM40J/HT-280分别置于4种储存环境(真空、N2、O2、空气)进行室温老化实验,研究了预浸料铺覆黏性与储存环境和老化时间的关系,对不同环境下黏性失效前后的样品进行了DSC、流变、红外光谱分析。针对... 详细信息

将碳纤维增强双马来酰亚胺树脂预浸料CCM40J/HT-280分别置于4种储存环境(真空、N2、O2、空气)进行室温老化实验,研究了预浸料铺覆黏性与储存环境和老化时间的关系,对不同环境下黏性失效前后的样品进行了DSC、流变、红外光谱分析。针对不同黏性级别的预浸料,采用热压罐成型工艺制备了复合材料层合板,对层合板内部成型质量及复合材料力学性能进行了研究。结果表明,真空和N2环境储存下的CCM40J/HT-280预浸料黏性失效周期相比于O2与空气中的样品延长约40%。DSC和流变测试结果表明,老化后树脂的交联程度大于新鲜树脂,树脂最低黏度也显著增大,O2环境下的样品表现的更为明显;对红外光谱特征峰分析表明,O2环境储存条件下树脂交联反应程度高于真空环境,说明O2对双马来酰亚胺树脂室温下的老化具有促进作用。黏性失效的预浸料制备的CCM40J/HT-280复合材料内部多为层间或层内的密集孔隙,其弯曲强度下降约13.0%、弯曲模量下降约6.5%,层间剪切强度下降约10.7%。

关键词：双马来酰亚胺树脂预浸料黏性老化行为储存环境

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合成工艺对高韧性聚酰亚胺性能的影响

热固性树脂 2018年第3期33卷 26-32页

作者：张朋包建文姚逸伦钟翔屿董波涛杨涛航空工业复合材料技术中心中航复合材料有限责任公司先进复合材料重点实验室

采用具有非对称结构的2,3,3′,4′-联苯四甲酸二酐（α-BPDA）、刚性二胺和反应性封端剂4-苯乙炔苯酐合成了韧性优异的热固性聚酰亚胺树脂,采用XRD、DSC、DMA、TGA和流变等表征分析方法,研究了加料方式、溶液冷却析出方式对树脂性能的... 详细信息

采用具有非对称结构的2,3,3′,4′-联苯四甲酸二酐（α-BPDA）、刚性二胺和反应性封端剂4-苯乙炔苯酐合成了韧性优异的热固性聚酰亚胺树脂,采用XRD、DSC、DMA、TGA和流变等表征分析方法,研究了加料方式、溶液冷却析出方式对树脂性能的影响。结果表明,加料方式会影响树脂低聚物的分子质量分布,进而影响树脂性能,逐步加料方式对树脂综合性能更有利。溶液冷却析出方式能够对树脂低聚物的聚集态结构产生影响,缓慢冷却方式能够获得具有结晶性的聚酰亚胺低聚物。

关键词：热固性聚酰亚胺高韧性热失重冲击强度合成工艺加料方式冷却析出

国产高强中模碳纤维及其增强高韧性树脂基复合材料研究进展

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材料工程 2020年第8期48卷 33-48页

作者：包建文钟翔屿张代军彭公秋李伟东石峰晖李晔姚锋常海峰航空工业复合材料技术中心北京101300 先进复合材料国防科技重点实验室北京100095 中航复合材料有限责任公司北京101300 中国航发北京航空材料研究院北京100095

高强中模碳纤维增强复合材料是当前及未来相当长时期内主要的航空结构复合材料。借鉴国外高强中模碳纤维及其高韧性复合材料发展经验,在国内高强型碳纤维复合材料成熟经验的基础上,实现了高强中模T800级碳纤维规模化生产,系统分析了与... 详细信息

高强中模碳纤维增强复合材料是当前及未来相当长时期内主要的航空结构复合材料。借鉴国外高强中模碳纤维及其高韧性复合材料发展经验,在国内高强型碳纤维复合材料成熟经验的基础上,实现了高强中模T800级碳纤维规模化生产,系统分析了与国产高强中模碳纤维匹配的树脂基体、预浸料及其复合材料技术现状。国产T800H级碳纤维增强高韧性环氧树脂基和双马树脂基复合材料抗冲击性能达到国外同类复合材料的水平,高韧性环氧树脂基复合材料的耐湿热性能优于国外同等韧性的复合材料。国产T800H级碳纤维增强高韧性复合材料预浸料具有优异的工艺性能,可同时满足手工铺贴、自动铺带和自动铺丝3种铺放工艺要求。在T800级复合材料成熟应用的基础上,未来主要发展高压缩强度、高模量和基于BVID的高冲击韧性高强中模碳纤维复合材料。

关键词：高强中模碳纤维高韧性树脂基复合材料冲击后压缩强度自动铺带工艺自动铺丝工艺