T300和JC2#纤维增强C/SiC复合材料力学性能对比

以聚碳硅烷(PCS)为先驱体,采用聚合物浸渍裂解法(PIP)分别制备得到T300碳纤维和JC2#碳纤维增强C/SiC复合材料。JC2#C/SiC复合材料具有优异的力学性能,抗弯强度和断裂韧性分别达到662MPa和19.5MPa.m1/2;T300 C/SiC复合材料表现出低强度、高脆性,其抗弯强度和断裂韧性不足前者的四分之一。T300 C/SiC复合材料低性能的根本原因在于T300纤维在PCS裂解过程中性能严重下降,复合材料中纤维与基体间存在强界面结合是另一个影响因素。     

纤维增强SiO2气凝胶隔热复合材料的制备及其性能

将无机陶瓷纤维与SiO2溶胶混合,经超临界干燥制备了SiO2气凝胶隔热复合材料。SiO2气凝胶纤细的骨架颗粒减少了固态热传导,纳米级孔减少了气体热传导和对流传热,同时无机陶瓷纤维减少了辐射传热。SiO2气凝胶复合材料具有良好的隔热性能,其200℃和800℃的热导率分别为0.017W/m.K和0.042W/m.K。纤维的加入提供了力学支撑,高温处理增强了气凝胶骨架强度,材料在常温和高温下均具有良好的力学性能,其常温的拉伸、弯曲和抗压强度分别为1.44MPa、1.31MPa和0.98MPa(10%应变),800℃的拉伸、弯曲和抗压强度分别为1.95MPa、1.80MPa和1.42MPa(10%应变)。     

烧结温度对 Cf/SiC 复合材料界面的影响

系统地研究了烧结温度对Cf/SiC复合材料界面和力学性能的影响.结果表明,烧结温度较低(1700℃)时,由于复合材料的烧结性差,纤维与基体间仅仅为一种机械结合,因此纤维与基体间结合很弱,从而导致复合材料力学性能低.烧结温度提高至1800℃后,由于适量的富碳界面相不仅可避免纤维与基体间的直接结合,而且使纤维与基体间的结合强度适中,因而复合材料具有很好的力学性能.进一步提高烧结温度至1850℃或更高温度时,由于界面相与纤维间的反应加重,纤维本身性能大大降低.同时,纤维与基体间结合强度提高,因此复合材料的力学性能大大降低.     

准陶瓷Cf/SiC复合材料的制备

采用热重-差热(TG-DTA)、红外(IR)等分析测试手段,研究了聚碳硅烷(PCS)的裂解及化学转化过程,从理论上验证了先驱体聚碳硅烷(PCS)600℃裂解产物的准陶瓷特性.先驱体聚碳硅烷在600℃呈现一种半有机、半无机状态,其产物具有准陶瓷的特征,在大约750℃出现无机化转变高峰,固称其为准陶瓷.以碳布、准三维编织体、三维编织体为增强体,采用先驱体浸渍裂解(PIP)工艺在600℃制备了碳纤维增强碳化硅(Cf/SiC)准陶瓷基复合材料.结果表明,以三维编织体增强的准陶瓷Cf/SiC复合材料获得了较理想的结构、性能,所制备3D-Cf/SiC复合材料密度仅有1.27g/cm3,弯曲强度达到193.69MPa,室温拉伸强度为197.69MPa,600℃拉伸强度为167.33MPa.复合材料断口形貌分析表明,在低温600℃制备的准陶瓷Cf/SiC复合材料呈现明显的韧性断裂特征.     

裂解温度对PIP制备2D Cf/Si-O-C复合材料结构与性能的影响

以二维碳纤维布、硅树脂先驱体、SiC微粉和乙醇溶剂为原料,采用先驱体转化工艺制备了2D Cf/Si-O-C复合材料,考察了裂解温度对材料结构和性能的影响。结果表明,首周期裂解温度对制备材料的力学性能有重要影响,纤维-基体间的界面弱化是复合材料力学性能提高的主要原因;第6周期采用合适的温度裂解可提高复合材料的力学性能,其弯曲强度和断裂韧性分别达到了263.9MPa和12.8MPa.m1/2。     

聚碳硅烷先驱体制备SiC基复合材料的性能研究

本文以聚碳硅烷(PCS)为先驱体,SiC晶须,SiC微粉或C纤维为增强剂,热解转化制得SiC/SiC或C/SiC复合材料,研究其制备工艺过程对材料的力学和热物理性能的影响。结果表明:PCS在1300℃下转化为β-SiC微晶并将未烧结的增强剂网络在一起形成SiC/SiC或C/SiC复合材料。该SiC基复合材料具有较好的常温和高温机械强度,优异的耐热疲劳和抗热震性能,在1300℃空气中具有良好的抗氧化性。     

改性双酚A环氧树脂固化机理及其性能

用脂环族三官能度环氧树脂TDE-85改性双酚A型环氧树脂,达到提高耐热性与强韧性的目的.利用DSC对其固化反应机理进行了深入研究,并借助DDA确定中温固化工艺,对中温固化树脂基体的力学性能和热性能的研究表明固化物力学性能优良,与普通双酚A型树脂相比,相同固化体系树脂浇铸体的拉伸强度由47.30 MPa提高到 70.50 MPa,弯曲强度由62.74 MPa提高到85.48 MPa,冲击韧性由9.08×103 J/m2提高到1.09×104 J/m2,拉伸强度、断裂延伸率、弯曲强度及冲击韧性分别提高49.05%、50.0%、36.24%及19.53%.IR 分析表明,固化物的固化度为92.3%.     

列车用复合材料阻燃性能研究

不同类别的阻燃剂配合使用能产生协效作用,大大提高阻燃效果。在甲基丙烯酸类不饱和聚酯树脂9001基体中,添加微囊化红磷/氢氧化铝/三氧化二锑/甲基膦酸二甲酯(MRP/Al(OH)3/Sb2O3/DMMP)阻燃剂体系,对其树脂体系固化物及玻璃纤维织物复合材料的力学性能和阻燃性能进行了实验研究,提出了一种有望用于列车复合材料大尺寸构件制造的性能优异、价格低廉的新体系。结果表明,当质量添加比例分别为12%MRP、50%Al(OH)3、2%Sb2O3时,树脂体系室温粘度100mPa.s左右,凝胶时间超过80min,适用于RTM和VIMP等大尺寸构件成型工艺;复合材料拉伸强度215.4MPa,弯曲强度177.15MPa,拉伸模量13.85GPa,弯曲模量13.36GPa,氧指数39.7。     

酚醛-石英混杂纤维增强苯并噁嗪复合材料高温失效特征

通过模压工艺制备了酚醛-石英混织纤维增强苯并噁嗪复合材料(P-Q/BZ)试样,考察了其力学性能、烧蚀性能和耐冲刷性能,分析了该试样在高温环境中的主要失效特征,研究其在高温环境中的适用性。结果表明,未经热处理的P-Q/BZ试样平均弯曲强度、弯曲模量和层间剪切强度分别为283 MPa、10.8 GPa和22.6 MPa;经300℃,N_2处理15 min后,试样均匀膨胀,厚度增加22%,弯曲强度、弯曲模量和层间剪切强度分别下降58%、41%和58%;在氧乙炔焰的平均质量烧蚀率和线烧蚀率分别为0.048 4 g/s和-0.081 mm/s,烧蚀后试样宏观不分层,表面炭层微观分层严重,酚醛纤维热解炭、树脂基体热解炭、熔融石英纤维以及碳硅氧化产物相互分离;该试样耐冲刷能力差,在发动机尾焰烧蚀平台模拟的热-力耦合环境中的质量损失率高达59%。P-Q/BZ复合材料需要解决热解膨胀问题,进一步提高抗冲刷性能。     

聚碳硅烷纤维无机化过程中弯曲的形成及对SiC纤维性能的影响

先驱体转化法制备连续SiC纤维无机化过程中有明显的失重和收缩,造成了纤维弯曲,从而影响了纤维的单丝强度和束丝拉伸性能。根据聚碳硅烷(PCS)纤维的无机化过程,探讨了SiC纤维弯曲的种类和形成原因,通过力学分析研究了弯曲对SiC纤维性能的影响;根据弯曲形成原因,提出利用加张热交联和加张烧成的方法解决纤维的弯曲问题,从而提高SiC纤维的性能。     

火炮装药温度分布的数值模拟

针对火炮弹药的特点,建立了弹药的二维轴对称模型,并在圆柱坐标系下,用控制容积积分法导出一组差分离散格式。采用收敛速度快的块迭代法解代数方程组。实验数据表明数值计算的结果和实测值基本一致,经进一步研究可以用于火炮装药的温度测量。     

管道热边界层理论的研究

研究了高粘性液体管道流动的热边界层理论。利用圆柱坐标粘性流运动基本微分方程,提出了管道热边界层方程,推导出边界层中的温度分布以及层流和紊流时热边界层厚度的常微分方程和解析解计算表达式,并通过Matlab编程实例,给出了热边界层厚度解析解与数值解的比较。计算结果表明:1)粘性的影响将使得热边界层的发展加快,随着粘性和流量的增大,其影响将更加显著;2)紊流时热边界层的发展比层流时要慢。     

不同温度阶段煤自燃的实验研究

通过对现今煤层自燃机理和防灭火技术现状分析,采用程序升温实验系统以及气相色谱仪等实验设备,以东山烟煤和芙蓉无烟煤两种煤为研究对象,利用加热炉实验系统,对两种煤样进行程序升温氧化试验和分析,通过氧气浓度的测定,分别计算得出耗氧速率等煤自燃特性参数,并分析得到两种煤样的临界温度和干裂温度,为更深入的煤氧化自燃实验研究提供依据和参考。     

添加剂对米糠油清净性和氧化安定性的影响

植物油是一种潜在的绿色润滑剂基础油，但其氧化安定性较差制约了它的应用。考察了清净剂和抗氧剂对米糠油高温清净性及氧化安定性的影响。结果表明：传统的含有金属离子的清净剂及抗氧抗腐剂对米糠油的高温清净性及氧化安定性没有提高，甚至会降低这两者性能；而不合金属离子的抗氧剂TL-57能改善这两者性能。     

大温差条件下碳纤维混凝土无约束变形试验

为了研究碳纤维、聚酯纤维对混凝土在自由条件下的约束作用,通过设计对碳纤维混凝土、聚酯纤维混凝土和素混凝土加热放热试验,比较掺入不同纤维体积分数的纤维混凝土在大温差条件下无约束自由变形的差异,并用温度线膨胀系数表达。对试验数据进行分析,得到体积分数为1%的碳纤维混凝土比素混凝土抗自由变形能力提高了38.8%,在本试验的各种体积分数中效果最好。结果表明碳纤维与混凝土,虽然热力学性能不同,但是二者结合之后碳纤维因其高弹性模量的特性,反而可以更好地抑制混凝土自由变形。试验效果也表明,随着施工工艺的完善,碳纤维体积分数可能会超过1%,碳纤维对混凝土性能的提升仍然有很大的帮助。     

铜冶炼炉溜槽上方钢梁温度分布研究

为了对有色冶炼厂房框架钢梁耐火稳定性评估提供条件,根据冶炼铜实际工况建立计算模型,数值研究钢梁温度分布,结果表明:在加热初期,钢梁的平均温度和最高温度不断上升,经历10个升温-降温周期后,钢梁的最高温度稳定在220℃左右。钢梁温度与梁的截面尺寸和形状、梁计算截面位置、溜槽与梁相对位置等众多因素有关。梁与溜槽距离越大,梁截面高度越大,翼缘宽度越小,最高温度与平均温度越低;梁长度大小不影响梁最高温度,但梁长度越大平均温度越低。     

太阳辐射作用下的飞机表面温场分布实验研究

提出一种通过缩比模型测试飞机在太阳辐射作用下的表面温度场分布,进而通过有限元方法实现太阳辐射温场的三维模拟显示的实验方法.该方法避免了外场测试条件中自然日光辐射强度不可控和环境温度变化的影响,为飞机在太阳辐射作用下的表面温场理论模型验证和实测提供一种有效的方法,对飞机红外特性、日历寿命等研究具有借鉴意义.     

含能材料激光点火特征研究

对激光点燃含能材料的机理进行了理论分析 ,提出利用激光点燃含能材料时 ,材料表面温度变化计算方法 ;依据理论分析和试验结果 ,说明了激光密度、激光脉冲宽度对炸药材料点火温度影响特性。     

超声波频率与功率对三合二洗消液抗冻性能影响的研究

针对严寒条件下三合二洗消液防冻结问题,研究采用向消毒液中释放大功率超声波的方法,较好地解决了三合二消毒液在低温时出现沉淀、冻结的问题．     

基于分段积分的毫米波被动探测波形建模

毫米波被动探测技术在反装甲导弹和末敏弹制导中起着重要作用,建立科学的被动探测波形模型是探测技术研究的关键.鉴于现有模型在过程描述和计算方面存在的不足,针对毫米波辐射计扫描目标的运动特征,提出了一种新的建模方法,即将扫描过程分成若干阶段,每个阶段单独建模.该模型对扫描全过程物理含义的表征更加清晰.基于此方法在110m和70 m两个高度上对扫描过程进行了仿真,仿真结果验证了该模型的正确性.该模型是被动探测波形研究方法的重要补充,尤其在末敏弹探测技术研究和毁伤效能评估方面具有重要的应用价值.