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连续纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料低成本制备工艺研究进展 被引量：1
1
作者 商剑钊 吴小飞 +5 位作者 曹晔洁 吕云蕾 李精鑫 王晶 董宁 刘永胜 《材料工程》 北大核心 2025年第1期15-27,共13页
连续纤维增强陶瓷基复合材料具有低密度、高强度、耐高温等优异性能,已被广泛应用于航空航天、国防军工和新兴民用等领域,但连续纤维增强陶瓷基复合材料制备工艺大多存在成本较高、周期过长等问题,限制其应用和推广,发展低成本制备工艺... 连续纤维增强陶瓷基复合材料具有低密度、高强度、耐高温等优异性能,已被广泛应用于航空航天、国防军工和新兴民用等领域,但连续纤维增强陶瓷基复合材料制备工艺大多存在成本较高、周期过长等问题,限制其应用和推广,发展低成本制备工艺是推动连续纤维增强陶瓷基复合材料广泛应用的关键。本文简要介绍了连续纤维增强陶瓷基复合材料制备工艺现状,总结了反应熔渗、纳米浆料浸渗瞬时共晶、浆料浸渗结合热压等低成本工艺的研究现状,围绕制备工艺优化、复合材料微观结构和性能等方面进行综述,提出了低成本制备工艺的未来研究方向,如熔盐法制备超高温陶瓷界面和反应诱导相分离制备具有孔隙结构均匀的多孔基体,可显著提升连续纤维增强陶瓷基复合材料的综合性能。 展开更多
关键词 连续纤维增强陶瓷基复合材料 制备工艺 低成本 反应熔渗 纳米浆料浸渗瞬时共晶
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湿热老化环境下碳纤维增强树脂基复合材料力学性能退化机制及性能预测
2
作者 汪依宁 陈东东 +2 位作者 肖守讷 王明猛 何子坤 《材料导报》 北大核心 2025年第6期281-288,共8页
为了深入研究湿热老化环境下碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced polymers,CFRP)力学性能退化行为,开展了30℃和50℃两种水温下CFRP材料的浸水老化试验,随后进行老化0、6、12、18、24、30 d后样件的拉伸和压缩性能测试,... 为了深入研究湿热老化环境下碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced polymers,CFRP)力学性能退化行为,开展了30℃和50℃两种水温下CFRP材料的浸水老化试验,随后进行老化0、6、12、18、24、30 d后样件的拉伸和压缩性能测试,并结合SEM分析老化前后CFRP试件破坏形貌。基于有限元软件ABAQUS二次开发功能,构建了考虑湿热老化效应的层内断裂和层间分层失效的二维本构模型,并对老化前和饱和吸水状态下CFRP力学性能进行计算。结果表明:30℃和50℃两种温度下,CFRP吸湿行为均符合菲克定律;随温度提升和老化时间的延长,CFRP力学性能呈现出下降趋势。此外,相比拉伸性能,CFRP压缩性能受湿热环境影响更大,在50℃老化30 d后,CFRP压缩强度和模量降幅分别为39.3%和10.8%,远高于拉伸强度和模量的降幅(8.11%和7.08%)。分析原因是CFRP浸水老化过程中,水分子扩散会导致纤维-基体界面与基体性能恶化,而CFRP压缩性能对以上变化更敏感。 展开更多
关键词 碳纤维增强树脂基复合材料 湿热老化 力学性能 数值模拟
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基于MAT_58模型的碳纤维增强复合材料仿真参数捕捉与验证
3
作者 邱星瀚 宋通 +3 位作者 张赛 王付胜 孟宪明 陈亚军 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第3期54-62,105,共10页
预测纤维增强复合材料层压板的失效行为在工程应用中具有重要价值。利用万能电子试验机、冲击试验机,对一种碳纤维增强复合材料层压板在LS-DYNA有限元分析软件中的*MAT_58模型材料参数进行捕捉和验证。结果表明:单单元测试明确了*MAT_5... 预测纤维增强复合材料层压板的失效行为在工程应用中具有重要价值。利用万能电子试验机、冲击试验机,对一种碳纤维增强复合材料层压板在LS-DYNA有限元分析软件中的*MAT_58模型材料参数进行捕捉和验证。结果表明:单单元测试明确了*MAT_58模型材料参数在本构模型中的物理意义;通过双边缺口拉伸试验结合Bazant裂纹带模型计算出四边形单元尺寸为2 mm时的等效失效应变ERODS为0.56;落锤冲击试验峰值力对ERODS高度敏感,试验与仿真力-位移曲线吻合良好,峰值力误差最小为5.22%,验证了ERODS参数捕捉的有效性;纤维方向强度对于落锤冲击过程中的力学响应行为影响最大,面内剪切强度影响次之,基体方向强度影响最小。 展开更多
关键词 碳纤维增强复合材料 有限元仿真 单单元测试 面内断裂韧性 冲击响应
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碳纤维增强型复合材料分层缺陷的中频涡流C扫描成像检测
4
作者 王楠 何存富 +2 位作者 刘秀成 梁雪斌 李鹏 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第8期897-907,共11页
碳纤维增强型复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)在制备和服役过程中容易诱发多种损伤,其中分层缺陷对材料的潜在破坏性最大。针对CFRP中分层缺陷的检测问题,采用涡流C扫描检测技术对碳纤维复合材料板内分层缺陷进行可视... 碳纤维增强型复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)在制备和服役过程中容易诱发多种损伤,其中分层缺陷对材料的潜在破坏性最大。针对CFRP中分层缺陷的检测问题,采用涡流C扫描检测技术对碳纤维复合材料板内分层缺陷进行可视化成像。基于成像结果,建立数学统计模型对缺陷面积进行重构,通过分析不同阈值对重构效果的影响以实现涡流对分层缺陷面积检测精度的量化评估。在此基础上,研究缺陷埋深与不同方向涡流特征曲线的变化规律,揭示涡流对板内分层缺陷深度的检测能力。试验结果表明,建立的中频(小于1 MHz)涡流C扫描成像系统可以实现CFRP板内最小直径5 mm、埋深0.5 mm分层缺陷的三维成像与定量评估。研究工作为碳纤维复合材料板内分层缺陷的无损检测与评估提供了一种可行思路。 展开更多
关键词 碳纤维增强型复合材料 分层缺陷 涡流 C扫描成像 缺陷面积 深度
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碳纤维增强聚合物基复合材料的海洋应用
5
作者 罗银胜 林家辉 +1 位作者 范方强 黄锦涛 《现代塑料加工应用》 北大核心 2025年第2期5-8,共4页
碳纤维增强聚合物基复合材料(CFRP)因其轻质、耐腐蚀、高强、抗疲劳、抗冲击等特性而在海洋领域中有广泛应用。对碳纤维的性能、CFRP材料的成型加工以及CFRP在海洋装备中的一些应用进行了综述。
关键词 碳纤维 聚合物基复合材料 耐压壳
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基于飞秒激光技术的碳纤维增强复合材料(CFRP)表面微结构的制备及其对润湿性能的调控
6
作者 李金龙 关会英 +1 位作者 马晓旺 李玲玉 《表面技术》 北大核心 2025年第12期217-228,共12页
目的分析不同激光参数对飞秒激光在碳纤维增强复合材料(CFRP)表面制备微结构的影响和不同微结构参数对CFRP表面疏水性的影响,为CFRP自清洁表面以及表面防腐蚀保护提供参考。方法使用飞秒激光微加工系统在CFRP表面制备出网格状微结构,依... 目的分析不同激光参数对飞秒激光在碳纤维增强复合材料(CFRP)表面制备微结构的影响和不同微结构参数对CFRP表面疏水性的影响,为CFRP自清洁表面以及表面防腐蚀保护提供参考。方法使用飞秒激光微加工系统在CFRP表面制备出网格状微结构,依次调节不同的激光功率、标刻速度、标刻次数、激光频率,通过超景深显微镜对微结构形貌进行分析和表征,分析单个激光参数变化对微结构尺寸及形状的影响。通过四因素五水平的正交试验分析出激光参数对微结构影响的主次,确定了最优组合加工方案。最后对不同尺寸的微结构表面使用接触角测量仪进行材料表面润湿性分析。结果当激光功率为1.6W、标刻速度为250 mm/s、标刻次数为6次、激光频率为100 kHz、扫描间距为30μm时,可加工出高度为36.17μm、深宽比为3.56、周期间距为1.81的网格状微结构,此时CFRP表面接触角为161.21°达到超疏水状态。结论激光参数对微结构形貌及尺寸影响的主次顺序为:标刻速度影响最大,激光功率和扫描次数影响次之,激光频率影响最小。网格状微结构的周期间距临界值为1.95、微结构深宽比大于1.76,可使液滴在材料表面处于稳定的Cassie-Baxter状态。 展开更多
关键词 碳纤维增强复合材料 飞秒激光 润湿性 表面微结构 接触角 超疏水
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碳纤维增强复合材料阻尼性能的研究进展
7
作者 孙国栋 吕龙飞 +5 位作者 解静 贾研 康凯 郑斌 尹昭怡 田清来 《材料导报》 北大核心 2025年第6期256-266,共11页
针对工程应用中不可避免的振动、冲击和噪声等引起的零件失效、精度下降和结构损伤等一系列负面影响,材料阻尼性能的研究和预测显得尤为重要。碳纤维增强复合材料作为结构材料,其阻尼性能受到国内外专家学者的广泛关注。本文阐述了碳纤... 针对工程应用中不可避免的振动、冲击和噪声等引起的零件失效、精度下降和结构损伤等一系列负面影响,材料阻尼性能的研究和预测显得尤为重要。碳纤维增强复合材料作为结构材料,其阻尼性能受到国内外专家学者的广泛关注。本文阐述了碳纤维增强复合材料的阻尼来源和预测阻尼性能的主要方法,以树脂基、陶瓷基、碳质基、金属基和夹层材料为例,介绍了国内外专家学者在基体改性、夹层材料和损伤破坏对碳纤维增强复合材料阻尼性能的影响方面的主要研究成果,并对碳纤维增强复合材料阻尼性能的研究进行了总结。 展开更多
关键词 碳纤维增强复合材料 阻尼性能 基体改性 夹层材料 损伤破坏
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碳纤维增强树脂复合材料制孔技术研究进展
8
作者 袁艳萍 郭筱然 +2 位作者 王文博 陈磊 汪洋 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第7期835-850,共16页
碳纤维增强树脂复合材料是以碳纤维为增强体、树脂为基体的复合材料,因其质量轻、耐腐蚀、抗疲劳等优良特性,逐渐替代了许多传统金属材料,广泛应用于航空航天、车辆制造、船舶运输等领域。碳纤维增强树脂复合材料的各向异性及非均质特... 碳纤维增强树脂复合材料是以碳纤维为增强体、树脂为基体的复合材料,因其质量轻、耐腐蚀、抗疲劳等优良特性,逐渐替代了许多传统金属材料,广泛应用于航空航天、车辆制造、船舶运输等领域。碳纤维增强树脂复合材料的各向异性及非均质特性给加工带来了极大挑战和困难,尤其是大型复合材料的连接装配避免不了小孔结构的加工,但是孔周围产生的应力集中会显著降低连接件的抗疲劳性能。基于此,该文系统综述了碳纤维增强树脂复合材料的制孔方法及其特点。首先,阐述了不同加工工艺下碳纤维增强树脂复合材料制孔的研究进展,并分析了不同工艺下产生的主要缺陷,包括孔的表面形貌特征(如边沿毛刺、撕裂、热影响区、表面粗糙度等)和孔的侧壁形貌特征(如纤维分层、孔锥度、侧壁粗糙度等)。其次,针对复材层板的强度和破坏模式,综述了孔加工对复材层板性能的影响。最后,总结和讨论了碳纤维增强树脂复合材料制孔技术的发展趋势和前景。 展开更多
关键词 碳纤维增强树脂复合材料 孔加工 缺陷 工艺研究 开孔拉伸 数值模拟
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高强中模型碳纤维树脂基复合材料冲击损伤比较研究
9
作者 李珂 巴金石 李伟东 《材料导报》 北大核心 2025年第S1期736-738,共3页
对国产高强中模型碳纤维环氧、双马树脂基复合材料层合板分别进行了冲击试验和冲击后压缩强度试验,获得了不同冲击能量下的凹坑深度、冲击后压缩强度以及压缩破坏应变等数据。通过对试验结果分析可知:两种复合材料的冲击能量—凹坑深度... 对国产高强中模型碳纤维环氧、双马树脂基复合材料层合板分别进行了冲击试验和冲击后压缩强度试验,获得了不同冲击能量下的凹坑深度、冲击后压缩强度以及压缩破坏应变等数据。通过对试验结果分析可知:两种复合材料的冲击能量—凹坑深度曲线和凹坑深度—剩余压缩强度曲线均存在拐点。冲击能量低于40 J时环氧树脂基复合材料损伤阻抗性能高于双马树脂基复合材料;冲击能量高于40 J时存在相反关系。凹坑深度小于2 mm时,环氧树脂基复合材料损伤容限性能高于双马树脂基复合材料,大于2 mm时两者性能相当。两种复合材料层合板在6.7 J/mm冲击能量下的冲击后压缩强度(CAI)差异较大,在目视勉强可见损伤(BVID)下的CAI差异较小。 展开更多
关键词 高强中模型碳纤维 环氧树脂基复合材料 双马树脂基复合材料 冲击损伤 损伤阻抗
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碳纤维增强复合材料超声辅助钻孔缺陷研究
10
作者 胡辰 韩昇 +2 位作者 陈美伶 朱永伟 范若寻 《电加工与模具》 北大核心 2025年第4期71-77,共7页
碳纤维增强复合材料(CFRP)因具有轻质、高强度及耐腐蚀等优点,广泛应用在航空、航天、汽车等领域。然而传统钻削加工的CFPR材料小孔易产生毛刺、撕裂等缺陷。为此,分别开展了超声辅助钻削加工的单因素试验和正交试验,对比分析了微观形貌... 碳纤维增强复合材料(CFRP)因具有轻质、高强度及耐腐蚀等优点,广泛应用在航空、航天、汽车等领域。然而传统钻削加工的CFPR材料小孔易产生毛刺、撕裂等缺陷。为此,分别开展了超声辅助钻削加工的单因素试验和正交试验,对比分析了微观形貌,研究了孔径、加工参数、超声参数对切削力及缺陷的影响。结果表明,振幅为4μm的超声辅助钻削可有效降低切削力,减少毛刺和撕裂缺陷产生,但是过高的超声振幅不会导致更少的缺陷,论证了超声辅助加工减少钻孔缺陷具有可行性。 展开更多
关键词 碳纤维增强复合材料 超声辅助 钻削加工 缺陷
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SMAF增强PP/PVA混杂纤维工程水泥基复合材料拉伸性能
11
作者 范淋 杨曌 +1 位作者 祁小龙 邓方茜 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第3期811-820,共10页
将超弹性形状记忆合金纤维(SMAF)掺入高延性工程水泥基复合材料(ECC)可制得兼具高延性及自恢复性能的新型复合材料SMAF增强ECC(SMAF-ECC)。制备ECC所用的聚乙烯醇(PVA)纤维原材料价格较高,本文采用价格相对低廉的聚丙烯(PP)纤维部分代替... 将超弹性形状记忆合金纤维(SMAF)掺入高延性工程水泥基复合材料(ECC)可制得兼具高延性及自恢复性能的新型复合材料SMAF增强ECC(SMAF-ECC)。制备ECC所用的聚乙烯醇(PVA)纤维原材料价格较高,本文采用价格相对低廉的聚丙烯(PP)纤维部分代替PVA纤维制备PP/PVA混杂纤维ECC;再掺入SMAF,制备出SMAF增强PP/PVA混杂纤维ECC,从而实现复合材料成本的降低。为探究该低成本SMAF-ECC是否仍然具备良好的力学性能,论文通过单轴拉伸试验研究不同SMAF掺量和直径下SMAF-ECC的拉伸性能。结果表明:SMAF掺量和直径对SMAF-ECC材料的拉伸性能影响显著;当SMAF直径为0.2 mm、掺量为0.2%(体积分数)时,SMAF-ECC试件拉伸性能最优,相较于ECC试件,SMAF-ECC试件的初裂应力增幅最高为16.79%,极限拉伸应力、应变分别提高了20.85%、2.87%。 展开更多
关键词 工程水泥基复合材料 聚丙烯纤维 形状记忆合金纤维 纤维增强 超弹性 拉伸性能
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碳纤维增强热塑性复合材料激光原位成型工艺调控研究进展
12
作者 任毅 虞筱琛 +1 位作者 祝颖丹 陈刚 《塑料工业》 北大核心 2025年第2期6-12,51,共8页
碳纤维增强热塑性复合材料凭借其优异的力学性能在航空航天、轨道交通及国防等领域得到广泛应用。激光原位成型技术是热塑性复合材料主要的先进成型工艺,针对其工艺参数的调控和成型机理的研究具有重要的工程应用意义。本文在总结国内... 碳纤维增强热塑性复合材料凭借其优异的力学性能在航空航天、轨道交通及国防等领域得到广泛应用。激光原位成型技术是热塑性复合材料主要的先进成型工艺,针对其工艺参数的调控和成型机理的研究具有重要的工程应用意义。本文在总结国内外激光原位成型技术研究的基础上,讨论了激光加热温度、压辊压力、成型速度等工艺对热塑性复合材料成型性能和缺陷的影响规律,最后对其发展趋势进行了总结和展望。总体而言,目前国内外针对热塑性复合材料激光原位成型工艺多为试验研究,有待开展多工艺参数耦合协同仿真分析及复杂曲面成型工艺研究,为激光原位成型工程应用发展提供支撑。 展开更多
关键词 碳纤维增强热塑性复合材料 激光原位成型 工艺参数 调控
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碳纤维增强复合材料多孔阵列薄壁圆管的抗冲击与吸能性能
13
作者 金跃 缪馥星 《兵工学报》 北大核心 2025年第2期103-111,共9页
为改善薄壁圆管的抗冲击与吸能性能,设计一种多孔阵列薄壁碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Composites,CFRP)管,研究其分别在轴向和横向冲击载荷下的抗冲击与吸能性能。基于有限元法建立CFRP多孔阵列薄壁管在冲击载荷作用... 为改善薄壁圆管的抗冲击与吸能性能,设计一种多孔阵列薄壁碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Composites,CFRP)管,研究其分别在轴向和横向冲击载荷下的抗冲击与吸能性能。基于有限元法建立CFRP多孔阵列薄壁管在冲击载荷作用下的有限元模型,并分析不同铺层角度对此结构的抗冲击与吸能性能的影响。数值分析结果表明:相比普通薄壁CFRP圆管和方管,在轴向和横向冲击载荷作用下,CFRP多孔阵列薄壁圆管有更高的比吸能和峰值载荷,而过高的峰值载荷对被保护的结构不利,但可通过改变CFRP的铺层角度而改变冲击峰值载荷和比吸能值;在轴向冲击载荷下,多孔阵列薄壁圆管铺层角度由[90°/45°/90°/0°]2S变为[90°/0°/90°/0°]2S时,有效压缩位移内的最大压缩载荷降低约10.1%,比吸能值提高约15.1%。研究结果将对CFRP薄壁管的轻量化和抗冲击性能提升的工程应用具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 碳纤维增强复合材料 多孔阵列薄壁圆管 抗冲击性能 能量吸收 有限元分析
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单向玻璃纤维增强热塑性树脂基复合材料成型极限试验研究
14
作者 亓昌 武鹏程 +1 位作者 盈亮 杨姝 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第3期46-53,共8页
本研究探讨了单向玻璃纤维增强热塑性树脂基复合材料的成型极限,旨在为玻璃纤维增强树脂基复合材料层板的工艺设计和失效行为预测提供参考。首先,采用连续玻璃纤维增强聚酰胺6单向带,按照[0/90]4的铺层方式,通过热模压制备厚度为1.80 mm... 本研究探讨了单向玻璃纤维增强热塑性树脂基复合材料的成型极限,旨在为玻璃纤维增强树脂基复合材料层板的工艺设计和失效行为预测提供参考。首先,采用连续玻璃纤维增强聚酰胺6单向带,按照[0/90]4的铺层方式,通过热模压制备厚度为1.80 mm的GFRP层板;其次,基于Nakajima成型极限试验,对比了钟形试样与改型缺口试样的失效形式;最后,确定了适用于GFRP层板成型极限研究的试样,并通过构建成型极限曲线表征了其成型性能。试验结果表明:随着试样宽度的增加,受力状态和变形模式由单轴拉伸向双轴拉伸转变;试样表现出三种典型的失效模式,包括纤维拉伸断裂、纤维拔出断裂以及弯曲剪切耦合断裂;试样呈现脆性断裂特征,且在断裂前未出现颈缩现象,需通过散点分布构建成型极限曲线;与传统钟形试样相比,缺口试样更适用于纤维增强复合材料的成型极限试验研究。 展开更多
关键词 单向玻璃纤维增强热塑性树脂基复合材料 Nakajima试验 成型极限曲线 试样改型 失效模式
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碳纤维增强热塑性复合材料的变温单点飞切去除特性
15
作者 鲍永杰 殷国运 +3 位作者 郑植 杨宇星 陈晨 程东 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第3期616-625,共10页
基于切削温度模拟与单点飞切试验研究碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)的力热变化规律及其去除特性,分析不同纤维角度和切削温度下CFRTP去除过程和损伤特点.采用单点飞切试验开展CFRTP表面损伤特性研究,通过改变工艺参数、纤维方向和材... 基于切削温度模拟与单点飞切试验研究碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)的力热变化规律及其去除特性,分析不同纤维角度和切削温度下CFRTP去除过程和损伤特点.采用单点飞切试验开展CFRTP表面损伤特性研究,通过改变工艺参数、纤维方向和材料加热温度,分析切削力热的变化趋势以及温度对材料去除的影响.当飞切速度从3 m/s增大到7 m/s时,切向力和法向力分别增大130.60%和147.80%;当飞切深度从0.05 mm增加到0.10mm时,切向力和法向力分别增大72.44%和58.13%;当纤维角度从0°增大到30°、45°、60°、90°时,切向力分别增大12.50%、37.50%、75.00%、137.50%.CFRTP在20.0℃下以剪切破坏为主,在高温下以拉伸破坏为主且易出现分层和纤维拉拔现象.随切削温度升高,热塑性树脂软化,CFRTP层间强度和承载性能降低,切削力下降,有效切断的纤维数量降低,加工表面质量变差. 展开更多
关键词 碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP) 单点飞切试验 切削温度模拟 去除特性 金刚石磨粒
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纳米碳增强铝基复合材料制备工艺及性能研究进展
16
作者 雷洋 陈芳芳 +1 位作者 程法嵩 田文明 《热加工工艺》 北大核心 2025年第6期11-16,共6页
铝基复合材料因其出色的比强度、耐蚀性及较低的成本被广泛用于航空航天产业,而近年来纳米碳增强铝基复合材料凭借其优秀的力学及物理性能逐渐成为了研究热点。综述了为改善纳米碳增强体分散性及Al-C界面浸润性所采用的球磨及增强体涂... 铝基复合材料因其出色的比强度、耐蚀性及较低的成本被广泛用于航空航天产业,而近年来纳米碳增强铝基复合材料凭借其优秀的力学及物理性能逐渐成为了研究热点。综述了为改善纳米碳增强体分散性及Al-C界面浸润性所采用的球磨及增强体涂镀层等前处理工艺的研究进展,概述了纳米碳增强铝基复材的成型工艺及力学性能,展望了进一步提升铝碳复合材料力学性能的发展方向。 展开更多
关键词 铝基复合材料 纳米碳增强体 制备工艺 力学性能 界面特性
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国产高导热中间相沥青基碳纤维复合材料性能研究
17
作者 徐小魁 潘江 +3 位作者 郝尚 张娟娟 吴春燕 刘千立 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第2期40-45,共6页
为夯实国产高导热中间相沥青基碳纤维(MPCF)在航天领域中的工程应用基础,重点研究了国产MPCF及其复合材料性能。通过扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)表征了国产MPCF的微观形貌,利用X射线光电子能谱分析(XPS)、光学显微镜和表界... 为夯实国产高导热中间相沥青基碳纤维(MPCF)在航天领域中的工程应用基础,重点研究了国产MPCF及其复合材料性能。通过扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)表征了国产MPCF的微观形貌,利用X射线光电子能谱分析(XPS)、光学显微镜和表界面测试仪测定了国产MPCF的表面化学元素、浸润性和表面能,考察了国产MPCF预浸料制备工艺性,评价了国产MPCF复合材料的常温力学性能、理化性能和热真空放气性能。结果显示:与进口MPCF相比,国产MPCF粗糙度更高,表面化学活性、浸润性和表面能更优;国产MPCF预浸料成型工艺性差,制得的国产MPCF复合材料层间剪切强度(46.69 MPa)与进口MPCF复合材料层间剪切强度相当,其他如拉伸、压缩和弯曲等性能略低;国产MPCF复合材料热真空放气性能满足空间环境要求;国产MPCF各向同性复合材料平均面内热导率为152.1 W·m^(-1)·K^(-1),与进口材料相比,导热性能略低,但与传统6063铝合金扩热结构相比,更具轻量化和结构功能一体化优势。 展开更多
关键词 国产 高导热中间相沥青基碳纤维 复合材料 性能
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纤维增强树脂基复合材料结构极限强度预测方法
18
作者 程显贺 程宏川 +3 位作者 邹志伟 刘佳鑫 李玉龙 林再文 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第6期34-40,共7页
为了加快项目研制初期复合材料结构设计方案论证的进度,开发了一种便捷且实用的结构极限强度预测方法。首先,基于经典层合板理论给出层合板等效模量的解析表达式。其次,依据层合板逐层破坏及刚度退化的假定,采用数值算法预测了层合板的... 为了加快项目研制初期复合材料结构设计方案论证的进度,开发了一种便捷且实用的结构极限强度预测方法。首先,基于经典层合板理论给出层合板等效模量的解析表达式。其次,依据层合板逐层破坏及刚度退化的假定,采用数值算法预测了层合板的首层破坏强度与极限强度。然后,对比了典型铺层的层合板力学参数,结果表明等效弹性模量与极限拉伸强度的预测值与测试值完全吻合,仅极限压缩强度的预测值比测试值低10%。最后,以层合板的等效力学性能预测值作为基础参数,采用传统结构有限元方法预测典型端框法兰结构的极限强度,通过与试验件测试比较发现,预测破坏形式与试验破坏形式均为压缩破坏,且预测极限载荷比试验破坏载荷低15%。该方法计算速度快,计算精度满足设计初期结构方案论证需求。 展开更多
关键词 纤维增强树脂基复合材料 层合板 等效模量 等效强度 极限强度 最大应力准则
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二维定向钢纤维增强水泥基复合材料动态压缩强度模型
19
作者 慕儒 程庆澳 +2 位作者 刘昊奇 赵世伟 王晓伟 《混凝土》 北大核心 2025年第6期1-4,共4页
水泥基复合材料在动态压缩荷载作用下会在与压缩垂直的方向产生膨胀变形,与膨胀方向一致的钢纤维能够有效约束膨胀变形,使材料的动态压缩性能得到改善。通过磁场调控水泥基复合材料中的钢纤维转动至水平平面,制备二维定向钢纤维增强水... 水泥基复合材料在动态压缩荷载作用下会在与压缩垂直的方向产生膨胀变形,与膨胀方向一致的钢纤维能够有效约束膨胀变形,使材料的动态压缩性能得到改善。通过磁场调控水泥基复合材料中的钢纤维转动至水平平面,制备二维定向钢纤维增强水泥基复合材料(Two-dimensionally Aligned Steel Fiber Reinforced Cement-based Composites,2D-SFRC)。对2D-SFRC试件进行动态压缩性能测试,并建立动态压缩强度模型。2D-SFRC试件的动态压缩性能较随机乱向钢纤维增强水泥基复合材料试件显著提高。 展开更多
关键词 二维定向钢纤维 动态压缩性能 动态压缩强度模型 钢纤维增强水泥基复合材料
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考虑切削能耗和表面质量的碳纤维增强树脂基复合材料加工工艺参数优化决策 被引量：4
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作者 鄢威 王欣怡 +2 位作者 张华 朱硕 江志刚 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1834-1844,共11页
碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)二次加工能耗与质量的影响要素相比于传统材料加工更为复杂,导致现有相关经验公式难以适用。基于此,以CFRP二次加工的切削力分析为切入点,对考虑能耗和质量的CFRP加工工艺参数优化决策问题开展研究。首... 碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)二次加工能耗与质量的影响要素相比于传统材料加工更为复杂,导致现有相关经验公式难以适用。基于此,以CFRP二次加工的切削力分析为切入点,对考虑能耗和质量的CFRP加工工艺参数优化决策问题开展研究。首先分析纤维方向角对CFRP加工形式的影响,推导了切削力模型;然后建立了以切削三要素和纤维方向角为变量,以切削能耗和表面粗糙度为目标的多目标优化模型,并提出了多样化突变驱动的粒子群优化算法(DM-PSO)与层次分析法(AHP)集成的工艺参数优化决策方法;最后通过铣削试验设计验证了上述模型和方法的可行性和优越性。 展开更多
关键词 碳纤维增强树脂基复合材料 加工工艺参数 优化决策 加工能耗 表面粗糙度
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