耐高温树脂基复合材料研究进展及其在航空航天领域的应用 被引量：6

1

作者 张涵其 谭指 +1 位作者 彭飞 王兵 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期18-28,共11页

耐高温树脂基复合材料具有低密度、高比强度、高比模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计性强等优点。因其在结构轻量化中的巨大应用潜力,在航空航天领域广受关注。本文重点介绍了双马来酰亚胺、聚酰亚胺和邻苯二甲腈三种耐高温树脂及其复合材料... 耐高温树脂基复合材料具有低密度、高比强度、高比模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计性强等优点。因其在结构轻量化中的巨大应用潜力,在航空航天领域广受关注。本文重点介绍了双马来酰亚胺、聚酰亚胺和邻苯二甲腈三种耐高温树脂及其复合材料,并对其树脂基体的历史发展脉络、复合材料成型工艺与力学性能的研究现状,以及在航空航天领域的应用进行了综述。最后,通过提炼对比三者在工艺性、力学性能上的特点和工程上的典型应用场景,拟为航空航天领域中的材料选择提供参考。 展开更多

关键词 树脂基复合材料 耐热性 力学性能 航空航天应用

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航空航天用纳米碳复合材料研究进展 被引量：10

2

作者 赫晓东 王荣国 +2 位作者 彭庆宇 矫维成 赵旭 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期707-718,共12页

对航空航天用纳米碳复合材料及其多功能特性的研究进展情况进行了综述,阐述了国内外研究者们在纳米碳复合材料及其多功能特性方面取得的重要成果,并系统地综述了纳米碳复合材料在多尺度增强、电磁屏蔽、智能驱动、隔热、传感方面的研究... 对航空航天用纳米碳复合材料及其多功能特性的研究进展情况进行了综述,阐述了国内外研究者们在纳米碳复合材料及其多功能特性方面取得的重要成果,并系统地综述了纳米碳复合材料在多尺度增强、电磁屏蔽、智能驱动、隔热、传感方面的研究工作。最后展望了纳米碳复合材料在航空航天领域中的潜在应用。 展开更多

关键词 纳米复合材料 纳米碳 多功能 研究进展

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碳纤维增强复合材料微观烧蚀行为数值模拟 被引量：15

3

作者 李伟 方国东 +2 位作者 李玮洁 王兵 梁军 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期835-844,共10页

碳纤维增强复合材料已广泛应用于烧蚀热防护系统中,其微观结构直接影响材料的烧蚀行为,因此材料微观烧蚀机制分析对材料设计和制备具有重要意义.本文采用有限体积法并引入固体相体积分数与界面重构技术,建立了碳纤维增强复合材料微观烧... 碳纤维增强复合材料已广泛应用于烧蚀热防护系统中,其微观结构直接影响材料的烧蚀行为,因此材料微观烧蚀机制分析对材料设计和制备具有重要意义.本文采用有限体积法并引入固体相体积分数与界面重构技术,建立了碳纤维增强复合材料微观烧蚀数值模型.利用该微观烧蚀数值模型对碳基体包裹单根碳纤维进行烧蚀模拟,将数值模拟的烧蚀形貌与解析解结果进行对比,验证了数值求解方法的正确性.对单向碳纤维增强复合材料在不同碳纤维倾斜角下的微观烧蚀行为进行了模拟分析,得到了碳纤维倾斜角对微观烧蚀行为的影响规律.研究发现:对于碳纤维的抗氧化性能比基体强的情况,当氧扩散速率远远大于碳氧反应速率时,碳纤维将出现'笋尖'状的烧蚀形貌;当碳氧反应速率远远大于氧扩散速率时,纤维和基体将以相同速率烧蚀.当碳纤维的抗氧化性能比基体强时,纤维倾斜角会对材料微观烧蚀行为产生较大影响;相反,则影响不显著. 展开更多

关键词 微观烧蚀 碳纤维 复合材料 数值模拟 倾斜角度

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树脂基防隔热复合材料高温响应分析方法研究进展 被引量：6

4

作者 张军 李伟 +2 位作者 方国东 梁军 孟松鹤 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期739-748,共10页

针对树脂基防隔热复合材料高温条件下复杂的热/力/化学的多场耦合问题,从高温性能预报模型、高温响应求解方法和高温试验测试三方面进行了论述。详细介绍了研究树脂基防隔热复合材料高温响应相关的热解动力学模型、材料高温热物性及力... 针对树脂基防隔热复合材料高温条件下复杂的热/力/化学的多场耦合问题,从高温性能预报模型、高温响应求解方法和高温试验测试三方面进行了论述。详细介绍了研究树脂基防隔热复合材料高温响应相关的热解动力学模型、材料高温热物性及力学性能演化表征方法、材料高温响应模型的求解方法以及表征材料高温响应的多种高温试验测试手段。对上述研究方法的发展进行了评述,并对未来发展趋势进行了展望。本文有助于相关研究人员认识和发展树脂基复合材料在高温下的热力响应分析方法,也可供工程技术人员对这类材料的防隔热性能和高温承载性能进行研究。 展开更多

关键词 树脂基复合材料 高温响应 试验方法 热解 多场耦合

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纤维增强气凝胶复合材料高温结构转变及热稳定性研究 被引量：8

5

作者 赵淑媛 董江龙 孙新杨 《装备环境工程》 CAS 2020年第1期58-62,共5页

目的研究高温受热条件下纳米复合隔热材料的结构转变特征及热稳定性。方法采用扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪及热重仪等检测方法。结果纤维增强气凝胶材料从室温到650℃存在连续的质量损失,从室温到放热前,质量损失为1.66%;365℃... 目的研究高温受热条件下纳米复合隔热材料的结构转变特征及热稳定性。方法采用扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪及热重仪等检测方法。结果纤维增强气凝胶材料从室温到650℃存在连续的质量损失,从室温到放热前,质量损失为1.66%;365℃开始出现放热,温度升至398℃时达到峰值,整个放热过程对应质量损失约为1.3%;从435℃放热结束开始到650℃的质量损失为1.46%。经过400℃热处理后,试样比表面积从268m^2/g增加到437m^2/g;当试样热处理温度达到600℃时,试样的比表面积明显随之降低至198m^2/g。结论SiO2气凝胶复合材料以无定形结构为主,存在少量的二氧化钛晶体。在400℃左右,SiO2气凝胶结构中硅甲基Si-CH3发生氧化,产生明显的放热峰,之后硅羟基Si-OH之间发生缩聚反应,使600℃热处理后气凝胶中Si-O-Si网络骨架强度有所提高。未处理的纤维增强气凝胶材料试样上气凝胶纳米颗粒构成的块体较为良好地包裹在玻璃纤维表面,而经过600℃的高温热处理1 h后,块体气凝胶脱离了光滑的纤维表面,气凝胶纳米粒子发生收缩,致使材料比表面积下降。 展开更多

关键词 纤维增强气凝胶复合材料 热稳定性 红外光谱分析 氧化 比表面积

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碳纤维/树脂基复合材料曲壁蜂窝夹芯结构的三点弯曲性能 被引量：7

6

作者 刘鑫 吴倩倩 +1 位作者 于国财 吴林志 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2022年第5期490-498,共9页

为研究碳纤维复合材料(CFRP)曲壁蜂窝结构在三点弯曲载荷作用下的承载特性与失效模式,对不同芯层高度、面板厚度的结构进行了理论预报、数值模拟及试验.首先,根据夹芯结构的主要失效模式,提出了相应的理论预报公式,并绘制了失效机制图;... 为研究碳纤维复合材料(CFRP)曲壁蜂窝结构在三点弯曲载荷作用下的承载特性与失效模式,对不同芯层高度、面板厚度的结构进行了理论预报、数值模拟及试验.首先,根据夹芯结构的主要失效模式,提出了相应的理论预报公式,并绘制了失效机制图;其次,建立了CFRP曲壁蜂窝夹芯结构的有限元仿真模型,对其在三点弯曲载荷作用下的典型失效行为进行模拟;最后,通过模压成型工艺制备了不同尺寸的CFRP曲壁蜂窝夹芯结构,并将试验结果与理论、模拟结果进行比较.结果表明,蜂窝夹芯结构承载能力与芯层高度、面板厚度密切相关,结构芯层及面板刚度随其尺寸的减小而下降,导致结构失效模式由面芯脱黏失效变为面板压溃失效. 展开更多

关键词 复合材料 蜂窝 夹芯结构 三点弯曲

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石英灯辐射加热条件下低密度碳/酚醛复合材料高温响应及分析 被引量：4

7

作者 张军 许阳阳 +2 位作者 张运法 洪长青 方国东 《装备环境工程》 CAS 2020年第1期51-57,共7页

目的研究低密度碳/酚醛复合材料在不同地面加热实验测试响应的差异性,指导材料在实际应用环境下的高温响应分析。方法对低密度碳/酚醛复合材料开展了热流为400 kW/m^2的单侧石英灯辐射加热实验,利用热电偶测温系统测量试件在加热过程中... 目的研究低密度碳/酚醛复合材料在不同地面加热实验测试响应的差异性,指导材料在实际应用环境下的高温响应分析。方法对低密度碳/酚醛复合材料开展了热流为400 kW/m^2的单侧石英灯辐射加热实验,利用热电偶测温系统测量试件在加热过程中不同位置的温度时间历程,并对试件的烧蚀形貌和微观结构进行观测。同时与热流为464k W/m^2的氧乙炔加热陶瓷板辐射加热实验结果进行对比分析,并且采用有限元方法对材料的传热传质多场耦合计算进行分析。结果对于石英灯辐射加热,在测量点升温到接近200℃时,温度响应拐点都依次出现。由于加热的辐射热源不同,在不同的辐射波段下,多孔材料吸收和发射的热量不同,短时间内氧乙炔加热陶瓷板辐射加热使材料内部升温速率比石英灯辐射加热实验的要快,但长时间加热时现象刚好相反。结论进行传热传质多场耦合计算材料高温响应时,合理确定材料宏观性能随温度的变化至关重要。 展开更多

关键词 低密度碳/酚醛复合材料 石英灯加热 传热传质 温度响应

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复合材料天线结构低速冲击损伤与剩余强度 被引量：2

8

作者 张铁纯 连泽伟 +1 位作者 胡建强 戴福洪 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期19-27,共9页

共形承载复合材料天线结构兼具力学承载和微波通信功能,由于其高度集成化和多功能化特点,应用前景广阔,但在制造和维修过程中极易受外来物的低能量冲击产生损伤。本文采用热压罐成型和二次胶结工艺制备以玻璃纤维增强复合材料为面板、以... 共形承载复合材料天线结构兼具力学承载和微波通信功能,由于其高度集成化和多功能化特点,应用前景广阔,但在制造和维修过程中极易受外来物的低能量冲击产生损伤。本文采用热压罐成型和二次胶结工艺制备以玻璃纤维增强复合材料为面板、以PMI泡沫为芯材并嵌入天线器件的复合材料天线结构。并对其开展低速冲击及冲击后压缩试验研究,对比含天线和不含天线两种结构的损伤特性与冲击后剩余压缩(CAI)强度。结果表明:与普通泡沫夹芯结构相比,复合材料天线结构的凹坑深度、冲击位移和背面纤维束拔出高度均减小,表明损伤阻抗能力增强;峰值载荷显著增加,100 J冲击能量下的峰值载荷为5.79 kN,增加了25.32%;压缩强度和CAI强度显著提高,压缩强度提高了28.87%,CAI强度提高超过113.08%;冲击破坏模式由整体贯穿及芯体大面积断裂变为芯体局部压溃、天线单元塑性变形及与泡沫夹芯大面积脱胶。 展开更多

关键词 复合材料天线结构 低速冲击 冲击后压缩 动态响应 失效机制

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陶瓷基复合材料厚壁圆筒结构强度分析 被引量：1

9

作者 王兵 王章文 +2 位作者 方国东 王锴炀 孟松鹤 《强度与环境》 CSCD 2023年第5期11-18,共8页

针对固体火箭发动机喷管扩张段以及其在服役过程中受到的复杂载荷工况,开展了轴向力和内压双向加载下针刺C/C-ZrC-SiC复合材料厚壁圆筒试验件的强度破坏测试试验,获得了试验件的破坏强度和失效应变;结合修正的最大应力损伤失效准则与多... 针对固体火箭发动机喷管扩张段以及其在服役过程中受到的复杂载荷工况,开展了轴向力和内压双向加载下针刺C/C-ZrC-SiC复合材料厚壁圆筒试验件的强度破坏测试试验,获得了试验件的破坏强度和失效应变;结合修正的最大应力损伤失效准则与多尺度建模方法,建立了针刺复合材料厚壁圆筒试验件的有限元(FE)模型;模拟了复杂载荷作用下试样内部的应力、应变以及损伤演化状态,模拟结果与试验结果一致性较好。分析结果对于改进固体火箭发动机针刺C/C-ZrC-SiC复合材料喷管扩张段结构设计有一定的参考价值。 展开更多

关键词 针刺C/C-ZrC-SiC复合材料 厚壁圆筒 复杂应力 失效 有限元模型

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硅改性酚醛/碳纤维复合材料的制备及烧蚀性能 被引量：9

10

作者 潘栩 祝诗洋 +3 位作者 钟业盛 李明伟 史丽萍 赫晓东 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期150-158,共9页

针对酚醛树脂(RF)耐热性不足、抗烧蚀性能差,且SiO_(2)粒子与酚醛树脂相容性的问题,采用共凝胶法制备纳米级的SiO_(2)/RF杂化气凝胶,通过构建凝胶网络互穿结构,增加两相相容性,探究SiO_(2)/RF杂化气凝胶的微观结构、化学结构和热物理性... 针对酚醛树脂(RF)耐热性不足、抗烧蚀性能差,且SiO_(2)粒子与酚醛树脂相容性的问题,采用共凝胶法制备纳米级的SiO_(2)/RF杂化气凝胶,通过构建凝胶网络互穿结构,增加两相相容性,探究SiO_(2)/RF杂化气凝胶的微观结构、化学结构和热物理性能。制备得到硅改性酚醛/碳纤维复合材料,并对改性前后复合材料的烧蚀性能进行比较。结果表明,不同硅含量的杂化气凝胶具有凝胶骨架和孔隙双连续的结构特性,密度分别在0.145~0.160 g/cm^(3)之间。随着硅含量提高,杂化气凝胶残留率增加,Si—O键吸收振动峰更明显,但XRD无衍射峰。综合考虑孔径分布及热物理性能,选取性能最优的杂化气凝胶制备硅改性酚醛/碳纤维复合材料,改性后复合材料的质量烧蚀率为0.046 g/s,线烧蚀率为0.074 mm/s。与未改性的复合材料相比,质量烧蚀率降低了20.7%,线烧蚀率降低了21.3%,改性后材料的抗氧化性和烧蚀后的残留率得到明显提升。 展开更多

关键词 SiO_(2)/RF凝胶网络互穿结构 共凝胶法 硅改性酚醛/碳纤维复合材料 烧蚀性能

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激励响应复合材料的4D打印及其应用研究进展 被引量：3

11

作者 曾成均 刘立武 +2 位作者 边文凤 冷劲松 刘彦菊 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1-13,共13页

激励响应复合材料是一种智能材料,通常具有自感知、自主响应、形状记忆、自适应和自修复等特征。本文对4D打印中使用的激励响应材料进行了综述,重点介绍4D打印形状记忆复合水凝胶和形状记忆聚合物(SMP)及其复合材料的应用研究进展。最后... 激励响应复合材料是一种智能材料,通常具有自感知、自主响应、形状记忆、自适应和自修复等特征。本文对4D打印中使用的激励响应材料进行了综述,重点介绍4D打印形状记忆复合水凝胶和形状记忆聚合物(SMP)及其复合材料的应用研究进展。最后,总结了4D打印在生物医疗和航空航天领域的应用现状,并对4D打印的未来发展趋势以及应用前景进行展望。4D打印是一项新兴制造技术,尽管目前已经出现了许多不同的打印方法、可打印智能材料和驱动方式,但是4D打印在实际工程应用中仍然面临许多挑战。新打印技术、新智能材料、新结构设计和建模软件需要发展以促进4D打印在软机器人、生物医学、航空航天和智能电子设备等领域的实际应用。 展开更多

关键词 4D打印 形状记忆复合水凝胶 形状记忆聚合物 复合材料 激励响应

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复合材料格栅反射器结构热变形及精度分析 被引量：2

12

作者 张弘弛 梁旭豪 +2 位作者 钟业盛 泮世东 史丽萍 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期35-39,共5页

为满足卫星通信领域反射器高精度和轻量化的要求,以某地球同步轨道气象卫星反射器为应用背景,采用ABAQUS有限元模拟复合材料反射器的热变形并运用最小二乘拟合原理计算其型面精度RMS值,利用M55碳纤维复合材料层合板面内热膨胀系数较小... 为满足卫星通信领域反射器高精度和轻量化的要求,以某地球同步轨道气象卫星反射器为应用背景,采用ABAQUS有限元模拟复合材料反射器的热变形并运用最小二乘拟合原理计算其型面精度RMS值,利用M55碳纤维复合材料层合板面内热膨胀系数较小的特性设计出全复合材料格栅反射器结构.在相同工况的条件下,采用工业近景三维测量方法对格栅反射器结构进行热变形实验测试,利用工作面变形的均方根RMS值来表征型面精度,并将测试值与模拟值进行比对发现两者吻合较好.最后对格栅结构反射器的装配误差,粘接方式,胶层厚度,蒙皮和筋条的铺层角度等影响型面精度RMS值的因素进行计算分析,结果表明:粘接方式和胶层厚度是影响全复合材料格栅反射器型面精度的最主要因素,并且蒙皮与格栅结构的胶接更宜采用点粘方式,同时随着胶层厚度和装配误差的增大,型面精度呈现非线性的增长趋势.在相同工况、相同宏观结构尺寸的前提下,与碳纤维铝蜂窝夹层结构反射器结构相比,全复合材料格栅结构反射器的型面精度仅为0.455μm,型面精度提高了一个数量级,为高精度深空探测和信号传输提供了可靠设计方案. 展开更多

关键词 碳纤维复合材料 格栅结构反射器 热变形计算 型面精度拟合 影响因素分析

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三维针刺C/C-SiC复合材料预制体工艺参数优化 被引量：8

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作者 戚云超 方国东 +1 位作者 梁军 谢军波 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期27-33,共7页

基于误差反向传播(BP)神经网络与改进的遗传算法建立三维针刺C/C-SiC复合材料预制体工艺优化的代理模型,获得针刺工艺参数与复合材料刚度性能之间的关系。利用BP网络实现复合材料刚度性能预测,BP网络的预测值与有限元计算结果吻合程度较... 基于误差反向传播(BP)神经网络与改进的遗传算法建立三维针刺C/C-SiC复合材料预制体工艺优化的代理模型,获得针刺工艺参数与复合材料刚度性能之间的关系。利用BP网络实现复合材料刚度性能预测,BP网络的预测值与有限元计算结果吻合程度较好,模型训练误差最大为0.526%,测试数据误差最大为0.454%,BP网络预测精度高。对传统遗传算法的遗传策略和优化策略进行改进,利用两种改进的遗传算法对针刺工艺参数进行优化。优化后的工艺参数显著提高了材料的刚度性能,其中面内拉伸模量分别提高了11.07%和11.48%,面外拉伸模量分别提高了49.64%和48.13%,复合材料的综合刚度性能分别提高18.17%和18.21%。 展开更多

关键词 针刺复合材料 BP神经网络 刚度性能预测 遗传算法 工艺优化

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配合间隙对陶瓷基复合材料连接结构高温拉伸性能的影响 被引量：1

14

作者 吕超 李锋 +2 位作者 赵淑媛 孙茜 蒲泽良 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2021年第2期102-105,110,共5页

陶瓷基复合材料机械连接结构强度分析与设计对提高结构承载效率起着至关重要的作用。采用Abaqus有限元软件研究了间隙配合精度对C/SiC陶瓷基复合材料与高温合金沉头螺栓连接结构高温拉伸性能的影响,并讨论了结构失效损伤扩展机制。结果... 陶瓷基复合材料机械连接结构强度分析与设计对提高结构承载效率起着至关重要的作用。采用Abaqus有限元软件研究了间隙配合精度对C/SiC陶瓷基复合材料与高温合金沉头螺栓连接结构高温拉伸性能的影响,并讨论了结构失效损伤扩展机制。结果表明:750℃工况下沉头螺栓豁口深度为1.7mm,间隙为0.8%时连接结构承载能力达到最大值。研究结果将为航空航天领域陶瓷基复合材料连接结构的设计和应用提供理论指导。 展开更多

关键词 2D C/SiC复合材料 损伤分析 拉伸性能 沉头螺栓 间隙配合精度

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热塑性复合材料构件的制备及其在航空航天领域的应用 被引量：34

15

作者 胡记强 王兵 +1 位作者 张涵其 刘安康 《宇航总体技术》 2020年第4期61-70,共10页

热塑性复合材料作为轻质高强材料的杰出代表,已成为航空航天领域的首选材料之一。概述了热塑性复合材料常用的成型工艺。采用模具热压成型制备工艺,探索并成功制备了几种高性能碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)热塑性复合材料构件,为高性能C... 热塑性复合材料作为轻质高强材料的杰出代表,已成为航空航天领域的首选材料之一。概述了热塑性复合材料常用的成型工艺。采用模具热压成型制备工艺,探索并成功制备了几种高性能碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)热塑性复合材料构件,为高性能CF/PEEK热塑性复合材料构件在航空航天领域的应用提供了基础。 展开更多

关键词 热塑性复合材料 成型工艺 热压成型 复合材料构件 航空航天应用

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GaN/SiC/金刚石复合结构的应力调控与界面特性研究

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作者 成楚飞 谈飞飞 +4 位作者 郁鑫鑫 赵继文 卢荻 李忠辉 代兵 《固体电子学研究与进展》 2025年第3期7-10,共4页

针对GaN/SiC/金刚石复合结构的应力与界面问题,采用微波等离子体化学气相沉积(Microwave plasma chemical vapor deposition,MPCVD)技术在50μm厚SiC基Ga N衬底的SiC面上生长金刚石薄膜。通过优化纳米金刚石形核液实现高密度种晶,实验... 针对GaN/SiC/金刚石复合结构的应力与界面问题,采用微波等离子体化学气相沉积(Microwave plasma chemical vapor deposition,MPCVD)技术在50μm厚SiC基Ga N衬底的SiC面上生长金刚石薄膜。通过优化纳米金刚石形核液实现高密度种晶,实验表明梯度降温策略(第一阶段10℃/min的速率降温至500℃,第二阶段5℃/min的速率降温至室温)能够有效释放热应力,避免衬底碎裂。随着金刚石膜厚由50μm增至250μm,晶粒尺寸增大且热导率提升,拉曼光谱显示内应力由9.8 MPa升至225.4 MPa。3ω法测试表明界面热阻为33.66 m^(2)K/GW,优于常规键合方法。该研究为高性能散热器件提供了界面调控方案。 展开更多

关键词 散热 GaN/SiC/金刚石复合结构 微波等离子体化学气相沉积

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复合材料网格增强充气翼梁的抗弯承载和极限耐压性能研究

17

作者 陶强 王长国 谭惠丰 《航空科学技术》 2019年第1期73-78,共6页

本文将网格增强薄膜材料的概念应用到无人机充气翼中,提出了复合材料网格增强充气翼的概念,通过试验测试着重分析了复合材料网格增强充气翼梁的抗弯承载和极限耐压性能。试验结果表明,复合材料网格增强充气梁抗弯承载性能优异,复合材料... 本文将网格增强薄膜材料的概念应用到无人机充气翼中,提出了复合材料网格增强充气翼的概念,通过试验测试着重分析了复合材料网格增强充气翼梁的抗弯承载和极限耐压性能。试验结果表明,复合材料网格增强充气梁抗弯承载性能优异,复合材料网格增强充气梁的极限耐压能力提升显著。 展开更多

关键词 复合材料网格 充气翼梁 抗弯承载 极限耐压

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临近空间环境对飞艇蒙皮织物材料力学性能的影响研究 被引量：4

18

作者 马瑞强 王长国 谭惠丰 《装备环境工程》 CAS 2020年第1期1-5,共5页

目的研究飞艇蒙皮材料在临近空间环境下的力学特性。方法根据临近空间环境的特征参数,制定空间环境地面模拟实验方案,包括高低温、紫外环境和臭氧环境下地面模拟实验方案。然后以聚氨酯涂覆Nylon织物为例,研究临近空间环境对飞艇蒙皮材... 目的研究飞艇蒙皮材料在临近空间环境下的力学特性。方法根据临近空间环境的特征参数,制定空间环境地面模拟实验方案,包括高低温、紫外环境和臭氧环境下地面模拟实验方案。然后以聚氨酯涂覆Nylon织物为例,研究临近空间环境对飞艇蒙皮材料力学特性的影响,并通过红外红外光谱和原子力显微镜研究其影响机理。结果与未经高低温循环相比,弹性模量增加了11%,拉伸强度的最大变化不超过5%;经过48~240h紫外线辐照后,弹性模量提高了22%~34%,拉伸强度几乎没有变化;通过臭氧老化后,材料弹性模量的增加幅值约为6%,拉伸强度逐渐降低。结论紫外辐射对于聚氨酯涂覆Nylon织物材料弹性模量的提升效应大于高低温和臭氧老化,但对其强度的影响明显小于高低温和臭氧老化,臭氧老化对材料强度影响大于高低温和紫外辐射。 展开更多

关键词 蒙皮织物材料 临近空间环境 弹性模量 拉伸刚度

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CFRP表面增韧氧化硅纤维隔热瓦的抗冲击性能研究

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作者 张俊超 马晓亮 +2 位作者 钟业盛 王乔 史丽萍 《航空制造技术》 北大核心 2025年第3期67-75,共9页

为了提高隔热瓦的抗冲击力学性能,选择碳纤维增强邻苯二甲腈树脂基复合材料作为增韧层,采用一体化成型工艺制备了表面带有防护层的隔热瓦复合结构。首先,对不同增韧层的隔热瓦进行落锤冲击试验,对比相同能量下不同增韧层对隔热瓦的防护... 为了提高隔热瓦的抗冲击力学性能,选择碳纤维增强邻苯二甲腈树脂基复合材料作为增韧层,采用一体化成型工艺制备了表面带有防护层的隔热瓦复合结构。首先,对不同增韧层的隔热瓦进行落锤冲击试验,对比相同能量下不同增韧层对隔热瓦的防护效果。然后,对碳纤维增强复合材料(CFRP)表面增韧隔热瓦开展不同冲击能量与处理温度的低速冲击试验,研究材料的冲击损伤特性。结果表明,CFRP表面增韧隔热瓦的抗冲击性能最好,在增韧层厚度1 mm、冲击能量10 J的条件下,峰载荷可达2.034 kN,冲击深度达9.904 mm,能量吸收率为96.93%。冲击后表面增韧层出现界面分层与纤维裂纹,隔热瓦内部发生压溃型损伤而产生粉末,在冲击区域形成空腔。该表面增韧层可承受20 J的能量冲击而不会被穿透,450℃高温处理后仍具有冲击防护效果。本研究可为未来隔热瓦的冲击防护研究提供新思路。 展开更多

关键词 陶瓷纤维隔热瓦 增韧层 低速冲击 机械性能 界面

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催化效应对气动热环境影响的流动-传热耦合数值分析 被引量：5

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作者 王国林 周印佳 +1 位作者 金华 孟松鹤 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期13-19,共7页

鉴于高超声速飞行中高温气体效应带来的壁面催化反应可显著增加气动热载荷,在气动热环境与结构热响应的分析与预报中需充分考虑催化反应带来的影响。将简化原子复合催化模型和有限速率催化反应模型嵌入超高速流动-传热耦合分析模型中,... 鉴于高超声速飞行中高温气体效应带来的壁面催化反应可显著增加气动热载荷,在气动热环境与结构热响应的分析与预报中需充分考虑催化反应带来的影响。将简化原子复合催化模型和有限速率催化反应模型嵌入超高速流动-传热耦合分析模型中,建立超高速流动/催化反应/传热多场耦合分析模型。其中,通过高频等离子风洞的催化特性测试获得ZrB2-SiC超高温陶瓷材料表面催化系数与温度的函数关系,对比分析耦合计算和非耦合计算、简化原子复合催化模型和有限速率催化反应模型对气动热环境的影响和适应性,结果表明材料表面催化特性对壁面总热流有重大影响。对于具有较高热导率材料的热响应,耦合传热分析能够有效避免非耦合计算带来的过度高估的结果,而有限速率催化反应模型可有效提高计算精度。在此基础之上,通过耦合传热分析,揭示了催化反应与壁面传热的内在关系,证明了在传热分析中考虑表面催化效应可提升结构热响应精度和防热系统精细化设计的能力。 展开更多

关键词 高超声速 流动-传热耦合 催化效应 地面风洞实验 数值模拟 气动热环境

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