复合材料热压罐成形工艺模拟特色实验

先进树脂基复合材料热压罐成形工艺模拟特色实验,以自主开发的热压罐工艺成形工艺数值模拟平台为基础,基于计算机模拟的热压罐工艺理论分析,引导学生掌握复合材料热压工艺过程复杂的物理化学变化及其对复合材料成形质量的影响,提升学生的实验设计及分析能力,深入理解热压罐成形原理和工艺控制理论。结果表明,通过实验的自主设计,学生可以有效掌握热压成形工艺数值模拟方法和工艺原理,开拓学习方法,为材料科学以及与试验相关的其它学科的研究提供一种研究思路和研究途径。     

超混杂复合材料ARALL-A热压罐成型工艺研究

介绍了超混杂复合材料A－RALL-A热压罐成型工艺。着重研究了预浸布制备、铝板预处理、A－RAL－A压制的工艺参数。试验表明,所述成型工艺是可行的,对其它超混杂复合材料制造有参考价值。     

热压罐成型模具材料优选系统的研究与实现

为实现热压罐成型模具材料的优选系统,本文在分析归纳已有的热压罐成型模具材料选择的知识和经验的基础上,基于最近邻检索法(K-NN,K-Nearest Neighbor)和层次分析法(AHP,Analytic Hierarchy Process),通过Apache+PHP+MySQL经典组合,开发热压罐成型模具材料优选系统,建立常用模具材料库,为热压罐成型模具设计人员优选复合材料构件模具材料提供快速合理的参考。     

石墨烯碳纳米管混杂增强铝轴承材料微观组织与减磨性能研究

铝基轴承合金(成分:Al-20Sn-1Cu-0.5Mg),摩擦系数降低,在干摩擦过程中具有极为重要的意义。利用化学镀制备镀铜石墨烯及碳纳米管,采用球磨分散、热压烧结的方法来制备镀铜石墨烯及碳纳米管混杂铝基轴承材料;采用金相显微(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料的微观组织,利用X射线衍射仪(XRD)对复合材料进行物相分析,通过摩擦试验测试摩擦系数变化,结果表明:通过高能球磨技术能够将石墨烯及碳纳米管分散到铝锡复合粉体中,利用热压烧结工艺可以得到石墨烯及碳纳米管增强铝锡基轴承材料。在干摩擦的条件下,随着石墨烯含量的增加,铝基复合材料摩擦系数显著降低,波动范围也明显减小,当石墨烯含量为1.0wt.%时,复合材料摩擦系数平均值降低至0.12。     

T700/5429复合材料热成型工艺过程研究

为完成树脂基复合材料固化成型工艺过程研究,提出了基于傅里叶热传导定律和基体热动力学特性的复合材料固化过程热?化学模型,完成了复合材料成型过程中热压罐及复合材料层合板内部瞬态温度场的模拟分析,评估了温度场分布情况对复合材料成型精度和固化变形的影响规律.研究结果表明厚度是影响复合材料内部温度场分布的重要结构参数,T700/...     

大豆蛋白胶枫木刨花板热压工艺研究

为了解决甲醛等有害物质的释放问题,使用大豆蛋白胶作为热压枫木刨花板的无甲醛胶粘剂,研究了刨花板的热压工艺.在实验室条件下,通过单因素试验分别分析了热压温度、热压时间、施胶量和密度对枫木刨花板内结合强度及表面结合强度的影响;并通过响应面设计得出最佳试验参数.结果表明,大豆蛋白胶可以用于枫木刨花板的制造,其最佳工艺参数为:热压温度180℃,热压时间27.5min,施胶量15.7%,密度780kg/m3.在此条件下,压制的板材性能均达到GB/T4897.1-2003对在干燥状态下使用的普通用板要求.     

碳纤维(长纤)增强铜基复合材料的研究

本文根据碳纤维的性能特点,研究了连续分级电沉积的工艺,设计并制造了连续三级电沉积曲专用设备,采用连续三级电沉积加真空热压扩散的方法,制备了碳纤维(长纤)增强铜基复合材料,其单轴向抗拉强度可达590MPa。试验表明:上述制备方法,不仅操作温度低,纤维体积比易于调整,纤维排布均匀,可连续作业,成本较低;而且能制备较高性能的碳纤维增强铜基复合材料。     

铺层方式对VIHPS制备的GO-CF混杂增强复合材料弯曲性能的影响

本文首先采用真空浸渗热压工艺(VIHPS)制备了不同铺层方式的氧化石墨烯-碳纤维(GO-CF)混杂增强复合材料,并对该材料进行三点弯曲试验,再通过扫描电子显微镜(SEM)表征其微观断口形貌。然后使用Digmat软件的FE模块建立微-纳跨尺度的代表性体积单元(RVE)模型,将该模型导入ANSYS Workbench软件中进行三点弯曲仿真模拟。复合材料三点弯曲试验结果表明,随着沿试样宽度方向(Y向)纤维铺层的增加,复合材料的弯曲强度从433.2 MPa降低至12.7 MPa,弯曲模量从13.8 GPa降低至0.2 GPa,它们分别降低了97.07%和98.55%。最后通过对比试验与仿真结果发现,两种结果的变化趋势基本一致,且仿真结果与试验结果接近。复合材料在弯曲变形过程中,受到拉伸和压缩的共同作用,其中导致复合材料失效的方式主要包括基体开裂、界面脱粘和纤维断裂。     

VARTM制备麻纤维增强环氧树脂复合材料研究

通过对黄麻纤维热处理、碱处理、硅烷偶联剂处理和异氰酸酯处理进行表面改性,并对改性黄麻纤维布进行热压工艺处理,最后采用VARTM成型工艺制备黄麻纤维增强环氧树脂复合材料,并对其性能进行了系统研究.通过扫描电镜(SEM)分析表明,热处理和碱处理的黄麻纤维增强环氧树脂复合材料的界面粘结未得到明显改善,而通过硅烷偶联剂和异氰酸酯处理的黄麻纤维增强环氧树脂复合材料的界面粘结性能得到了显著的提高.将硅烷偶联剂和异氰酸酯处理的黄麻纤维布通过热压处理不仅可以增加复合材料中黄麻纤维体积含量,而且可以提高复合材料的综合性能,复合材料力学性能研究表明,经硅烷偶联剂处理后的黄麻纤维增强复合材料拉伸强度、模量和弯曲强度分别提高了18.6%,71.4%和50.2%.经异氰酸酯处理的黄麻纤维增强复合材料的拉伸强度、模量和弯曲强度分别提高了16.3%,34.0%和50.3%.     

热压烧结C-SiC-B_4C复合材料组织与性能(Ⅰ)

以Cfg,SiC,B4C,TiO2为原料,热压工艺为1750~1 900℃×30 min,25 MPa,制备了C-SiC-B4C复合材料,并研究了材料的组织与性能.结果表明随热压温度升高,复合材料的体积密度、抗折强度、断裂韧性均升高;相同热压温度下随Cfg含量增加,其抗折强度降低、断裂韧性升高.在1 900℃热压,原料质量配比(质量分数,%)为Cfg20,SiC 61.7,B4C 12.3和TiO26时,复合材料的综合力学性能最佳,抗折强度为142.5MPa,断裂韧性为4.8 MPa.m21.复合材料的主晶相为层状结构的Cfg,在Cfg层间为SiC,B4C和原位生成的TiB2颗粒.复合材料的增...     

SiCp颗粒增强耐热铝基复合材料孔隙率与力学性能

通过真空热压、热挤压工艺制备的SiCp/Al-Fe-V-Si复合材料,在室温和高温时的强度均高于基体材料在室温和高温时的强度SiCp体积分数分别为5%,10%和15%时,复合材料Al-Fe-V-Si在室温时的断裂强度分别比基体材料的断裂温度增加了48.2%,63.3%,24.4%;在400 ℃时其断裂强度分别比基体的断裂强度增加了49.6%, 53.3%,19.0%.复合材料随着SiCp含量的增加而使孔隙率增加,导致材料力学性能的增加幅度降低.此外,通过分析材料力学性能与材料孔隙率的关系,研究了SiCp/Al-Fe-V-Si复合材料的颗粒强化机制与材料孔隙率交互作用机理,得出了复合材料孔隙率θ,φ(SiCp)与材料断裂强度σ1b的关系,对颗粒增强耐热铝基复合材料的生产具有理论意义.     

0-3型PZT/PVDF压电复合材料压电性能研究

以PZT和PVDF为原料,采用热压和冷压两种工艺制备了0-3型压电复合材料,其中PZT陶瓷粉末由sol-gel法制得。研究了不同因素对复合材料压电和介电性能的影响。实验结果表明在相同成型压力下,PZT体积含量为70%时,热压和冷压工艺制备的复合材料d33分别为41和24,相差达到17,而ε相差最大值达到32.4。     

嵌入式共固化缝合阻尼复合材料的力学性能

为了提高复合材料的层间结合性能,满足其三维力学性能可设计性的要求,提出了嵌入式共固化缝合阻尼复合材料结构,开发了嵌入式共固化缝合阻尼复合材料的制作工艺,其中阻尼材料的硫化温度和时间与预浸料内树脂的固化温度和时间相同。采用改进的锁式缝合方法缝合铺层后的预成型体,使用热压罐制备出嵌入式共固化缝合阻尼复合材料试件。对试件进行了层间剪切试验、自由衰减试验、拉伸破坏试验,结果表明:阻尼性能与最大拉伸力随着针距的增大而增大,层间结合性能随针距的增大而变差。其中,在阻尼层厚度为0.1 mm的情况下,改变针距,缝合后材料的相对阻尼比为2.16%～2.92%,拉伸强度为412.9～427.4 MPa,层间结合强度为6.12～7.91 MPa。该研究可为对三向力学性能有要求的复杂受载大阻尼复合材料构件的广泛应用提供参考。     

短碳纤维增强玻璃陶瓷基复合材料制备与机械性能

研究了单向短切碳纤维增强锂铝硅酸盐（ＬＡＳ）玻璃陶瓷基复合材料的制备工艺及其对复合材料机械性能的影响．结果表明：短切碳纤维增强ＬＡＳ玻璃陶瓷基复合材料的性能与热压温度、热压保温时间、热压压力有关；随纤维体积含量的不同，复合材料性能存在不同的最佳热压工艺；最佳热压工艺受玻璃陶瓷基体中液相的高温粘性流动行为的影响     

铝铜微叠层复合材料制备和组织性能研究

通过真空热压法制备出铝铜金属间化合物微叠层复合材料,研究了保温时间、热压温度等工艺参数对成形过程的影响.采用SEM对结合界面进行显微形貌观察,利用EPMA表征界面处元素分布,确定出扩散层的数量和种类;通过显微硬度测试分析结合界面处的硬度分布.另外,分析了不同工艺条件下铝铜微叠层复合材料的导电率和导热系数.结果表明:随热压温度升高,铝铜微叠层复合材料结合界面处扩散层析出相种类逐渐变多、厚度逐渐增加,同时导致复合材料导电率呈现出先升后降,而导热系数则保持单调下降的态势.显微硬度的测试结果呈现由Cu层和Al向扩散层急剧增大的规律,且在扩散层中部硬度达到最大值.最终确定热压温度570 ℃、保温时间4h为较优的制备工艺,获得的铝铜微叠层复合材料导电率为55.75％(IACS),导热系数为258.3 W/(m ? K).     

铜-石墨复合材料性能与石墨形状和粒径的相关性研究

以电解铜粉、鳞片状石墨粉及不同粒径的近球形石墨粉为原料,通过真空热压烧结工艺制备得到铜-石墨复合材料,并研究石墨形状、粒径对其显微组织、密度、致密度、电导率、硬度及抗压强度等性能的影响;在销盘式摩擦磨损试验机上考察其摩擦磨损性能,通过分析样品磨损表面的形貌,研究石墨形状和粒径对复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：相比鳞片状石墨粉,采用相同粒径的近球形石墨粉有利于提高复合材料的致密度,获得更优异的力学性能,其抗压强度可以提高近65 MPa;随着近球形石墨粒径从19 μm减小到4 μm,复合材料的致密度、电导率、硬度、抗压强度和摩擦因数均逐渐降低,同时磨损量逐渐增大,其中,复合材料的电导率从28.6 %IACS降低至20.6 %IACS,抗压强度也降低约30 MPa。     

短碳纤维增强玻璃陶瓷基复合材料制备及与机械性能

研究了单向短切碳纤维增强锂铝硅酸盐玻璃陶瓷基复合材料的制备工艺及对复合机械性能的影响，结果表明：短切碳纤维增强ＬＡＳ玻璃陶瓷基复合材料的性能与热压温度、热压保温时间，热压压力有关，随纤维体积含量的不同，复合材料性能存在不同的最佳热压工艺，最佳热压工艺受玻璃陶瓷基体中液相的高温粘性波动行为的影响。     

短碳纤维／锡青铜复合轴承材料的制造及性能研究

本文以几种不同的粉末冶金工艺分别制得了短碳纤维增强Ｃｕ－１０Ｓｎ合金（Ｃ／Ｃｕ－１０ｓｎ）复合轴承材料，并对其性能进行了试验分析．研究结果表明，碳纤维复合材料的制造有特殊的工艺要求，复合材料的性能强烈依赖于其制造工艺，制造工艺不仅影响复合材料的孔隙率，还影响碳纤维在复合材料中的分布及其与基体的结合状态．试验结果还表明，碳纤维含量对Ｃ／Ｃｕ－１０Ｓｎ复合材料性能的影响也与制造工艺有关．     

碳纤维与铜颗粒增强聚甲醛复合材料摩擦磨损性能研究

利用热压成型工艺制备了不同含量的碳纤维、铜颗粒增强聚甲醛复合材料,研究了碳纤维、铜颗粒含量对聚甲醛复合材料摩擦磨损性能的影响规律及其磨损机制。结果表明,碳纤维、铜颗粒显著提高了聚甲醛的耐磨性,在0.628m/s,100N实验条件下,碳纤维10%+铜颗粒10%构成的复合材料的磨损率最低,其磨损率比单独添加碳纤维10%降低了48.5%。摩擦表面形貌分析表明,添加铜颗粒使复合材料摩擦表面光滑,但却增大了摩擦系数。     

复合材料叶片RTM成型缺陷研究

本文简要介绍了复合材料叶片的缺陷类型及其形成机理。综述了国内外在RTM工艺成型过程中纤维浸润和气泡形成方面的研究现状，对缺陷的排除方法进行了分析总结。