模压法制备短纤维增强C/C复合材料的研究

模压法制备短纤维增强C/C复合材料的研究

一、模压工艺制备短纤维增强C/C复合材料的研究(论文文献综述)

张梦航,段俊杰,王晶晶,陈鹏举,李金伟,李专,肖鹏,李杨[1](2021)在《碳纤维增韧陶瓷基摩擦材料的研究现状、挑战与展望》文中指出碳纤维增韧炭基和陶瓷基双基体复合材料(碳陶摩擦材料),因其具有密度低(≤2.5 g/cm3)、耐高温(耐温性可达1 600℃)、抗氧化、耐腐蚀、耐摩擦等特点,作为高性能摩擦材料,在高铁和重型卡车等高速、重载装备的制动领域具有十分广阔的前景。结合国内外的研究进展以及作者所在研究团队前期10余年的工作基础,阐述了当前碳陶摩擦材料的制备方法、微结构设计、摩擦磨损机理、改性和应用等方面的研究现状及其所存在的挑战,并对其未来的发展方向进行了展望。

叶长收[2](2021)在《高韧性碳气凝胶复合材料及其点阵结构的设计与表征》文中研究表明碳气凝胶复合材料由于具有低密度、耐超高温、低热导率等显着特性,在高超声速飞行器的热防护系统中具有极大的应用前景。但本征脆性成为限制其在航空航天防隔热领域广泛应用的关键因素。本文在全面深入研究制备工艺对碳气凝胶微观结构演变和传热机理的影响规律的基础上,为了提高力学承载能力和实现性能集成,设计并构筑出高韧性超轻质碳气凝胶复合材料和点阵结构,并进行了高温性能表征。将对超高温隔热材料的升级和服役可靠性提供理论方法与技术支撑,本文主要研究成果如下:(1)以间苯二酚和甲醛为原料,通过溶胶-凝胶和乙醇超临界干燥得到酚醛气凝胶,经惰性气氛高温裂解得到碳气凝胶。研究了有机含量和催化剂含量对气凝胶微观结构和性能的影响规律,制备了密度为0.028-0.196g/cm3、热导率为0.0259-0.0707 W/(m·K)的绝热超轻质碳气凝胶。高强度短切碳纤维的添加不仅提高了碳气凝胶的压缩强度,同时明显改善气凝胶的脆性,提高其可加工性。碳气凝胶为脆性断裂,通过碳纤维增韧后的复合材料变成了伪塑性,断裂应变大幅提高。碳纤维增强碳气凝胶复合材料的超低高温热导率和良好的可加工性,提高了其在热防护系统中的应用性。采用低成本的常压干燥工艺制备出了石墨烯复合碳气凝胶和高密度自增强碳气凝胶。石墨烯复合碳气凝胶是将石墨烯作为收缩抑制剂掺杂入酚醛气凝胶进行制备,氧化石墨烯能显着增强凝胶的网状结构,提高其在干燥过程中的抗坍塌能力;高密度自增强碳气凝胶主要是利用骨架的增强和孔结构变大,提高抗收缩能力,降低收缩率。由于碳颗粒与孔隙排列均匀、粒径小、网络结构丰富、颗粒颈部增强等特点,无需溶剂交换就可制备出高强碳气凝胶。(2)以碳粘结碳纤维(CBCF)复合材料为基体,通过真空浸渍-乙醇超临界干燥工艺制备了新型超弹性碳气凝胶浸渍碳纤维骨架复合材料(CBCF-CA)。浸渍气凝胶后复合材料的压缩强度和模量均增加,相对于增加试样密度和表面修饰,浸渍气凝胶力学性能增强效率更高。CBCF-CA具有良好的高温稳定性,经1600°C热处理后,微结构、物相和力学性能没有发生明显变化,高温下的压缩强度没有发生衰退。同时,由于采用了热导率较低的浸渍碳气凝胶,复合材料的热导率并没有大幅增加。高温稳定性、高强度、低热导率、良好的可加工性以及高电磁屏蔽使CBCF-CA成为新型多功能材料,在超高温热防护系统中具有广阔的应用前景。通过研究CBCF-CA复合材料在多次循环载荷作用下的唯象模型,分析了复合材料的类Mullins效应。采用Abaqus中伪弹性理论模型进行模拟分析,可以有效地模拟CBCF-CA复合材料的压缩回弹行为。同时,基于X射线层析数字成像技术重构了由碳纤维、热解碳和气凝胶组成的CBCF-CA复合材料的有限元模型。之后利用该模型进行传热机理分析,计算得到CBCF-CA复合材料的高温热导率,结果与实验值较为相符。(3)选用碳纤维绳预浸料以自支撑方法缝合制备了碳纤维增强酚醛树脂(C/PR)复合材料点阵结构。在面外压缩、面内压缩和剪切载荷作用下,测试了其性能并分析了典型的破坏模式。推导了点阵结构的力学性能预报公式,预测了其破坏模式。点阵结构填充酚醛气凝胶能显着降低背部升温速率,具有优异的烧蚀维形能力,可用于超高温热防护系统。对完全裂解碳/酚醛结构和集成热防护系统的传热特性进行了研究。通过实验计算了等效热导率,并用考虑温度效应的热阻模式进行分析。结果表明碳气凝胶的填充可以有效地抑制热辐射,降低结构件的等效热导率。

郑长升[3](2021)在《共固化阻尼膜夹嵌复合材料研制及界面结合机理》文中研究指明纤维增强树脂基共固化阻尼复合材料具有比模量大、比强度高及阻尼损耗性能优越的特性,近年来在卫星导航设备、运载火箭及高速列车等领域表现出极大的应用前景。传统的共固化阻尼复合材料使用已硫化的橡胶片作为阻尼薄膜材料,然后通过胶粘剂使之与复合材料粘结固化成型。由于该制备工艺没有考虑阻尼薄膜的硫化特性、耐老化性以及树脂基体的固化机理,阻尼材料与树脂基体未能实现共固化,在高温高压作用下易导致阻尼薄膜力学性能变弱且老化失效,使整个结构失去承载能力。但随着对其力学性能及振动与噪声控制水平的要求越来越高,传统的共固化阻尼复合材料已不能满足人类日益增长的需求。因此,如何进一步提高共固化阻尼复合材料的界面结合强度及阻尼性能成为亟待解决的关键问题。针对现有共固化阻尼复合材料的缺陷,根据高分子聚合反应原理及正交试验准则设计了粘弹性阻尼材料的组分,重点研究了低温(80℃)、中温(140℃及165℃)及高温(230℃)共固化阻尼膜夹嵌复合材料的制备工艺,表征了阻尼复合材料的力学性能,揭示了酚醛、环氧及双马树脂基共固化阻尼膜夹嵌复合材料中阻尼薄膜材料与树脂基体间的界面微观结合机理。论文主要工作及创新点如下:(1)完善了共固化阻尼复合材料的工艺体系,将高分子成型原理与复合材料共固化工艺相结合,开发了酚醛、环氧和双马树脂基共固化阻尼膜夹嵌复合材料的制备工艺及设计方法,研制了不同温度、不同种类树脂基共固化阻尼膜夹嵌复合材料,对共固化阻尼膜夹嵌复合材料大规模、批量化的生产应用具有重要的指导意义。(2)基于高分子理论和共固化工艺设计了与树脂基体相匹配的粘弹性阻尼材料,探索从化学分子键的角度去解决共固化阻尼膜夹嵌复合材料的界面结合问题,将力学方法和化学表征手段相结合揭示共固化阻尼复合材料的界面结合机理,最终结果证实酚醛树脂与丁腈橡胶、环氧树脂与溴化丁基橡胶及双马树脂与氟橡胶间的官能团发生了化学交联,粘弹性阻尼材料通过化学分子键与复合材料层合板实现了紧密结合,大大提升了共固化阻尼膜夹嵌复合材料的界面结合强度。(3)针对低温及高温环境下粘弹性材料不易硫化、使用寿命短的特点,根据树脂基体的固化工艺调整阻尼薄膜的硫化参数,提出使用半有效硫化体系及过氧化物硫化体系改善粘弹性材料的硫化特性,探索使用炭黑和白炭黑并用及甲基丙烯酸锌提升粘弹性材料的力学性能及耐高低温老化性能,完善了高低温共固化阻尼复合材料的共固化理论,实现了树脂基体与粘弹性材料界面间的化学结合,研究了共固化阻尼膜夹嵌复合材料阻尼性能及界面结合性能随材料参数的变化规律。(4)针对高分子材料在使用环境温度下损耗因子低、有效阻尼温域窄的特点,将正交试验法和高分子材料设计原理相结合,提出使用大粒径、高表面活性的添加剂作为粘弹性材料的补强体系,探索促进剂、硫化助剂及树脂硫化剂对粘弹性材料阻尼性能的影响规律,最终研制了高阻尼损耗峰值、宽有效阻尼温域的粘弹性阻尼材料,搭建了共固化阻尼膜夹嵌复合材料的自由振动衰减测试及模态测试模块,将测试结果与传统的阻尼复合材料进行对比,共固化阻尼膜夹嵌复合材料的阻尼性能得到了大幅度地提升。

周加增[4](2021)在《热塑性连续纤维混合铺层的车身部件设计及仿真分析》文中认为随着汽车产业技术的不断迭代,汽车轻量化已成为汽车设计中关键的一环。使用轻质材料是降低排放、提高燃油效率的最直接方法。碳纤维在汽车行业上备受关注,是不可缺少的材料。相比热固性碳纤维复合材料,热塑性材料可以循环使用,可以解决材料废弃造成的环境污染问题。高昂的价格和较差的韧性一直阻碍碳纤维的广泛使用。混杂复合材料则可以解决材料韧性不足,材料成本高等优点。混杂复合材料的实验进行复杂,需要高效的失效准则进行指导,而目前对混杂铺层复合材料的仿真精度不高,需要高效的失效准则。本文采用标准件方盒件进行实验和仿真模拟,其有着多拐角、多突起、拉深等特性,很适合用来模拟汽车零部件。首先制备12层碳纤维方盒铺层角度为[0/90]6s,对碳纤维复合材料方盒进行动载落锤实验测出其最大冲击载荷和吸能量,再进行静载压溃实验测出最大承压载荷。在Abaqus中建立起碳纤维复合材料方盒动载落锤和静载压溃有限元仿真模型。三维Hashin失效准则是经典的复合材料失效准则,但三维Hashin失效准则基体失效时无法准确计算断裂面的倾斜角。三维Chang-Chang失效准则在基体失效时,会考虑到剪切非线性在基体失效上预测精确度更高,但在纤维失效时没有考虑到剪切分量的影响。结合这三维Hashin失效准则的纤维失效部分和三维Chang-Chang失效准则的基体失效部分,改进出更高判据精度的失效准则,试验仿真对标后误差更小,证明全新的失效准则有着更高的仿真精度。之后对混杂铺层方盒力学性能进行预测,尝试将将一半碳纤用玻纤代替,考虑到碳纤玻纤的纤维比例和厚度的不同,设计成10层混杂铺层方盒铺层角度为[0/90/0/90/0/90/90/0/90/0](前4层玻璃纤维、后6层碳纤维)。将混杂方盒与碳纤维复合材料方盒的仿真计算结果进行对比,在动载和静载下的载荷位移曲线、最大冲击载荷、吸能量和最大承压载荷方面进行分析,来对混杂方盒与碳纤维方盒在动态力学性能和静态力学性能上的优势进行分析。结果表明,全新的失效准则可以在混杂铺层的复合材料数值分析上有着更好的仿真结果,可以使用新的失效准则对实验和生产进行指导。在使用全新混合判据的Vumat子程序的数值仿真计算下,在动载模拟中,混杂方盒在最大抗冲击载荷不下降的情况下,有着更好的吸能量。在静载模拟中,混杂方盒可以在更大的位移区间内表现出较高的承压能力。因此得出结论,在力学性能不下降的基础上可以使用一定比例玻纤代替碳纤节约成本。

刘美军[5](2020)在《植物纤维缠绕复合材料成型机理及其优化研究》文中进行了进一步梳理由树脂基体与玻璃、芳纶和碳等传统增强纤维结合而成的复合材料已经在航空航天、休闲、汽车、建筑和体育领域获得广泛的应用,然而其不可降解且不易回收利用而引起环污染和资源浪费问题愈发突出。应用植物纤维代替传统增强纤维用于复合材料成型可在保证产品性能要求的基础上有效缓解环境破坏和资源危机。然而,相比于传统复合材料用增强纤维,植物纤维具有独特的空腔结构、纤维束的加捻结构以及由加捻结构造成的非均匀缠绕结构,影响着植物纤维增强复合材料成型质量及力学性能。为实现新材料-植物纤维缠绕增强复合材料结构和工艺设计、性能分析及预测、成型质量控制,需研究考虑植物纤维结构的植物纤维束力学及物理性质、复合材料成型工艺过程及成型后复合材料力学性能等问题。本文开展了以下几个方面的研究:考虑结构的植物纤维束模量及热物理性质预测,植物纤维缠绕复合材料固化化过程中模量及热物理性质预测,植物纤维缠绕复合材料固化过程多物理场及残余应力应变分析,植物纤维缠绕复合材料成型工艺特异性分析及优化。主要工作和研究成果如下:植物纤维在缠绕复合材料应用中,首先需要将植物短纤维进行纤维束的加捻以实现连续化。基于细观力学、加捻纤维束滑移及强力理论、均习化理论及热传导数学模型并应用COMSOL平台建立了考虑植物纤维束结构特性的纤维束模型。通过仿真分析发现,空腔结构的存在降低了植物纤维的模量及热传导性能,捻度结构使植物纤维束力学强度及模量在一定捻度范围内存在极值,对不同方向上的导热性能也有显着影响。为了提高固化成型过程模拟的精度并获取各物性参数的动态变化规律,基于空腔及捻度结构对连续植物纤维束在力学及热物理性质的影响规律,应用复合材料细观力学及等效均匀化等理论建立植物纤维缠绕复合材料导热及模量等效模型,获取了植物纤维复合材料导热系数在一定温度范围内随温度变化的线性递增规律及复合材料等效模量随树脂基体固化度变化的抛物线递增规律,进而获取不同纤维捻度及纤维体积含量的复合材料等效参数的回归方程,为植物纤维缠绕复合材料固化过程模拟提供动态输入。为揭示植物纤维复合材料成型工艺过程中温度场、固化度场及应力应变场变化规律,基于植物纤维复合材料模量及热物理性质的规律研究,建立了考虑植物纤维束结构的复合材料固化过程精确预测模型,分析仿真结果获得相对准确的复合材料固化过程中的温度场、固化度场及应力应变演变规律。结果表明:考虑了植物纤维结构的复合材料各热及力学性质作为固化过程模拟的动态输入可以有效提高模拟的预测精度,且固化温度工艺和复合材料厚度结构对成型过程中各物理场及应力应变影响相对显着,纤维束捻度、纤维含水率及纤维体积分数对复合材料成型过程的多场变化具有相对较小的影响。基于植物纤维缠绕复合材料成型和检测实验及复合材料性能测试,分析了植物纤维缠绕复合材料成型的结构、材料及工艺特异性对复合材料力学性能的影响规律。建立了植物纤维缠绕复合材料成型工艺响应面及基于满意度函数的多目标优化模型,获取参数设计范围内的最优成型工艺参数,针对优化结果进行了可靠性分析并对优化设计进行了灵敏度分析。结果表明:响应面和满意度函数法可以有效进行多目标工艺优化设计;固化温度对植物纤维复合材料力学性能影响显着,且不同工艺参数成型的复合材料内部的孔隙含量是影响复合材料力学强度的主要原因,优化的工艺结果可以在设计范围内有效提高植物纤维缠绕复合材料成型质量及成型后的力学性能。基于结构建模、模拟仿真、测试试验及工艺优化的研究,发现植物纤维及纤维束的结构和材料特性对纤维束、复合材料固化成型过程及成型后复合材料力学性能都产生了重要影响。因此,在进行绿色可回收的新材料-植物纤维增强复合材料的结构、材料、工艺及力学的研究时,都无法忽视植物纤维及纤维束的结构对材料、工艺过程及力学强度的影响,应当充分利用植物纤维束结构及植物纤维复合材料的功能性特点开发功能性复合材料,并降低结构对复合材料结构性能的影响。

刘莹[6](2020)在《CF增强PTFE/PEEK编织复合材料的制备及自润滑性能研究》文中研究表明聚四氟乙烯(PTFE)是一种具有低摩擦系数和自润滑性能的固体润滑剂,但超高的磨损率限制了其在摩擦领域的应用。为增强PTFE力学性能的同时保留其低摩擦系数,传统方法是采用增强体填充或树脂共混。而单一的增强手段往往不尽理想,因此本文将两种增强手段相结合,在PTFE与聚醚醚酮(PEEK)树脂共混的基础上引入碳纤维(CF),实现对材料摩擦性能和力学性能的综合调控。与传统的短纤维增强材料相比,连续纤维可有效提升摩擦材料的承载能力;采用CF与树脂纤维混编制备织物进行模压可以实现对CF的预浸渍,提升材料的整体性和界面结合强度。因此本实验将CF、PTFE纤维和PEEK纤维以平纹编织的方式制备预制件,采用模压成型制备连续CF增强PTFE/PEEK复合材料,最后结合摩擦实验和计算机模拟对样品进行摩擦性能和力学性能测试分析。本文首先通过对原料的热性能测试和对比实验探索最佳成型工艺参数,确定了345oC的成型温度、0.5 MPa的成型压力、[0/90]2的铺层角度以及织物与混合树脂粉末交替铺层的铺层方式。对样品进行摩擦实验探究材料组成与摩擦条件对摩擦性能的影响,结合磨痕形貌分析摩擦机理。摩擦实验首先证实CF和PEEK的加入可提升材料的耐磨性,延长材料使用寿命;同时当采用树脂纤维加捻编织的方式制备预制件,保持CF取向与滑动方向垂直,控制wt CF%介于10%-15%,wt PEEK%/wt PTFE%在0.50-1.25区间时,材料可表现出更好的耐磨性;实验样品中2.6.1层合板具有最低的磨损率为1.69×10-7 mm3/Nm。材料在高载荷和低滑动速度下具有低摩擦系数,在低载荷和低摩擦速度下具有低磨损率,延长摩擦时间可降低磨损率。材料磨痕表面出现较多鳞片状磨屑和纤维碎屑,因此推测摩擦机理为黏着磨损和磨粒磨损。采用有限元计算和分子模拟分析了材料的宏观力学性能、树脂的微观相容性和吸附性,进一步对材料的摩擦行为进行分析。模拟实验表明降低PTFE的含量,提升CF的含量均可提升材料的拉伸性能、弯曲性能和硬度,但CF含量过高反而会引起磨粒磨损导致耐磨性下降。分子动力学实验从微观角度证实当树脂体系中wt PTFE%在20%-40%之间,体系相容性较差,但结合摩擦实验发现相容性未对摩擦性能产生明显影响;磨屑吸附性实验表明PEEK更有利于吸附在金属表面,由此推测转移膜中PEEK的含量可能较磨屑中PEEK的含量更高。

龙志强[7](2020)在《长碳纤维热塑性复合材料制备及力学性能研究》文中认为碳纤维增强热塑性复合材料由于力学性能优异、可回收利用等特点,受到了越来越多的关注。本文通过粉末流化静电吸附的方式制备带状预浸料(简称预浸带),通过对预浸带进行短切制备长碳纤维热塑性预浸料,最后通过热压成型的方式制备长碳纤维增强热塑性复合材料,并对其力学性能进行研究。首先本文通过机械展丝的方式对碳纤维原丝进行展宽。碳纤维束绕过两个固定辊后再绕过一个可以往复运动的辊子,通过辊子的来回移动,对纤维产生一个变化的张力,以此来对纤维进行展宽,通过试验,此展宽设备可以将原来6mm宽的碳纤维原丝展宽为约30mm的宽度,宽度变为原来的5倍。对纤维进行损伤分析可知,其强度损伤只有5.47%。对展宽的纤维进行粉末浸渍,纤维先通过一个粉末涂覆腔,喷粉枪向涂覆腔里面喷出雾状的带负电的基体粉末,粘上基体粉末的纤维带再经过一个高温熔融腔,最后经过热压辊再经过收卷机收卷起来。本文对碳纤维增强PA6预浸带进行热压处理后研究热压工艺及纤维质量分数对其力学性能的影响,研究发现当纤维质量分数为65wt%,热压温度为250℃,热压压力为1.5MPa,热压时间为10min时预浸带的拉伸性能最好,此时的预浸带拉伸强度为1168.8MPa。通过对制备好的预浸带进行短切的方式制备长碳纤维增强热塑性预浸料,短切后预浸料的长为10mm,宽为10mm,对预浸料进行热压成型制备长碳纤维增强PA6复合材料板材。研究了热压工艺及纤维质量分数对其力学性能的影响,研究发现当纤维质量分数为55wt%,热压温度为260℃,热压压力为4.6MPa,热压时间为30min时复合材料的拉伸性能最好,此时的复合材料拉伸强度为403.07MPa。最后通过刚度退化的方式结合连续损伤力学的方法对复合材料强度进行预测,通过与实验值对比发现,预测结果与实验结果吻合度较好。

宋九强[8](2020)在《纤维增强可陶瓷化硅橡胶复合材料制备及性能研究》文中认为随着科技的发展,航天飞行器飞行速度明显加快,飞行距离和时间更长。对于高马赫数、长时间飞行的航天飞行器,热防护材料在整个飞行器性能的提升方面显得尤为重要。近年来,可陶瓷化硅橡胶复合材凭借着独特的优点被广泛用于航天飞行器发动机的热防护领域。本课题主要研究和制备了一种纤维增强低密度可陶瓷化硅橡胶复合材料,并对该复合材料的物理性能、硫化特性、抗烧蚀性等进行了分析与讨论,研究了在高温下的热分解反应与陶瓷化反应机理;通过添加不同的纤维,研究了纤维种类、含量对陶瓷化效果、力学特性和结构整体性以及陶瓷化过程中的微观结构演变的影响;此外,通过发泡的技术方式在可陶瓷化复合材料中引入低密度组份,降低复合材料的导热系数,制备了防隔热一体化热防护复合材。首先,采用石墨和ZrSi2作为成瓷填料,制备了具有不同ZrSi2含量的可陶瓷化硅橡胶(ZrSi2/MVSR)复合材料。ZrSi2粉体颗粒与硅橡胶之间属于物理混合,ZrSi2的添加提高了ZrSi2/MVSR复合材料密度,由1.28 g/cm3增加到1.51 g/cm3。随着ZrSi2添加量的增加,ZrSi2/MVSR复合材料拉伸强度先增大后减小,断裂伸长率逐渐减低,永久变形增大,在最佳添加量30 phr时,拉伸强度是5.08 MPa,断裂伸长率为364.3%,永久变形为5.24%。ZrSi2的添加使ZrSi2/MVSR复合材料的导热系数由0.553 W/(m·K)增加到0.694 W/(m·K),此外复合材料的导热系数随温度的升高而降低。ZrSi2的添加提高了ZrSi2/MVSR复合材料的玻璃化转变温度,降低了低温柔性。热分析结果表明ZrSi2的添加对复合材料在氮气中的初始分解温度有所提高,由473.5℃提高到490.2℃,对分解峰值温度影响较小,此外对空气中的热稳定性影响很小。ZrSi2降低了复合材料的线烧蚀率和质量烧蚀率,当添加量为30 phr时,ZrSi2/MVSR复合材料的线烧蚀率是0.055 mm/s,质量烧蚀率是0.054 g/s,相比于未添加ZrSi2的复合材料分别降低了56.7%和37.2%。第二,通过ZrSi2/MVSR复合材料热分解反应过程和陶瓷化反应机制的分析,热分解温度随着升温速率的升高而增加,但是最终的热分解产物残留率没有发生改变,并根据不同热分解速率下峰值分解温度的不同得到ZrSi2/MVSR复合材料的热分解反应动力学方程。在热分解过程中,主要发生了硅橡胶的热裂解,分子链发生了断裂和重排,生成了大量的烷烃类物质和低聚硅氧烷。在陶瓷化转变中发生了十分复杂的热化学反应,在有氧条件下,复合材料各组份均发生了氧化反应,并且在贫氧区生成的陶瓷产物也最终被氧化,最后形成了含Zr-Si-O-C的复相陶瓷产物。在烧蚀产物微观结构中,陶瓷化产生的保护层较为致密,对外界热流和氧化性气氛有很好的阻隔作用,并提高了复合材料的抗冲刷性能。此外,ZrSi2/MVSR复合材料在烧蚀过程中由烧蚀表面向内形成了陶瓷层、热解层、原始层的多层烧蚀结构,各层之间没有明显的界面,随着温度的变化逐渐转变。第三,采用芳纶浆粕(AF)、短切碳纤维(CF)、短切氧化锆纤维(Zr F)和短切高硅氧纤维(Si F)作为增强材料制备了含纤维的ZrSi2/MVSR复合材料。AF对ZrSi2/MVSR复合材料的硬度影响较大,添加10 phr之后,复合材料的硬度由70.5增加到85。AF的添加降低了ZrSi2/MVSR复合材料的拉伸性能,但随着含量的增加,拉伸强度先变大后减小,断裂伸长率和永久变形一直降低,添加量为8 phr时拉伸强度最大为4.68 MPa,此时断裂伸长率和永久变形分别为90.2%、3.7%。四种等含量纤维中AF填充复合材料拉伸强度较大,断裂伸长率最小,而CF填充复合材料永久变形最小。短纤维的加入提高了ZrSi2/MVSR复合材料的导热系数,其中添加8 phr CF的ZrSi2/MVSR复合材料导热系数最大,为0.81 W/(m.K),添加芳纶浆粕的复合材料导热系数最小,为0.68 W/(m.K)。AF的加入降低了ZrSi2/MVSR复合材料的线烧蚀率和质量烧蚀率,并且在四种纤维中AF对复合材料抗烧蚀性的改善最好。添加8 phr AF后,线烧蚀率是0.035 mm/s,质量烧蚀率是0.036 g/s,分别降低了36.3%和33.3%。微观结构显示AF在烧蚀产物中缠结穿插,对复合材料的抗冲刷性能有较大的提高。第四,通过对石英纤维布(QC)、碳纤维布(CC)和高硅氧纤维布(HSi C)对AF/ZrSi2/MVSR复合材料力学性能、抗烧蚀性及微观结构演变的研究,发现QC的增强效果较好,复合材料的拉伸强度为5.63 MPa,提高了约20.3%,断裂伸长率为27.8%,永久变形为2.12%。CC对AF/ZrSi2/MVSR复合材料导热系数的增加影响较大,为0.737 W/(m.K)。QC可有效降低复合材料的烧蚀率,线烧蚀率是0.012mm/s,质量烧蚀率是0.022 g/s,相比于复合材料SRA4降低了65.7%和38.9%。而加入CC和HSi C后,复合材料的线烧蚀率分别为0.015 mm/s和0.027 mm/s,质量烧蚀率分别为0.022 g/s和0.031 g/s。微观结构表明,石英纤维布所形成的烧蚀结构更致密,对热量和氧气的侵蚀屏蔽作用更好,纤维布与AF在复合材料烧蚀过程中分别起着网络化增强和弥散增强的作用,两者的结合大幅提高了复合材料的抗烧蚀、抗气流冲刷性能。复合材料高温热解产物弯曲强度表明QC对热解产物弯曲强度的提高更明显,达到了14.38 MPa,而CC和HSi C降低了热解产物的弯曲强度,分别为9.01 MPa和12.62 MPa。最后,采用可膨胀微球发泡的方法制备了纤维增强低密度可陶瓷化硅橡胶复合材料(AFF/ZrSi2/Frits/MVSR),Frits的添加降低了AF/ZrSi2/MVSR复合材料的热稳定性,热分解残留物质量增加,并且提高了不同温度下热解残留物的弯曲强度,并形成了具有一定机械强度的自支撑陶瓷结构。可膨胀微球的添加大幅降低了AFF/ZrSi2/Frits/MVSR复合材料的密度与硬度。经分析,可膨胀微球的最佳用量为6 phr,此时自由发泡的复合材料密度为0.521 g/cm3,受限发泡的复合材料导热系数为0.328 W/(m.K),压缩模量为1.26 MPa。从微观结构中得到可膨胀微球在复合材料中尺寸分布不均匀,直径约50-80μm,球壳与硅橡胶的基体存在明显的界面,微球在发泡过程中的膨胀受到复合材料体系较大的限制。可膨胀微球的添加提高了AFF/ZrSi2/Frits/MVSR复合材料的线烧蚀率和质量烧蚀率,当最佳添加量为6phr时,复合材料的线烧蚀率是0.031 mm/s,质量烧蚀率是0.043 g/s。从低密度AFF/ZrSi2/Frits/MVSR复合材料烧蚀产物的微观结构中可以看出烧蚀表面存在较多的烧蚀凹坑,凹坑周围形成了比较致密的陶瓷保护结构,Frits在烧蚀过程中的熔融为陶瓷化反应提供较好的液相环境,提高了烧蚀产物的机械强度和致密性,改善了复合材料的抗冲刷性能。

陈明芬[9](2020)在《纸基纤维复合材料的制备与性能研究》文中指出植物纤维和PLA纤维均具有来源广、力学性能优良、可降解性较好等优点,以二者为原料制备出一种性能优良的纸基复合材料,不仅能有效提高纸张的力学性能,同时还符合“绿色包装”的发展要求。本文以漂白针叶木纸浆板和PLA纤维为原料,参考湿法造纸工艺制备了纸基纤维复合材料。研究PLA纤维添加到植物纤维中质量比例以及两种纤维复合试验中压力、温度和时间等成型工艺参数对材料力学强度的影响程度,以及不同定量的复合材料其力学性能的差异。对复合材料在分散性、力学性能、微观形貌、热性能等方面进行测试分析。在两种纤维中对PLA纤维采用染色的方法有效的验证了打浆过程中两种不同细度的PLA纤维在设定的工艺条件下能够均匀分散于混合;分别使用细度为1.4D和4D的PLA纤维与木浆纤维混合,在模压温度范围为150℃--19℃、模压压力为2MPa--6MPa、模压时间为1min--5min的3组不同的试验参数条件下制备复合材料样品,其中,当PLA纤维的添加量为木浆纤维30wt%时,细度为1.4D的PLA纤维较细度为4D的PLA纤维所制备的复合材料其力学性能更为优异,且复合材料的拉伸强度随着模压参数变化呈现先上升后下降的趋势,即在试验参数范围内有对应的强度峰值出现;PLA纤维在植物纤维中的加入使形成的复合材料的拉伸强度和耐折度明显增加,当PLA纤维的添加量为5wt%时,其耐折度是未添加PLA时的3.18倍,拉伸强度增加了 61%;当PLA纤维的添加量为10wt%时,其耐折度是未添加PLA纤维时的3倍,拉伸强度增加了 212.3%;从扫描电镜图可知,热压对于复合材料的表面有较大的影响,且随着PLA纤维含量的增多,复合材料表面更为光滑;水接触测试结果表明,PLA纤维的加入使复合材料的耐水性显着提升,当PLA纤维添加量为30wt%时,复合材料的水接触角为95.9°;TG结果表明,PLA纤维的加入明显提高了复合材料的热稳定性,但是随着PLA纤维含量的增加,复合材料的热稳定性呈现下降趋势;正交实验的主要评价指标为拉伸强度和耐折度,经过SPSS分析后得到复合材料在PLA纤维添加量为10wt%时的最佳的制备工艺,即:模压温度为175℃、模压时间为3min、模压压力为8MPa。为了验证正交实验的准确性,利用正交结果所得到的工艺参数再次进行实验。实验结果如下:样品的拉伸强度为45.34MPa,耐折次数为1977 次。进一步探究不同定量的复合材料其性能的差异,红外光谱分析表明,随着复合材料定量的增加,纤维间作用力增强。抗张实验和耐折度实验均表明复合材料的力学性能随定量的增加而增大,当复合材料的定量为100g·m2时,抗张指数为20.08N·m/g,双折次数达392次。

李茂源[10](2020)在《纤维增强酚醛防热材料改性及烧蚀机理研究》文中研究表明纤维增强酚醛防热材料是一种高效的烧蚀防热材料,能够保障高速飞行器在气动热作用下维持结构强度和正常运转。烧蚀防热材料在大于10MW/m2热流条件下的防护能力到目前为止仍无法被其它材料替代。但随着飞行器的飞行距离和飞行速度大幅度提升,对烧蚀防热材料的耐烧蚀能力提出了全新的要求。传统的纤维增强酚醛防热材料,在某些使用环境下的防护能力已经捉衿见肘。通过对烧蚀材料的改性,进而提高抗烧蚀性能,能够拓展纤维增强烧蚀防热材料的应用领域。本文以酚醛基烧蚀防热材料为研究对象,围绕引入不同体系的陶瓷相开展研究工作,针对石英酚醛材料和碳酚醛材料筛选了不同的陶瓷体系,研究了引入陶瓷相后的烧蚀机理变化。本文还探索了在酚醛防热材料中引入铝合金作为氧耗散相对烧蚀性能的影响。在石英纤维增强酚醛防热材料体系中,引入Zr B2和B4C可以显着提高防热材料的抗烧蚀性能。经氧乙炔烧蚀试验验证,线烧蚀率最高可降低72.5%,质量烧蚀率最高可降低44.2%。研究表明,在烧蚀过程中,引入石英酚醛体系的B4C氧化生成B2O3,能够降低液态硅系熔融物的表面能,提高熔融物和碳化层的润湿性,促进碳层表面陶瓷层的铺展成膜,陶瓷熔覆层能有效保护碳化层,显着降低烧蚀率;引入石英酚醛体系的Zr B2氧化生成Zr O2,可以在Si O2熔融层中以颗粒的形式存在,像钉子一样对熔融层起到固定的作用,避免Si O2熔体被气流吹走,进而降低了烧蚀率。在石英酚醛体系中,Zr B2和B4C的引入量有最佳范围,过多引入体系会使对热解层和碳化层的保护实现提高材料抗烧蚀性能的作用劣化。在碳纤维增强酚醛体系中引入Si C,烧蚀过程中生成了Si O2保护碳纤维和树脂热解碳层避免快速氧化,通过引入抗氧化陶瓷相对碳纤维进行保护。经氧乙炔烧蚀试验验证,线烧蚀率最高可降低39.6%,质量烧蚀率最高可降低5.4%。研究结果表明,引入Si C后氧化生成的Si O2以薄膜的形式包围在碳纤维上,对碳纤维进行保护。基于此,本文通过液体等离子处理技术将增强用的碳纤维表面包覆有Al2O3涂层,经氧乙炔烧蚀试验验证,线烧蚀率降低16.9%,质量烧蚀率降低5.4%。采用开孔泡沫形式的铝合金作为氧耗散相引入酚醛防热材料体系,经氧乙炔烧蚀试验验证,线烧蚀率处于未经陶瓷相改性的石英酚醛和碳酚醛之间。在烧蚀防热材料中引入的金属铝,可以实现相变热阻塞和烧蚀过程耗氧,氧化反应产物熔渗入所接触到的炭层,进一步对烧蚀材料的原始层实施保护。试验结果表明,引入氧耗散剂对提高酚醛防热材料的抗烧蚀性能效果显着。酚醛防热材料中引入氧耗散相属于探索性尝试研究,未来还有非常多的工作亟待继续开展。

二、模压工艺制备短纤维增强C/C复合材料的研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、模压工艺制备短纤维增强C/C复合材料的研究(论文提纲范文)

(1)碳纤维增韧陶瓷基摩擦材料的研究现状、挑战与展望(论文提纲范文)

1 C/C–Si C摩擦材料制备方法
    1.1 化学气相渗透法
        1.1.1 原理简介
    1.2 聚合物浸渗热解法
        1.2.1 原理简介
        1.2.2 问题及解决途径
    1.3 反应融渗法
        1.3.1 原理简介
        1.3.2 问题及解决途径
2 C/C–Si C摩擦材料微结构设计
    2.1 碳纤维预制体结构设计
    2.2基体微结构设计
3 C/C–Si C摩擦材料摩擦磨损机理
    3.1 摩擦机理
        3.1.1 宏观性能表征分析
        3.1.2 微观物相结构分析
    3.2 磨损机理
        3.2.1 磨粒磨损
        3.2.2 黏着磨损
        3.2.3 疲劳磨损
        3.2.4 氧化磨损
4 C/C–Si C摩擦材料的性能优化
    4.1 制备工艺优化
    4.2 成分组成优化
    4.3 材料结构优化
    4.4 全C/C–Si C摩擦材料摩擦副
5 C/C–Si C摩擦材料应用现状
    5.1 轨道交通制动材料
    5.2 汽车制动材料
    5.3 高速电梯制动材料
    5.4 坦克、重载汽车离合器摩擦材料
    5.5 飞机旋翼(直升机、螺旋桨飞机)刹车片和机轮刹车盘
    5.6 高档摩托车刹车材料
    5.7 化工用高温料浆泵轴套、口环材料
6 总结与展望

(2)高韧性碳气凝胶复合材料及其点阵结构的设计与表征(论文提纲范文)

致谢
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 碳气凝胶隔热材料研究现状
        1.2.1 碳气凝胶的合成机理及制备工艺
        1.2.2 碳气凝胶基隔热复合材料研究进展
        1.2.3 碳气凝胶的高温隔热机理
    1.3 多孔材料超弹性研究进展
        1.3.1 多孔碳材料的力学性能
        1.3.2 CBCF复合材料有限元数值仿真研究
    1.4 承载防隔热多功能一体化热防护材料与结构研究进展
    1.5 主要研究内容
第二章 材料制备及研究方法
    2.1 引言
    2.2 实验原料与设备
        2.2.1 实验原料与试剂
        2.2.2 主要实验设备
    2.3 样品的制备方法
        2.3.1 轻质高韧性碳气凝胶复合材料的制备
        2.3.2 高回弹CBCF及其气凝胶复合材料的制备
        2.3.3 承载防隔热一体化碳气凝胶复合材料的制备
    2.4 性能测试方法
        2.4.1 物理性能及力学性能测试表征
        2.4.2 物相分析与微观结构表征
        2.4.3 热学性能测试
第三章 轻质高韧性碳气凝胶复合材料的制备与工艺研究
    3.1 引言
    3.2 超轻质碳气凝胶的微观结构及性能
        3.2.1 催化剂含量对碳气凝胶性能的影响
        3.2.2 有机物含量对碳气凝胶性能的影响
        3.2.3 碳气凝胶的高温稳定性研究
    3.3 碳气凝胶及其复合材料常压干燥工艺研究
        3.3.1 有机物增强气凝胶骨架常压干燥
        3.3.2 石墨烯复合碳气凝胶的常压干燥工艺
        3.3.3 自增强气凝胶骨架常压干燥
    3.4 第二相增强增韧碳气凝胶性能研究
        3.4.1 碳化硅晶须增强增韧碳气凝胶复合材料
        3.4.2 短切碳纤维增强增韧碳气凝胶复合材料
        3.4.3 气凝胶增强增韧机理分析
    3.5 碳气凝胶超高温隔热机理
    3.6 本章小结
第四章 高回弹CBCF及其气凝胶复合材料制备及性能分析
    4.1 引言
    4.2 碳气凝胶浸渍CBCF复合材料的制备与性能分析
        4.2.1 CBCF复合材料的制备与表征
        4.2.2 CBCF-CA复合材料的微观结构与力学性能
        4.2.3 CBCF复合材料压缩回弹性能测试及表征
        4.2.4 CBCF复合材料的类Mullins效应建模及有限元分析
    4.3 碳气凝胶浸渍CBCF复合材料高温性能分析
        4.3.1 高温热处理对复合材料性能的影响
        4.3.2 高温力学性能的测试与表征
        4.3.3 碳气凝胶复合材料的高温隔热性能
    4.4 CBCF复合材料三维随机网络重构方法及隔热性能研究
        4.4.1 μ-CT测试及图像重构
        4.4.2 CBCF复合材料有限元模型的建立方法
        4.4.3 实现算法与结果表征
        4.4.4 CBCF复合材料有限元模型结果
        4.4.5 CBCF-CA复合材料热力学数学仿真
    4.5 碳气凝胶浸渍CBCF复合材料的电磁屏蔽效应
    4.6 本章小结
第五章 承载/防隔热一体化复合材料点阵结构的设计与优化
    5.1 引言
    5.2 碳/酚醛金字塔点阵复合材料的制备及优化
        5.2.1 点阵结构设计与性能优化
        5.2.2 碳纤维增强酚醛金字塔点阵结构平压性能
        5.2.3 碳纤维增强酚醛金字塔点阵结构压剪性能
        5.2.4 碳纤维增强酚醛金字塔点阵结构侧压性能
    5.3 承载/防热酚醛气凝胶隔热复合材料防隔热性能及热传导分析
        5.3.1 点阵结构温度响应分析
        5.3.2 高温热辐射下的金字塔点阵复合材料微结构演变分析
        5.3.3 热传导机理分析
    5.4 完全裂解碳/酚醛点阵填充碳气凝胶集成式热防护系统性能表征
        5.4.1 背温测试温度响应分析
        5.4.2 传热特性的计算与分析
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集

(3)共固化阻尼膜夹嵌复合材料研制及界面结合机理(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 共固化复合材料工艺及其性能表征
        1.2.2 共固化复合材料阻尼薄膜的研究现状
        1.2.3 共固化复合材料树脂的研究现状
        1.2.4 复合材料界面性能研究现状
        1.2.5 解决关键问题
    1.3 技术路线及章节安排
        1.3.1 技术路线
        1.3.2章节安排
第2章 酚醛树脂基80℃低温共固化阻尼复合材料的研制与阻尼性能
    2.1 粘弹性阻尼材料的组分设计
        2.1.1 共固化机理
        2.1.2 硫化体系
        2.1.3 正交试验法设计粘弹性材料组分
    2.2 粘弹性材料的加工工艺
    2.3 粘弹性材料的性能表征
        2.3.1 粘弹性材料的硫化特性
        2.3.2 粘弹性材料的邵氏硬度
        2.3.3 粘弹性材料的阻尼性能
    2.4 低温共固化阻尼复合材料的制备
        2.4.1 粘弹性材料的溶解
        2.4.2 复合材料的成型
    2.5 低温共固化阻尼复合材料的性能表征
        2.5.1 复合材料的阻尼性能
        2.5.2 复合材料的动力学性能
        2.5.3 复合材料的界面结合性能
    2.6 低温共固化阻尼复合材料的界面结合机理表征
        2.6.1 微观结构表征
        2.6.2 热力学相容性表征
        2.6.3 X射线光电子能谱表征
    2.7 本章小结
第3章 氨酚醛树脂基165℃中温共固化阻尼复合材料的研制与界面结合机理
    3.1 丁腈橡胶的组分设计原理
    3.2 丁腈橡胶的加工工艺
    3.3 丁腈橡胶的性能表征
        3.3.1 丁腈橡胶的硫化特性
        3.3.2 丁腈橡胶的拉伸性能
        3.3.3 丁腈橡胶的阻尼性能
    3.4 氨酚醛树脂基中温共固化阻尼复合材料的制备
        3.4.1 丁腈橡胶的溶解
        3.4.2 复合材料的成型
    3.5 氨酚醛树脂基中温共固化阻尼复合材料的性能表征
        3.5.1 复合材料的静态力学性能
        3.5.2 复合材料的阻尼性能
        3.5.3 复合材料的界面结合性能
    3.6 氨酚醛树脂基中温共固化阻尼复合材料的界面结合机理表征
        3.6.1 表面粗糙度分析
        3.6.2 热力学相容性分析
        3.6.3 光学显微镜分析
        3.6.4 傅里叶红外光谱分析
        3.6.5 X射线光电子能谱分析
    3.7 本章小结
第4章 环氧树脂基140℃中温共固化阻尼复合材料的研制与性能研究
    4.1 溴化丁基橡胶的组分设计
        4.1.1 共固化机理
        4.1.2 硫化体系
        4.1.3 正交试验法设计溴化丁基橡胶组分
    4.2 溴化丁基橡胶的加工工艺
    4.3 溴化丁基橡胶的性能表征
        4.3.1 溴化丁基橡胶的硫化特性
        4.3.2 溴化丁基橡胶的拉伸性能
        4.3.3 溴化丁基橡胶的撕裂性能
        4.3.4 溴化丁基橡胶的阻尼性能
    4.4 环氧树脂基中温共固化阻尼复合材料的制备
        4.4.1 溴化丁基橡胶的溶解
        4.4.2 复合材料的成型
    4.5 环氧树脂基中温共固化阻尼复合材料的性能表征
        4.5.1 复合材料的阻尼性能
        4.5.2 复合材料的隔声性能
        4.5.3 复合材料的界面结合性能
    4.6 环氧树脂基中温共固化阻尼复合材料的界面结合机理表征
        4.6.1 热力学相容性分析
        4.6.2 微观结构分析
        4.6.3 傅里叶红外光谱分析
        4.6.4 X射线光电子能谱分析
    4.7 本章小结
第5章 双马树脂基230℃高温共固化阻尼复合材料的研制及力学性能研究
    5.1 氟橡胶的组分设计
        5.1.1 共固化机理
        5.1.2 硫化体系
        5.1.3 正交试验法设计氟橡胶组分
    5.2 氟橡胶的加工工艺
    5.3 氟橡胶的性能表征
        5.3.1 氟橡胶的硫化特性
        5.3.2 氟橡胶的邵氏硬度
        5.3.3 氟橡胶的耐老化性能
        5.3.4 氟橡胶的阻尼性能
        5.3.5 氟橡胶的Payne效应
        5.3.6 氟橡胶的热稳定性
    5.4 双马树脂基高温共固化阻尼复合材料的制备
        5.4.1 氟橡胶的溶解
        5.4.2 复合材料的成型
    5.5 双马树脂基高温共固化阻尼复合材料的性能表征
        5.5.1 复合材料的力学性能
        5.5.2 复合材料的阻尼性能
        5.5.3 复合材料的模态性能
        5.5.4 复合材料的界面结合性能
    5.6 双马树脂基高温共固化阻尼复合材料的界面结合机理表征
        5.6.1 微观结构分析
        5.6.2 傅里叶红外光谱分析
        5.6.3 X射线光电子能谱分析
    5.7 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文及科研工作
致谢

(4)热塑性连续纤维混合铺层的车身部件设计及仿真分析(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 纤维复合材料研究现状
        1.2.2 混杂铺层研究现状
        1.2.3 动载冲击数值分析研究现状
        1.2.4 静载压溃数值分析研究现状
    1.3 研究主要内容
2 复合材料力学基础
    2.1 前言
    2.2 复合材料基础知识
        2.2.1 增强体和基体
        2.2.2 复合材料铺层
        2.2.3 碳纤维复合材料
        2.2.4 玻璃纤维复合材料
        2.2.5 碳纤维/玻璃纤维混杂铺层材料
        2.2.6 常见的几种成型工艺
    2.3 复合材料力学计算基础
        2.3.1 各向异性弹性力学
        2.3.2 损伤刚度矩阵
        2.3.3 组分材料损伤准则
    2.4 本章小结
3 碳纤维/玻璃纤维混合铺层板材制备和力学性能测试
    3.1 前言
    3.2 碳纤维层合板及方盒的制备
        3.2.1 层合板的制备
        3.2.2 方盒的制备
    3.3 基础力学实验
        3.3.1 拉伸试验
        3.3.2 压缩实验
        3.3.3 剪切实验
        3.3.4 材料属性总结
    3.4 动载冲击实验
    3.5 静载压溃实验
    3.6 本章小结
4 基于仿真驱动的纤维复合材料混杂铺层设计
    4.1 前言
    4.2 Abaqus有限元分析软件
    4.3 Vumat子程序
        4.3.1 三维Hashin子程序
        4.3.2 子程序改写
    4.4 动载仿真有限元模型的建立
    4.5 动载冲击有限元数值仿真模拟与实验结果对比
    4.6 静载仿真有限元模型的建立
    4.7 静载压溃有限元数值模拟与实验结果对比
    4.8 动载混杂铺层方盒模型数值模拟
    4.9 静载混杂铺层方盒模型数值模拟
    4.10 本章小结
结论
参考文献
致谢

(5)植物纤维缠绕复合材料成型机理及其优化研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究的目的和意义
    1.2 国内外植物纤维研究现状
        1.2.1 植物纤维结构
        1.2.2 植物纤维机械性质
        1.2.3 植物纤维热性质
    1.3 国内外植物纤维增强复合材料研究现状
        1.3.1 植物短纤维增强复合材料
        1.3.2 连续植物纤维增强复合材料
    1.4 植物纤维缠绕复合材料成型工艺及优化研究现状
        1.4.1 植物纤维缠绕复合材料成型工艺
        1.4.2 植物纤维缠绕复合材料成型工艺优化
    1.5 国内外植物纤维及复合材料模拟研究现状
        1.5.1 植物纤维微观模拟
        1.5.2 植物纤维复合材料热模拟
        1.5.3 植物纤维复合材料力模拟
    1.6 论文的主要研究内容
第2章 加捻植物纤维束及复合材料结构及模拟
    2.1 引言
    2.2 纤维束捻度
    2.3 热物理性质
        2.3.1 导热系数
        2.3.2 密度和比热容
        2.3.3 热膨胀系数
    2.4 加捻植物纤维束结构分析模型
        2.4.1 加捻短纤维纱束的力学模型
        2.4.2 考虑空腔结构的热传导模型
    2.5 复合材料细观力学分析理论
        2.5.1 体积均匀化
        2.5.2 微分近似
        2.5.3 刚度的材料力学分析方法
        2.5.4 缠绕复合材料等效模量预测理论
    2.6 纤维束模拟及结果分析
        2.6.1 考虑结构的植物纤维热物理性质
        2.6.2 考虑结构的植物纤维模量预测
    2.7 植物纤维复合材料模拟及规律分析
        2.7.1 复合材料热物理性质
        2.7.2 复合材料刚度
    2.8 本章小结
第3章 植物纤维缠绕复合材料内固化机理及模拟
    3.1 引言
    3.2 电磁加热内固化原理
        3.2.1 感应加热原理
        3.2.2 电磁效应
    3.3 复合材料固化过程机理
        3.3.1 传热模型
        3.3.2 固化模型
        3.3.3 应力应变模型
    3.4 复合材料固化模拟数值解法
        3.4.1 空间域离散
        3.4.2 时间域离散
    3.5 植物纤维缠绕复合材料固化模拟及规律分析
        3.5.1 材料及固化动力学参数
        3.5.2 固化过程有限元模拟
        3.5.3 复合材料固化过程
        3.5.4 固化残余应力和变形
    3.6 实验验证
    3.7 本章小结
第4章 植物纤维缠绕复合材料成型工艺
    4.1 引言
    4.2 结构设计与分析
        4.2.1 纱片宽度
        4.2.2 缠绕角
        4.2.3 缠绕厚度
        4.2.4 孔隙
    4.3 材料特性与分析
        4.3.1 纤维束捻度
        4.3.2 含水率
    4.4. 成型工艺与分析
        4.4.1 固化工艺温度
        4.4.2 纤维体积含量
        4.4.3 缠绕张力
    4.5 本章小结
第5章 植物纤维缠绕复合材料成型工艺优化
    5.1 引言
    5.2 实验设备
    5.3 响应面算法
    5.4 基于响应而及满意度函数的多目标优化设计
        5.4.1 设计参数和目标函数
        5.4.2 响应面建模
        5.4.3 工艺参数交互作用
        5.4.4 基于满意度函数的多目标优化设计
    5.5 可靠性及灵敏度分析
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
专利
致谢

(6)CF增强PTFE/PEEK编织复合材料的制备及自润滑性能研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 PTFE及 PTFE复合材料的摩擦学概述
        1.2.1 PTFE的摩擦机理
        1.2.2 PTFE复合材料摩擦学概述
    1.3 PEEK和 CF的研究进展
        1.3.1 PEEK概述
        1.3.2 PEEK复合材料的应用
        1.3.3 PEEK复合材料的摩擦学应用
        1.3.4 CF概述
        1.3.5 CF增强复合材料的摩擦学应用
    1.4 编织型复合材料
    1.5 复合材料的性能模拟
        1.5.1 有限元模拟
        1.5.2 分子模拟
    1.6 研究内容
第2章 试验材料及研究方法
    2.1 试验原料及仪器
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 试验主要仪器
    2.2 试验方法
        2.2.1 热性能测试
        2.2.2 表面形貌分析测试
        2.2.3 摩擦磨损性能测试
    2.3 材料性能模拟方法
        2.3.1 有限元模拟材料力学性能
        2.3.2 分子模拟树脂的相容性和吸附性
第3章 CF增强PTFE/PEEK编织复合材料的制备
    3.1 引言
    3.2 预制件的制备
    3.3 CF增强PTFE/PEEK复合材料的模压成型工艺
        3.3.1 铺层方式的确定
        3.3.2 成型温度的确定
        3.3.3 成型压力的确定
        3.3.4 成型工艺参数的改进
    3.4 CF增强PTFE/PEEK复合材料的制备
        3.4.1 复合材料的组分设计与制备
        3.4.2 复合材料的密度与纤维含量的测定
    3.5 本章小结
第4章 CF增强PTFE/PEEK复合材料的摩擦磨损行为
    4.1 引言
    4.2 复合材料的组成对摩擦学性能的影响
    4.3 CF的取向对摩擦学性能的影响
    4.4 CF与树脂的含量对摩擦学性能的影响
        4.4.1 CF含量对摩擦学性能的影响
        4.4.2 PTFE和 PEEK的含量对材料摩擦学性能的影响
        4.4.3 预制件编织方式对材料摩擦学性能的影响
    4.5 摩擦条件对材料摩擦学性能的影响
        4.5.1 摩擦载荷对材料摩擦学性能的影响
        4.5.2 滑动速度对材料摩擦学性能的影响
        4.5.3 摩擦时间对材料摩擦学性能的影响
    4.6 复合材料的表面磨损形貌及摩擦机理研究
        4.6.1 树脂材料表面磨损形貌
        4.6.2 不同纤维取向材料的表面磨损形貌及摩擦机理
        4.6.3 材料表面的成膜过程
    4.7 本章小结
第5章 复合材料力学性能模拟及微观分子模拟
    5.1 引言
    5.2 复合材料的力学性能模拟
        5.2.1 复合材料的拉伸性能模拟
        5.2.2 复合材料弯曲性能模拟
        5.2.3 复合材料在静态压力下的形变行为模拟
    5.3 复合材料的微观行为模拟
        5.3.1 PTFE与 PEEK的相容性模拟
        5.3.2 磨屑分子在金属上的吸附行为模拟
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢

(7)长碳纤维热塑性复合材料制备及力学性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 研究背景及意义
        1.2.1 碳纤维增强热塑性复合材料介绍
        1.2.2 复合材料的应用
        1.2.3 本文研究的意义
    1.3 研究现状
        1.3.1 连续纤维增强热塑性预浸带制备工艺
        1.3.2 长碳纤维增强热塑性复合材料力学性能研究
    1.4 本文研究主要内容
2 层合板强度预测理论
    2.1 引言
    2.2 复合材料层合板理论
    2.3 长纤维增强热塑性复合材料强度预测模型
        2.3.1 等效层合板复合材料刚度计算
        2.3.2 等效层合板损伤层识别
        2.3.3 刚度退化和损伤计算
    2.4 本章小结
3 碳纤维增强PA6预浸带的制备及性能研究
    3.1 引言
    3.2 碳纤维束的展宽
        3.2.1 机械展宽原理
        3.2.2 展宽设备及材料介绍
        3.2.3 展丝损伤分析
    3.3 碳纤维增强PA6预浸带的制备
        3.3.1 碳纤维增强PA6预浸带的制备工艺
        3.3.2 碳纤维增强PA6预浸带的表征
    3.4 碳纤维增强PA6预浸带性能测试
        3.4.1 热压温度对预浸带性能的影响
        3.4.2 热压压力对预浸带性能的影响
        3.4.3 纤维质量分数对预浸带性能的影响
        3.4.4 热压前后预浸带性能比较
    3.5 本章小结
4 长碳纤维增强热塑性复合材料板的制备及性能研究
    4.1 引言
    4.2 长碳纤维增强PA6的制备
        4.2.1 长碳纤维增强PA6的制备工艺
        4.2.2 长碳纤维增强PA6的性能表征
    4.3 长碳纤维增强PA6复合材料性能研究
        4.3.1 热压温度对长碳纤维增强PA6复合材料板拉伸性能的影响
        4.3.2 热压压力对长碳纤维增强PA6复合材料板拉伸性能的影响
        4.3.3 热压时间对长碳纤维增强PA6复合材料板拉伸性能的影响
        4.3.4 纤维质量分数对长碳纤维增强PA6复合材料板拉伸性能的影响
        4.3.5 长碳纤维增强PA6复合材料板材强度预测分析
    4.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

(8)纤维增强可陶瓷化硅橡胶复合材料制备及性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 前言
    1.2 烧蚀材料概述
    1.3 可陶瓷化聚合物烧蚀复合材料概述
        1.3.1 树脂基耐烧蚀复合材料
        1.3.2 热塑性聚氨酯耐烧蚀复合材料
        1.3.3 丁腈橡胶耐烧蚀复合材料
        1.3.4 三元乙丙橡胶耐烧蚀复合材料
    1.4 可陶瓷化硅橡胶复合材料
        1.4.1 硅橡胶种类及硫化机理
        1.4.2 可陶瓷化硅橡胶复合材料研究进展
        1.4.3 可陶瓷化硅橡胶绝热材料陶瓷化机理研究进展
    1.5 本论文研究的目的和意义
    1.6 本论文研究的主要内容
第2章 ZrSi_2填充硅橡胶复合材料制备与性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 实验设备
        2.2.3 ZrSi_2/MVSR复合材料制备
    2.3 测试与表征
        2.3.1 密度与硬度测试
        2.3.2 拉伸性能测试
        2.3.3 硫化曲线测试
        2.3.4 傅里叶变换红外光谱分析
        2.3.5 导热系数测试
        2.3.6 动态热机械分析
        2.3.7 热稳定性分析
        2.3.8 烧蚀性能测试
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 ZrSi_2含量对复合材料硫化特性的影响
        2.4.2 ZrSi_2含量对复合材料密度、硬度与拉伸性能的影响
        2.4.3 ZrSi_2含量对复合材料导热性能的影响
        2.4.4 ZrSi_2含量对复合材料玻璃化转变温度的影响
        2.4.5 ZrSi_2含量对复合材料热稳定性的影响
        2.4.6 ZrSi_2含量对复合材料烧蚀性能的影响
    2.5 本章小结
第3章 可陶瓷化硅橡胶复合材料热分解机理与陶瓷化机制
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验材料
        3.2.2 试验设备
        3.2.3 复合材料制备
        3.2.4 复合材料热处理
    3.3 测试与表征
        3.3.1 傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)
        3.3.2 微观形貌(FESEM)
        3.3.3 热分析(TG-DSC)
        3.3.4 X射线衍射物相分析(XRD)
        3.3.5 气相色谱/质谱联用(GC-MS)
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 可陶瓷化硅橡胶复合材料的热分解反应过程
        3.4.2 可陶瓷化硅橡胶复合材料的陶瓷化反应过程
    3.5 本章小结
第4章 短纤维对可陶瓷化硅橡胶复合材料性能的影响
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验材料
        4.2.2 试验设备
        4.2.3 纤维表面预处理
        4.2.4 复合材料制备
    4.3 测试与表征
        4.3.1 密度与硬度
        4.3.2 拉伸性能
        4.3.3 烧蚀性能
        4.3.4 微观形貌
        4.3.5 导热性能
        4.3.6 高温强度
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 密度和硬度
        4.4.2 拉伸强度和断裂伸长率
        4.4.3 短纤维对复合材料导热系数的影响
        4.4.4 短纤维对复合材料烧蚀性能的影响
        4.4.5 高温裂解产物弯曲强度
    4.5 本章小结
第5章 连续纤维对可陶瓷化硅橡胶复合材料性能的影响
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验材料
        5.2.2 试验设备
        5.2.3 复合材料制备
    5.3 测试与表征
        5.3.1 密度与硬度
        5.3.2 拉伸性能
        5.3.3 导热系数
        5.3.4 烧蚀性能
        5.3.5 微观形貌
        5.3.6 高温强度
    5.4 结果与讨论
        5.4.1 密度和硬度
        5.4.2 拉伸强度与伸长率
        5.4.3 导热系数
        5.4.4 线烧蚀率与质量烧蚀率
        5.4.5 烧蚀产物微观形貌
        5.4.6 高温热解产物弯曲强度
    5.5 本章小结
第6章 纤维增强低密度可陶瓷化硅橡胶复合材料的制备与性能研究
    6.1 引言
    6.2 实验部分
        6.2.1 实验材料
        6.2.2 试验设备
        6.2.3 复合材料制备
        6.2.4 热处理
    6.3 测试与表征
        6.3.1 密度与硬度
        6.3.2 弯曲强度
        6.3.3 压缩强度
        6.3.4 微观形貌
        6.3.5 热分析
        6.3.6 导热性能
        6.3.7 烧蚀性能
        6.3.8 X射线衍射
    6.4 结果与讨论
        6.4.1 低熔点玻璃料对复合材料热稳定性的影响
        6.4.2 低熔点玻璃料对复合材料热解产物弯曲性能的影响
        6.4.3 低熔点玻璃料填充可陶瓷化硅橡胶复合材料热解产物物相分析
        6.4.4 纤维增强低密度可陶瓷化硅橡胶复合材料的密度与硬度
        6.4.5 纤维增强低密度可陶瓷化硅橡胶复合材料导热系数
        6.4.6 纤维增强低密度可陶瓷化硅橡胶复合材料压缩性能
        6.4.7 纤维增强低密度可陶瓷化硅橡胶复合材料的微观形貌
        6.4.8 纤维增强低密度可陶瓷化硅橡胶复合材料的烧蚀性能
        6.4.9 纤维增强低密度可陶瓷化硅橡胶复合材料烧蚀产物的微观形貌
    6.5 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 本论文主要创新点与特色
    7.3 工作展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表学术成果

(9)纸基纤维复合材料的制备与性能研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 前言
    1.1 研究背景
    1.2 聚乳酸(PLA)纤维简介
        1.2.1 聚乳酸纤维制备方法简述
        1.2.2 聚乳酸纤维的性能
        1.2.3 聚乳酸纤维的应用领域
    1.3 包装纸和纸板
        1.3.1 造纸植物纤维原料及其化学组成
        1.3.2 造纸工艺
    1.4 可降解复合材料的研究进展及应用
        1.4.1 植物纤维/PLA可降解复合材料
        1.4.2 纸基复合材料
    1.5 本课题的研究内容和意义
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 研究意义
2 材料与方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验仪器设备
    2.3 实验方法
        2.3.1 纤维预处理
        2.3.2 纤维的热性能分析
        2.3.3 复合材料的制备
        2.3.4 复合材料加工工艺条件优化
        2.3.5 复合材料的测试方法
3 结果与讨论
    3.1 PLA纤维热性能分析
    3.2 PLA在纸纤维中的分散均匀性分析
    3.3 PLA纤维种类的影响
    3.4 不同配比复合材料样品的性能研究
        3.4.1 拉伸强度
        3.4.2 傅里叶红外光谱
        3.4.3 耐折度
        3.4.4 微观形貌
        3.4.5 润湿性
        3.4.6 热重分析
    3.5 不同工艺参数下复合材料的性能研究
        3.5.1 正交实验
        3.5.2 正交实验结果分析
        3.5.3 验证试验
    3.6 不同定量的复合材料的性能研究
        3.6.1 傅里叶红外光谱
        3.6.2 抗张指数
        3.6.3 耐折度
4 结论
    4.1 结论
    4.2 创新点
5 展望
6 参考文献
7 攻读硕士学位期间发表论文情况
8 致谢

(10)纤维增强酚醛防热材料改性及烧蚀机理研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 航天飞行器热防护系统分类及材料需求
    1.3 烧蚀防热材料的种类及防热机理
        1.3.1 烧蚀防热材料种类
        1.3.2 烧蚀防热材料防热机理
    1.4 烧蚀防热材料改性研究进展
        1.4.1 树脂基体改性研究进展
        1.4.2 纤维表界面改性研究进展
        1.4.3 掺杂陶瓷颗粒改性研究进展
        1.4.4 烧蚀机理研究进展
    1.5 纤维增强酚醛烧蚀防热材料烧蚀性能评价方法
    1.6 本文研究思路及主要研究内容
第2章 实验原料、方法及设备
    2.1 主要原材料
        2.1.1 改性石英酚醛体系主要涉及的原材料
        2.1.2 改性碳酚醛体系主要涉及的原材料
        2.1.3 耗散型酚醛防热材料中主要涉及的原料
    2.2 实验方法
    2.3 主要实验设备
    2.4 研究方案
第3章 石英纤维增强酚醛防热材料引入陶瓷相改性后烧蚀机理和性能研究
    3.1 引言
    3.2 无机组分改性酚醛树脂基体及其抗热分解机理分析
        3.2.1 无机组分选择及样品制备
        3.2.2 改性酚醛树脂基复合材料煅烧试验研究
        3.2.3 不同无机组分改性树脂基体的静态抗氧化能力
        3.2.4 B_4C无机填料的含量优化
        3.2.5 ZrB_2无机填料的含量优化
    3.3 不同类型的无机组分在石英酚醛防热材料中的作用
    3.4 不同类型的无机组分在低密度石英酚醛防热材料中的作用
    3.5 B_4C改性石英酚醛防热材料的成分优化及耐烧蚀机理研究
    3.6 ZrB_2改性石英酚醛防热材料的成分优化及耐烧蚀机理研究
    3.7 石英酚醛引入陶瓷相改性防热材料应用
    3.8 本章小结
第4章 碳纤维增强酚醛防热材料引入陶瓷相改性后烧蚀机理和性能研究
    4.1 引言
    4.2 陶瓷粉体改性碳酚醛复合材料及其耐烧蚀性能
    4.3 碳纤维表面制备抗氧化涂层及其复合材料的性能分析
        4.3.1 碳纤维表面涂层制备及分析
        4.3.2 碳纤维增强酚醛基复合材料及其性能考核
    4.4 陶瓷相包覆碳纤维改性碳酚醛防热材料应用
    4.5 本章小结
第5章 酚醛防热材料引入氧耗散相改性后烧蚀机理和性能研究
    5.1 引言
    5.2 氧耗散相在酚醛防热材料中空间分布结构设计及界面相容性研究
        5.2.1 氧耗散相空间分布结构的设计、制备和力学性能研究
        5.2.2 氧耗散相和酚醛树脂的界面相容性研究
    5.3 氧耗散相改性酚醛防热材料制备
        5.3.1 氧耗散相非晶铝泡沫的制备
        5.3.2 铝泡沫酚醛复合材料制备
    5.4 氧耗散相对酚醛防热材料烧蚀性能的影响
        5.4.1 Al-Cu-Ti非晶泡沫相优选
        5.4.2 非晶铝泡沫增强防热复合材料的性能
        5.4.3 烧蚀形貌微观分析
    5.5 本章小结
结论
论文创新点
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文及研究成果
致谢

四、模压工艺制备短纤维增强C/C复合材料的研究(论文参考文献)

  • [1]碳纤维增韧陶瓷基摩擦材料的研究现状、挑战与展望[J]. 张梦航,段俊杰,王晶晶,陈鹏举,李金伟,李专,肖鹏,李杨. 硅酸盐学报, 2021(09)
  • [2]高韧性碳气凝胶复合材料及其点阵结构的设计与表征[D]. 叶长收. 北京交通大学, 2021(02)
  • [3]共固化阻尼膜夹嵌复合材料研制及界面结合机理[D]. 郑长升. 青岛理工大学, 2021
  • [4]热塑性连续纤维混合铺层的车身部件设计及仿真分析[D]. 周加增. 大连理工大学, 2021(01)
  • [5]植物纤维缠绕复合材料成型机理及其优化研究[D]. 刘美军. 哈尔滨理工大学, 2020(04)
  • [6]CF增强PTFE/PEEK编织复合材料的制备及自润滑性能研究[D]. 刘莹. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
  • [7]长碳纤维热塑性复合材料制备及力学性能研究[D]. 龙志强. 大连理工大学, 2020(02)
  • [8]纤维增强可陶瓷化硅橡胶复合材料制备及性能研究[D]. 宋九强. 武汉理工大学, 2020(01)
  • [9]纸基纤维复合材料的制备与性能研究[D]. 陈明芬. 天津科技大学, 2020(08)
  • [10]纤维增强酚醛防热材料改性及烧蚀机理研究[D]. 李茂源. 哈尔滨工程大学, 2020(04)

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模压法制备短纤维增强C/C复合材料的研究
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