碳纤维增强尼龙复合材料低温环境适应性试验设计与分析

目的设计碳纤维增强尼龙复合材料低温环境适应性试验,分析低温环境中材料性能变化特征和老化规律,研究该材料在低温条件下的环境适应性。方法选取碳纤维增强尼龙复合材料的冲击强度为主要表征指标,对制备的缺口冲击试样开展-50℃低温试验和寒冷低温气候的自然环境试验,定期测试其冲击强度性能,分析各试验条件下力学性能特征和老化趋势。结果低温条件下碳纤维增强尼龙复合材料会发生明显脆化,表现为冲击强度下降达40%以上,而从低温恢复到常温状态,该材料性能亦会恢复到稳定值附近。结论针对碳纤维增强尼龙复合材料在低温环境下的环境适应性,其低温使用时抗冲击能力会明显下降,出现"脆化"现象,但该材料低温贮存性能较为优异,结合自然环境试验结果,可认为,低温环境下该材料具有较好的环境适应性。     

某推进剂低温加速老化试验研究

目的考查某推进剂在-10℃和-28℃这两个温度下性能随老化时间的变化趋势。方法采用低温加速老化试验。结果在低温下老化推进剂最大抗拉强度先下降然后逐渐升高,伸长率变化趋势较为复杂。常温正常拉伸速度条件下伸长率基本在初始值附近波动,低温快速拉伸条件下伸长率直线下降。结论低温下推进剂老化力学性能的变化趋势与高温老化不尽相同,造成这种差异的原因可能是老化机理不同所致。     

包装箱用碳纤维增强复合材料贮存寿命研究

目的研究碳纤维增强复合材料贮存条件下的性能变化趋势和寿命评估。方法对碳纤维增强复合材料开展四个不同温度条件下的热氧老化试验,按试验周期定期取样开展冲击性能测试,对试验数据采用寿命预估方法进行处理,对材料性能进行预估。结果通过数据计算分别得到我国热带海洋、干热沙漠等典型气候条件下的碳纤维增强复合材料贮存寿命分别为17.21~35.89年。结论碳纤维增强复合材料具有较好的贮存性能,在较为严酷的热带海洋气候和给定的失效判据条件下,寿命预计为17.21年。试验和数据处理方法可以较好地预计材料的性能变化趋势和开展寿命评估。     

温度对编织复合材料层合厚板冲击性能的影响研究

目的 研究室温和低温下编织复合材料层合厚板的冲击性能。方法 通过开展低速冲击试验和冲击后的压缩试验,对冲击响应曲线、冲击损伤容貌、压缩失效模式和剩余压缩强度进行分析,探讨冲击时的环境温度对编织复合材料层合厚板冲击性能的影响。结果 冲击后的编织复合材料层合厚板存在凹坑、分层、基体裂纹和纤维断裂等多种失效模式,压缩失效模式主要表现为横贯冲击损伤区域截断式破坏失效。结论 低温环境增强基体强度,降低了复合材料的冲击损伤程度,从而提高编织复合材料结构的剩余压缩强度。     

碳纤维环氧复合材料盐雾老化试验研究

采用中性盐雾条件模拟海洋大气环境进行了加速老化试验,研究了碳纤维环氧复合材料在海洋气候中的耐久性.分析了该复合材料经盐雾老化试验后的质量、层间剪切强度和弯曲强度的变化,结合湿热老化机理,研究了其老化规律.结果表明,随着试验时间的增加,复合材料的吸湿量增加,力学强度下降,表现出塑性特征.在吸湿最初阶段对力学性能影响最大,...     

空间环境下碳纤维/双马树脂基复合材料的性能演化及损伤机理

目的基于碳纤维/双马树脂基(CF/BMI)复合材料在航天结构材料中广泛的应用前景,研究其性能演化及损伤机理,为评估与预测其在空间环境下的服役性能及寿命提供理论依据。方法利用地面试验装置模拟不同的空间环境因素包括真空热循环、质子辐照和电子辐照,利用动态力学分析(DMA)、热重分析(TGA)、X射线光电子能谱(XPS)、热膨胀分析、原子力显微镜(AFM)和力学性能测试等手段系统地研究CF/BMI复合材料在空间环境下的性能变化及损伤行为。结果真空热循环能够引发复合材料产生脱气行为与界面脱粘效应,使其横向拉伸强度退化,弯曲强度和层间剪切强度受到热循环初期固化交联作用的影响,呈现先升高后降低的变化趋势。质子辐照导致材料表面层化学键断裂及碳化,使力学性能及热性能受到一定程度的损伤。电子辐照能够引发辐照交联和辐照降解作用,在较高束流量辐照下降解作用占据主导地位成为复合材料力、热性能退化的决定性因素。结论预期研究成果为CF/BMI复合材料在空间环境下的服役性能及寿命的评估与预测提供了必要的理论依据。     

GH901高温合金在典型海洋大气环境中的腐蚀行为

目的 研究南沙岛礁典型海洋大气环境对GH901高温合金腐蚀行为的影响。方法 在南沙美济礁典型环境中开展GH901高温合金大气暴露试验,利用金相显微镜分析GH901高温合金在我国南沙美济礁典型环境中的腐蚀特征,定期测试该材料的拉伸强度,分析样品的外观和微观形貌。结果 自然暴露1a,GH901高温合金拉伸试样基体表面尚未发生明显的腐蚀现象,在575℃高温力学测试条件下的抗拉强度、断后伸长略有波动,其高温力学性能并未在短期自然暴露中随试验时间的延长而明显变化。结论 GH901高温合金拉伸试样在岛礁大气环境短期暴露下具有良好的耐蚀性,在575℃温度条件下具有良好的力学性能稳定性。     

高温真空老化对X2101双马树脂基复合材料结构及力学性能的影响

目的研究高温-真空环境对新型X2101双马树脂基复合材料结构及性能的影响。方法采用管式炉分别在330,350,370,400℃等高温/真空耦合条件下对X2101双马树脂基复合材料层合板进行热老化处理,利用称重法、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、万能试验机和动态热机械分析仪(DMA)等测试手段表征分析老化条件对复合材料的质损率、化学结构、力学性能、动态力学行为的影响。结果复合材料的最高质损率低于4%。在350℃以下,热老化对基体树脂化学结构的影响较小,随着老化温度的升高,储能模量呈现出先增大后减小的趋势;350℃热老化10 h后复合材料的力学性能保持率在65%以上。结论 X2101双马树脂基复合材料是一种性能优良的耐高温结构材料,可用于制造在300℃高温下服役的航空航天结构件。     

严酷海洋大气环境下玻璃纤维复合材料腐蚀老化规律研究

目的 研究严酷海洋大气环境下,玻璃纤维增强树脂基复合材料的腐蚀老化规律.方法 通过实海大气环境试验,分析了南海岛礁大气环境下,复合材料暴露不同周期后的腐蚀形貌特征以及力学性能变化规律,建立了腐蚀老化性能预测灰色模型GM(1,1),并与青岛、厦门和三亚等典型海洋大气环境进行对比研究.结果 随暴露时间的增长,南海岛礁大气环境下的复合材料发生严重的纤维裸露,其弯曲强度呈下降趋势,基于弯曲强度建立的灰色模型GM(1,1)精度达到1级;与其他典型海洋大气环境相比,随着纬度的降低,复合材料的弯曲强度呈下降趋势.结论 灰色模型GM(1,1)对复合材料在岛礁等严酷海洋大气环境下的腐蚀老化性能预测精度较高.影响复合材料性能的最主要环境因素为辐照,其次为相对湿度和温度.     

聚甲醛耐候性研究

研究了自然老化和人工加速老化试验中聚甲醛力学性能的变化规律,考察了人工加速老化与自然老化试验的相关性。结果表明：光、热、水的综合作用是造成聚甲醛力学性能显著下降的主要原因;聚甲醛的断裂伸长率和缺口冲击强度对材料老化十分敏感,老化初期就显著下降;热老化无法模拟自然老化中聚甲醛力学性能变化规律,而试验中紫外灯光老化所采用的试验条件可模拟海拉尔、苍山等自然环境条件下聚甲醛力学性能变化规律,但对海南、广州等具有强日照、高温、高湿、多雨的自然环境模拟效果不好。     

海水环境下玻璃纤维增强复合材料力学性能演化规律研究

目的 研究海水环境下海流能发电机组叶片用玻璃纤维复合材料力学性能的变化规律.方法 在实验室内通过海水浸泡试验、拉伸试验、弯曲试验以及剪切试验,测定叶片用玻璃纤维树脂基复合材料的吸水特性,以及在人工海水介质中各项力学性能参数的演变规律.结果 随着浸泡时间的增加,玻璃纤维树脂基复合材料吸水率先逐步增大、后趋于稳定,总吸水率约0.075％.抗拉强度呈先降低、后提高、又降低的趋势,抗拉强度最高可超过1100 MPa,最小值约为940 MPa.弹性模量和弯曲强度呈逐渐降低的趋势,弹性模量降幅约9.5％,弯曲强度降幅约为30％.弯曲模量变化起伏不定,变化幅度在15％以内.材料剪切强度呈先增大、后降低的趋势,最小值为189 MPa,较初始值高10 MPa.剪切模量呈先降低、后提高的现象,在浸泡28 d时,剪切模量最小,为16.4 GPa.结论 玻璃纤维增强树脂基复合材料经过长期海水浸泡后,拉伸及抗剪切性能略有降低,但降幅不大,抗弯性能下降明显,需要在叶片结构设计和强度计算时,充分考虑抗弯性能衰减的负面影响.     

TDE-85环氧/碳纤维复合材料热老化试验研究

采用动态热分析仪对TDE-85环氧/碳纤维复合材料进行测试,并在探索试验基础上,开展了一系列温度的热老化试验,选择弯曲强度作为TDE-85环氧/碳纤维材料的贮存寿命评定指标,通过对热老化试验后样品弯曲强度数据的统计分析,预测了其贮存寿命。     

玻纤增强复合材料在厦门地区自然老化及寿命预测研究

目的 研究玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂的自然老化机理,预估该复合材料在厦门地区的使用寿命。方法 研究玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂在厦门近海地区大气暴露、海水飞溅、海水全浸等3种方式下,自然老化3 a的表面形貌变化和力学性能变化规律。通过扫描电子显微镜、红外光谱仪观察试样的微观结构,解释老化机理。运用线性回归方程对该复合材料的使用寿命进行预测。结果 获得了该复合材料的拉伸强度和弯曲强度等力学性能在老化过程中的变化规律,得到了大气暴露方式下试样的线性回归方程,计算得到弯曲强度下降到75%时的使用寿命。结论 该复合材料在大气暴露方式下的自然老化程度最大,在海水全浸方式下的自然老化程度最小。在老化过程中,主要是复合材料表面的不饱和聚酯树脂老化、脱离。以弯曲强度下降到75%为失效指标,计算得出复合材料的寿命为93.3个月。     

ABS塑料低压低温气候环境适应性快速评价方法

目的 研究采用新型低气压环境综合加速试验技术开展ABS塑料低气压低温环境适应性试验的模拟性和加速性.方法 对比开展新型低气压环境综合加速试验与低气压低温自然环境试验,分析ABS塑料在两种环境试验中的老化机理、拉伸强度和简支梁缺口冲击强度变化规律的相似性,进一步采用加速转换因子(ASF)法处理试验数据,分析新型低气压环境...     

ABS湿热海洋大气环境室内外老化行为及相关性研究

目的 研究丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)、苯乙烯(Styrene)3种单体的三元共聚物(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene,ABS)在湿热海洋大气环境室内外的老化行为及其相关性。方法 开展湿热海洋大气暴露(室外)试验及多因子循环加速老化(室内)试验,通过观测外观形貌、力学、化学结构等性能变化,定性探究ABS室内外老化规律。通过灰色关联度与主成分分析,定量探索ABS室内外老化行为的相关性。结果 ABS黄色指数等与表面性能相关的指标在户外暴露6个月及室内加速老化300 h左右就基本达到饱和值50和45,而与整体性能相关的拉伸强度在老化过程中先下降、后上升,断裂伸长率、冲击强度、缺口冲击强度等指标在户外暴露2个月或室内老化200 h快速下降近60%后,再缓慢降低。分子链中丁二烯单体的双键或苯环侧链中的季碳受到环境中光、氧、水等的作用,分解生成酮与羟基。通过主成分分析,将ABS多种性能指标组合成综合老化指标,客观定量评价ABS室内外老化灰色关联度高达0.93。结论ABS老化是分子链断链及交联的动态竞争过程,湿热海洋大气环境室内外老化行为的相关性较高。     

减缓Vectran纤维光辐照降解的涂层防护研究

目的研究有效涂层防护措施,以减缓Vectran纤维在强光辐照下的老化降解。方法采用苯并三唑类紫外吸收剂、三嗪类紫外吸收剂和受阻胺类光稳定剂,与端羟基超支化聚酯改性Ti O2进行复合,并通过超声浸渍法制备纤维涂层。通过扫描电镜、透射电镜、单丝拉伸实验、紫外透射光谱和涂层附着力测试等表征手段对复合涂层进行研究。结果超声浸渍法有效改善了复合涂层与纤维的附着力,复合涂层能够保证200～380nm波长范围紫外线零透过率,涂层后纤维经336h光辐照后,保有强度比纯纤维增加了49%。结论无机/有机复合涂层极大地减轻了光辐照对纤维本体的损伤,有效地减缓了Vectran纤维的降解,可提高Vectran纤维在平流层环境的紫外防护能力,延长其作为平流层飞艇蒙皮增强材料的服役寿命。