树脂基复合材料模拟海洋环境长期老化及失效行为

目的 实现高性能树脂基复合材料的环境适应性评价和使用寿命预测。方法 选取玻璃纤维增强不饱和聚酯(GF/197S)与玻璃纤维增强乙烯基脂(GF/905-2)2种树脂基轻质复合材料,开展模拟海洋环境实验室盐雾、湿热和盐水浸泡环境9 600 h的加速老化试验。基于4种力学性能(拉伸强度、弯曲强度、压缩强度及层间剪切强度)开展材料老化行为规律研究,利用傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)对树脂基体在3种加速老化环境中的分子链段与官能团变化情况进行分析,得到基体树脂的老化机理。利用外观、超声扫描成像、SEM分析树脂纤维界面的变化情况,明确树脂/纤维界面的失效模式。利用差示扫描量热分析(DSC)与热重分析(TG)分析3种加速老化方式对玻璃纤维增强树脂复合材料(GFRPC)的玻璃化转变温度(tg)与热质量损失的影响。结果 3种老化方式对树脂基体的老化影响顺序依次为70 ℃/95%RH湿热、35 ℃盐雾、常温盐水浸泡。结论 得到了先进轻质树脂基复合材料的模拟海洋环境老化行为、失效模式以及树脂基体的老化机理,为实现高性能树脂基复合材料的环境适应性评价和使用寿命预测奠定了基础。     

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。     

依托特定地域气象资料编制环境谱的尝试

通过一系列老化腐蚀试验确定环境因素中对碳纤维增强树脂基复合材料力学性能影响显著的因素,并在此基础上,根据特定地域气象资料,对诸环境因素中对复合材料腐蚀行为影响较为显著的因子进行筛选、分析,依据一定的编谱原则,编制该地域的环境谱。     

苯并噁嗪树脂基复合材料湿热老化性能研究

研究了苯并噁嗪树脂及苯并噁嗪树脂基复合材料的湿热老化性能。采用RTM工艺,制备了苯并噁嗪树脂浇铸体、碳纤维和玻璃纤维增强增强苯并噁嗪树脂基复合材料,采用DSC,DMA,TGA等表征了苯并噁嗪树脂及苯并噁嗪树脂树脂基复合材料的常温干态热性能,分别测试了70℃和120℃的湿热老化性能。结果表明：苯并噁嗪树脂浇铸体、碳纤维和玻璃纤维增强苯并噁嗪树脂基复合材料具有优异的常温干态力学性能。70℃时,部分性能保持率在70%以上;120℃时,部分性能保持率在50%以上。苯并噁嗪树脂及苯并噁嗪树脂基复合材料表现出优异的抗湿热老化性能。     

T300/QY8911复合材料湿热行为的研究

目的为保证复合材料结构的完整性和使用安全,对树脂基复合材料的湿热行为、湿热环境下的宏观力学性能和物理行为进行研究。方法采用加速老化法,在高温下对T300/QY8911复合材料进行湿热老化行为的研究。借助动态力学热分析(DMTA)、力学性能测试研究湿热条件下的玻璃化转变温度和力学性能的变化规律。结果 T300/QY8911复合材料吸湿率的变化在湿热处理初期符合Fick第二定律,T300/QY8911复合材料的玻璃化转变温度均随着复合材料吸湿率的增加呈下降趋势,在饱和吸湿条件下tanδ峰对应的θg值具有较大的下降幅度,复合材料的拉伸强度和压缩强度均随着湿热处理时间的增加而出现下降,湿热处理条件对复合材料拉伸断裂宏观形貌的影响比较明显,而对复合材料压缩断裂宏观形貌的影响较小。结论 T300/QY8911复合材料在432 h到达饱和吸湿,饱和吸湿率为1.34%,水分子在复合材料中的扩散系数为7.38×10-5 mm2/s,吸湿速率为1.29×10-2 s-1,饱和吸湿条件下T300/QY8911复合材料的θg下降了59.2℃。T300/QY8911复合材料拉伸强度的下降幅度为16.2%,压缩强度的下降幅度为0.6%。     

环境因素对长航时无人机机体结构复合材料的影响

从环境因素对复合材料作用和大展弦比结构影响等方面分析了长航时无人机机体结构复合材料在服役环境中的损伤。结合目前国内外研究现状,扼要叙述了环境因素对长航时无人机机体结构复合材料的影响研究领域当前的主要需求,提出了针对未来研究工作的若干建议。包括应以长航时无人机机体结构典型碳纤维增强树脂基复合材料和涂层体系为主要研究对象,开展跟随无人机的暴露试验和实验室模拟加速试验,研究复合材料在环境和载荷耦合作用下的力学性能变化,确定机体结构典型复合材料的损伤规律等。     

聚合物基复合材料老化性能研究进展

分析了湿热老化、化学侵蚀和大气老化对复合材料的作用机理及对其力学性能的影响,阐述了上述环境作用下的聚合物基复合材料腐蚀寿命预测模型,提出了存在的主要问题及今后的发展趋势。认为材料腐蚀机理的细节、环境因素之间的交互作用、不同方法和装置之间的相关性是今后的研究重点。     

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.     

G827/5224和G803/5224碳纤维增强环氧树脂湿热老化的研究

用去离子水浸泡研究了高温固化碳纤维/环氧树脂基复合材料G827/5224、G803/5224的吸湿特性和吸湿机理,发现该复合材料的吸湿行为符合两阶段吸湿模式,考察了湿热老化对G827/5224、G803/5224复合材料静动态力学性能的影响,发现吸湿对复合材料的后固化有促进作用.     

国外热塑性树脂基复合材料低轨原子氧环境效应研究进展

针对具有良好应用前景的热塑性树脂基复合材料,调研并分析了国外飞行试验获得的数据,从原子氧反应率、力学性能退化、微裂纹等多个方面分析研究了原子氧环境对热塑性树脂基复合材料作用效应,为空间站等低轨道航天器结构材料的设计和选择提供依据。     

东南沿海气候条件对聚氨酯涂层老化行为影响研究

目的研究东南沿海高温、高湿、高盐雾、高辐射等恶劣气候环境对聚氨酯涂层老化行为的影响。方法通过在海南万宁开展聚氨酯涂层海洋大气环境暴露试验,从外观评级、光泽、色差、附着力、红外谱图等方面分析了涂层老化特征及老化原因。结果涂层在海洋大气环境下暴露4年,树脂大分子发生降解,主要官能团消失。结论海洋大气环境中紫外线的光降解和水的降解共同作用,导致了涂层失光-变色-粉化和附着力下降等宏观和微观缺陷的产生。     

湿热条件下飞机聚合物基复合材料界面问题研究进展

综述了湿热环境下飞机聚合物基复合材料界面问题近年来的研究成果。分析并总结了湿热环境对复合材料界面的作用机理及对复合材料界面力学性能的影响;详细阐述了一些涉及环境作用的聚合物基复合材料界面理论与试验手段问题;最后提出了存在的主要问题及今后的发展趋势。     

CF8611/AC531复合材料的实验室加速老化行为研究

目的获得CFRP的老化行为规律,研究紫外辐照、温度和湿度等环境因素的影响,方法以湿热效应和光氧老化的等量、等效损伤为原则,确定实验室加速老化环境谱编制方法。以CF8611/AC531复合材料为对象,依据确定的加速老化试验方案,开展加速老化试验,观察其微观形貌,并测量开路电位和动电位极化曲线。结果老化前,CFRP表面完整无裂纹,碳纤维/树脂界面结合良好;老化后,树脂基体出现裂纹和孔洞,同时界面遭到破坏。极化曲线随着老化时间的增长会向右下方移动,自腐蚀电位微降,幅度为0.0326 V,自腐蚀电流密度增长了近1621倍。结论加速老化导致表面碳纤维裸露面积不断增大,时间越长,破坏作用越明显,实际使用中应防止其与金属直接接触。     

海洋环境下ZL115-T5铸铝合金/C41500海军黄铜腐蚀行为研究

目的研究海军某型装备壳体结构材料在海洋环境下的腐蚀行为及规律。方法根据折算出的实验室加速腐蚀试验环境谱,开展了ZL115-T5铸铝合金试验件、ZL115-T5铸铝合金/C41500海军黄铜接触试验件、模拟实际涂抹黄油试验件以及模拟维护涂抹缓蚀剂试验件的实验室加速腐蚀试验。结果得到了该型铝合金在不同服役年限及服役状态下的腐蚀形貌、质量、平均腐蚀深度以及腐蚀损伤度变化规律。结论该型合金在不同服役状态下的腐蚀行为呈现差异化,ZL115-T5铸铝合金与C41500海军黄铜偶合接触会加速铸铝合金的腐蚀,黄油能够在一定程度上抑制电偶腐蚀,但效果并不明显。缓蚀剂能够延缓海洋环境下ZL115-T5铸铝合金腐蚀,其中THFS-10软膜缓蚀剂以及THFS-15长效硬膜缓蚀剂效果较好。     

海军导弹环境试验标准体系研究

目的为海军导弹环境试验标准体系建设提供参考。方法研究海军导弹环境试验的应用,分析环境试验标准的国内外现状。结果提出了海军导弹环境试验标准体系建设建议,该体系包括试验基础标准、试验管理标准和试验技术标准等。结论对于针对海军导弹服役特点开展环境试验、提高海军导弹环境适应性具有重要意义。     

机载电子设备灌封材料在西沙环境下的耐老化性研究

目的考察机载电子设备常用灌封材料在西沙环境下的耐老化性能。方法开展西沙海洋环境下4种灌封材料的棚下暴露实验,暴晒实验时间为3年,分别通过测试表面电阻、体积电阻、介电常数、损耗角正切等手段研究其老化特点。结果 267有机硅、DC160有机硅两类样品外观未出现明显变化,且介电常数、损耗角正切、表面电阻、体积电阻均变化较小,112FR环氧树脂、8836聚氨酯两类样品出现变色、产生针孔起泡等现象,介电常数、损耗角正切、表面电阻和体积电阻均变化幅度较大。结论在机载电子设备选用绝缘灌封材料时,可优先选用267有机硅、DC160有机硅这两类灌封材料,112FR环氧树脂和8836聚氨酯谨慎选用。     

环氧树脂材料的老化及防老化研究进展

重点阐述了关于环氧树脂的物理老化、热氧老化、湿热老化、光氧老化等老化行为及老化机理的国内外研究进展。结合环氧树脂老化的内外因及其老化作用机理,总结了添加有机小分子稳定剂或无机纳米粒子以及与聚合物共聚共混改性等老化防护方法的研究现状。指出了目前微观原位检测技术在环氧树脂老化机理研究上应用不足的问题,并对环氧树脂的老化防护方法进行了展望。     

热带海洋环境下舰艇携行弹药的环境效应分析

分析了我国东海、南海和印度洋亚丁湾海域的气候环境特征,在此基础上,结合弹药在舰艇上的存放/使用位置分析,得出了环境因素对不同位置舰艇携行弹药的影响程度。鉴于环境因素对弹药的环境影响效应是综合性的,以弹药防护包装、弹体、装药、引信等分系统为对象,分别开展了环境效应分析,综述了其在热带海洋环境下的环境效应。建议加强舰艇携行弹药局部环境监测、损伤效应与机理研究,并建立数据库,为我军舰艇携行弹药环境适应性设计与验证、环境控制措施和维护保养措施制定提供数据基础,支撑我国海军不断走向深蓝。