碳纤维增强树脂基复合材料

摘要： 碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)由于其优越的物理和力学性能,已在航空制造工业中取得了大量的应用。在飞机制造过程中,多采用机械连接的方式将零件连接在一起,对于CFRP制孔作业是飞机装配过程中的重要环节。然而,CFRP的各向异性严重影响了制孔质量,在制孔过程中毛刺、撕裂、分层及孔壁表面损伤时有发生;且由于切削会导致热量的严重累积,树脂在高温的作用下软化,进而引起材料性能下降,严重影响制孔质量。针对上述问题,从CFRP切削工艺试验,对钻头几何尺寸、气钻转速、压紧方式、制孔进给量4个方面进行了工艺试压,探究了CFRP的最优制孔参数,有利于提高材料制孔质量、减少零件报废率、节约成本等。

摘要： 为更好地促进碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)的深入应用,在阐述CFRP材料基本概念及其性能特点的基础上,从电力工程土建结构加固、碳纤维加热电缆以及碳纤维复合芯导线等方面出发,总结介绍了CFRP材料在电力工程中的应用现状。基于CFRP复合材料在目前应用中存在的价格偏高、难以实现产业化应用等问题,从复合材料组分控制、耐冲击性优化、界面性能研究以及恶劣环境下的长期性能等角度,指出了CFRP材料未来的发展方向。该文总结的碳纤维增强树脂基复合材料的应用现状与发展建议,有助于推动其在电力工程中的进一步深入研究。

摘要： 碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced plastics,CFRP)因其高强度比以及优秀的耐腐蚀等优异性能在航空航天、汽车等领域得到广泛应用。然而,由于CFRP材料的非均质性和各向异性,其加工过程相较传统均质材料更为复杂,导致刀具磨损严重。针对这一问题,本文选用PCD立铣刀对T800 CFRP多向层合板材料进行低温铣削试验,研究了切削速度、每齿进给量以及切削介质温度等对PCD刀具后刀面磨损的影响规律。结果表明,随着切削速度和每齿进给量的增大,刀具后刀面磨损带宽VB呈下降趋势,切削介质温度为-50°C时能够得到较小的刀具后刀面磨损带宽。此外,通过MATLAB对试验结果进行了非线性拟合,获得了切削速度、每齿进给量以及切削介质温度与刀具后刀面磨损带宽的映射关系经验模型,为T800 CFRP材料铣削刀具磨损抑制和延长刀具寿命提供了关键支撑数据。

摘要： 采用磨削和铣削(顺铣、逆铣)加工工艺获得不同表面粗糙度S_(a)的碳纤维增强树脂基(CFRP)复合材料试样并进行拉-拉疲劳试验,基于刚度退化模型分析了加工表面粗糙度对疲劳性能的影响。结果表明:磨削、顺铣和逆铣试样的S_(a)分别为1.2,3.2,5.9μm;磨削试样0°纤维铺层表面纤维缺失,存在空隙,铣削试样在45°纤维铺层表面存在较多凹坑,其中顺铣试样凹坑更多且更深;磨削试样的疲劳寿命最高,逆铣试样次之,顺铣试样最低;随着S_(a)的增大,CFRP复合材料试样表面裂纹迅速萌生扩展,刚度退化初始阶段的退化速率升高,刚度退化I阶段更快结束,试样的疲劳寿命降低。

摘要： 运载工具的轻量化是解决当前能源危机和环境问题的重要手段之一,得到国内外学者的高度重视。碳纤维增强树脂基(carbon fiber-reinforced polymer,CFRP)复合材料和以铝镁为代表的轻合金具有一系列优异的力学性能与加工特性,是极具应用前景的轻量化材料,实现这两种材料之间的有效连接,成为当下研究的热点。然而由于异种材料之间理化性能差异较大,在生产过程中混合应用多种轻量化材料仍面临巨大挑战。本文通过对胶接、机械紧固、搅拌摩擦及其变种工艺连接技术的研究进展、优缺点、发展趋势进行汇总分析,考察不同连接方式下获得接头的微观形貌,总结了CFRP与铝镁轻合金搅拌摩擦连接的三种机理包括宏观锚定、微观机械嵌合与化学键连接。最后,基于以上三种连接机理,指出进一步提升混合接头性能的关键在于增大金属母材表面粗糙度,增加熔融高分子面积和采用混合连接工艺。

摘要： 为解决连续碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)回收再利用效率低、回收组分单一的问题,采用甲基四氢邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、催化剂乙酰丙酮锌和环氧树脂,制备出一种高性能的类玻璃环氧高分子树脂及其复合材料,经乙二醇参与酯交换反应,在180°C温度下对复合材料进行闭环回收。对原树脂、碳纤维和CFRP以及回收后的树脂、碳纤维和利用回收后树脂和碳纤维制备的CFRP的表观结构、热稳定性以及力学性能进行表征与分析。结果表明:该回收方法可完全回收和再加工复合材料的树脂与碳纤维;回收后树脂拉伸强度保持率为90.1%,碳纤维单丝拉伸强度保持率为98.9%,CFRP的弯曲强度和剪切强度保持率分别为86.2%和86.7%。

摘要： 为了给碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)的设计和使用提供依据,针对碳纤维复合材料与金属间电偶腐蚀的问题,从碳纤维及碳纤维复合材料的结构与性能特点出发,阐述了碳纤维复合材料种类、金属材料种类、服役环境和结构件连接方式对碳纤维复合材料与金属之间电偶腐蚀的影响。其中,碳纤维复合材料与金属之间的铆接、螺栓连接和胶接可对电偶腐蚀产生不同的影响,而这方面的研究尚少,是今后研究的重要内容之一.

摘要： 采用叠层热压工艺制备了单向碳纤维与聚酰胺自增强复合材料协同增强体系(CF-PF/coPA),即在碳纤维增强聚酰胺复合材料(CF/coPA)的基础上引入界面性能优异且韧性好的聚酰胺自增强复合材料(PF/coPA)。采用0°/90°拉伸试验、三点弯曲测试和动态机械性能测试研究了不同纤维体积分数CF-PF/coPA单向复合材料的纵向/横向拉伸力学性能、弯曲力学性能和热机械性能的变化趋势。结果表明,与PF20/coPA复合材料相比,CF-PF(10∶10)/coPA复合材料的纵向拉伸强度(267.6 MPa)与模量(8.9 GPa)分别提高了38.4%和778.7%。而且弯曲强度(67.1 MPa)比PF20/coPA、CF20/coPA复合材料分别提高了77.8%和17.2%。同时,与CF20/coPA复合材料相比,纤维增强效率提高了18.3%。断裂面SEM图像、90°拉伸试验和三点弯曲测试均表明CF-PF/coPA复合材料的界面性能优异。动态机械性能测试表明,在低温与高温条件下,该复合材料均具有比PF20/coPA与CF20/coPA复合材料更优异的力学性能。因此,该协同增强体系具有潜在的性能和成本优势,对结构材料的轻量化具有重要的理论和实践意义。

摘要： 利用纳米压痕技术对加载速率从0.05~8 mN/s不同情况下碳纤维增强树脂基复合材料富树脂区域与碳纤维的力学响应进行了研究,得到了硬度、模量、接触刚度以及压痕深度随加载速率的变化趋势,并给出硬度与应变率之间的定量关系。结果表明,当加载速率在0.05~2 mN/s范围内,富树脂区的模量、接触刚度和压痕深度随加载速率的增加而减小,同时,富树脂区及碳纤维的硬度与应变率均呈幂指数关系,其应变速率敏感性指数分别为0.113、0.029。加载速率在2~8 mN/s范围内,富树脂区的模量、接触刚度和压痕深度随加载速率的增加而增加,而富树脂区及碳纤维的硬度均随应变率的增加而减小,且和应变率均呈线性关系。

摘要： 针对碳纤维增强树脂基复合材料的切割问题,采用515 nm波长飞秒激光进行切割工艺研究,分别用热影响区宽度、切缝锥角、切割表面粗糙度表征切割质量,用等效切割速度表征切割效率,研究了激光功率、扫描速度、脉冲频率对切割质量和效率的影响规律,并进行最终的工艺优化。结果表明:在激光功率20 W、扫描速度2500 mm/s、脉冲频率50 kHz的条件下,可以获得较优的切割质量与效率,得到的切缝周围热影响区宽度约2μm、切缝锥角约1.5°、切割表面粗糙度约Ra1.6μm。

摘要： 碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有轻质高强的特性,将其应用于航天运载器贮箱中,能够显著降低推进系统的结构重量及几何体积.然而,CFRP贮箱的渗漏问题严重影响了贮箱的应用.首先介绍了含金属内衬CFRP贮箱,而后综述了无金属内衬CFRP低温贮箱抗渗漏性的研究进展,主要从渗漏机理、抗渗漏设计、渗漏性检测方法等方面进行阐述,报道了国内外有关纳米材料掺杂增强、树脂基体改性增韧、铺层结构优化设计等抗渗漏设计方法,展望了无金属内衬CFRP低温贮箱抗渗漏研究的方向.

摘要： 采用TiAlN涂层刀具对碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)进行高速铣削加工试验,利用工具显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)等手段研究了刀具的磨损形态和磨损机理.结果表明:高速铣削碳纤维复合材料刀具的磨损形态主要为前刀面磨损、后刀面磨损及涂层剥落、崩刃以及刀具破损;刀具的磨损机理主要为磨粒磨损和粘着磨损.

摘要： 采用高速电火花穿孔加工方法对碳纤维增强树脂基复合材料进行了通孔加工试验研究.为了及时冷却工件的进出口,并吹灭电弧,避免工件材料的燃烧,通过设计专用夹具,将压缩空气和去离子水经微量润滑喷头引入到工件的上下表面,当加工直径2mm、深度2.4 mm的通孔时,相比未喷雾冷却加工,可有效减小表面热影响区,提高加工精度和表面质量,加工效率提高约21.6％.加工过程中粉尘也得到了有效抑制,环境友好,为碳纤维增强树脂基复合材料提供了一种新的绿色加工方法.

摘要： 本文通过静态浸渍增重法获取溶液温度及溶液成分对材料吸湿率的影响规律.通过对复合材料试样浸渍腐蚀前后的表面及断面微观形貌的观察,揭示浸泡对碳纤维增强树脂基复合材料微观结构及性能的影响.

摘要： 碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP)作为作为最具代表性的一种先进树脂基复合材料已经成为航空航天承力结构件的主流材料.研究碳CFRP材料在切削过程中的力是研究其切削机理的一个重要方面,力是切削过程中各种物理现象的根源.作为与传统各向同性的金属材料不同,CFRP材料在切削过程中表现出显著的方向性,CFRP单向层合板的二维切削力建模必须首要考虑材料的各向异性,即纤维方向角θ必须作为重要参数引入到力学模型中.目前已经有相关研究在正交切削试验的基础上建立了顺纤维方向的CFRP材料的二维正交切削力模型,但未能考虑逆纤维方向条件下的情况.因此，本文本文提出一种基于方向性切削比能的CFRP单向层合板二维切削力建模方法，基于基础切削试验数据，引入考虑了0-180°纤维方向角、切削速度两种对切削比能影响最显著的因素。

摘要： 采用钎焊金刚石套料钻进行了钻削碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)试验，使用测力仪与三维视频显微镜对钻削过程中的钻削力、孔出入口缺陷进行了测试与观察，结果表明：相同转速下，钻削力随进给量的增大而增大；相同进给量下，钻削力随转速的增大而增大，且进给量对钻削力的影响大于转速的影响；已加工孔的入口质量比出口质量好；当钻削力小于I临界钻削力(200N)时，能获得好的孔出入口质量。

摘要： 超声特征成像检测技术探索了一种对表面铜网结构泡沫夹层CFRP分层缺陷、冲击损伤和脱粘缺陷的无损检测方法.设计并制作了表面加入高衰减材料,内部添加不同种类缺陷的试样.采用超声特征成像检测系统全波列采集检测信号,通过对不同缺陷的特征信号的提取和重构,实现缺陷的自动识别,提高定量精度.试验表明超声特征成像检测技术可以有效地检测出新型复合材料分层缺陷、冲击损伤和脱粘缺陷,检测简便、结果直观、对材料无损坏,可以实现材料在使用过程中的监测和定量.

摘要： 超声特征成像检测技术探索了一种对表面铜网结构泡沫夹层CFRP分层缺陷、冲击损伤和脱粘缺陷的无损检测方法.设计并制作了表面加入高衰减材料,内部添加不同种类缺陷的试样.采用超声特征成像检测系统全波列采集检测信号,通过对不同缺陷的特征信号的提取和重构,实现缺陷的自动识别,提高定量精度.试验表明超声特征成像检测技术可以有效地检测出新型复合材料分层缺陷、冲击损伤和脱粘缺陷,检测简便、结果直观、对材料无损坏,可以实现材料在使用过程中的监测和定量.

摘要： 超声特征成像检测技术探索了一种对表面铜网结构泡沫夹层CFRP分层缺陷、冲击损伤和脱粘缺陷的无损检测方法.设计并制作了表面加入高衰减材料,内部添加不同种类缺陷的试样.采用超声特征成像检测系统全波列采集检测信号,通过对不同缺陷的特征信号的提取和重构,实现缺陷的自动识别,提高定量精度.试验表明超声特征成像检测技术可以有效地检测出新型复合材料分层缺陷、冲击损伤和脱粘缺陷,检测简便、结果直观、对材料无损坏,可以实现材料在使用过程中的监测和定量.

摘要： 超声特征成像检测技术探索了一种对表面铜网结构泡沫夹层CFRP分层缺陷、冲击损伤和脱粘缺陷的无损检测方法.设计并制作了表面加入高衰减材料,内部添加不同种类缺陷的试样.采用超声特征成像检测系统全波列采集检测信号,通过对不同缺陷的特征信号的提取和重构,实现缺陷的自动识别,提高定量精度.试验表明超声特征成像检测技术可以有效地检测出新型复合材料分层缺陷、冲击损伤和脱粘缺陷,检测简便、结果直观、对材料无损坏,可以实现材料在使用过程中的监测和定量.

摘要： 本发明的目的在于提供一种碳纤维增强复合材料用环氧树脂组合物、及使用了该树脂组合物的优异的预浸料、树脂片、碳纤维增强复合材料，所述碳纤维增强复合材料用环氧树脂组合物在用作碳纤维增强复合材料的环氧树脂组合物时，能够提供作为其固化物显示高耐热性、尺寸稳定性以及高韧性、刚性的碳纤维增强复合材料。本发明的碳纤维复合材料用环氧树脂组合物以下述通式(1)所表示的环氧树脂和固化剂为必要成分，(式中，(a)(b)的比率为(a)/(b)＝l～3，G表示缩水甘油基，n为重复数且为0～5)。

摘要： 本发明涉及一种碳纤维增强复合材料树脂基体、碳纤维增强复合材料及其制备方法、乒乓球拍底板，属于碳纤维增强复合材料技术领域。本发明的碳纤维增强复合材料树脂基体，由以下重量份数的原料配制而成：环氧树脂95～105份，内次甲基四氢苯酐70～80份，二甲基苯胺4～6份。本发明的碳纤维增强复合材料树脂基体，原料简单，且具有高的比强度、比模量、尺寸稳定性、优异的耐腐蚀性能、耐磨性、电绝缘性等，在乒乓球拍底板材料制作中具有好的应用前景。

摘要： 本发明提供在低温下或高温吸湿下等严格的使用环境下的机械强度优异、作为结构材料适合的碳纤维增强复合材料、用于获得该复合材料的环氧树脂组合物、以及使用该环氧树脂组合物得到的预浸料。本发明的碳纤维增强复合材料用环氧树脂组合物的特征在于，为至少含有以下构成要素[A]、[B]的环氧树脂组合物，相对于配合的环氧树脂总量100质量％，含有20～80质量％[A]、和10～50重量％[B]。[A]：具有式(1)表示的结构的环氧树脂；[B]：具有2个以上4元环以上的环结构、并且具有1个与环结构直接相连的胺型缩水甘油基或醚型缩水甘油基的环氧树脂。

摘要： 碳纤维增强树脂复合材料用的碳纤维复合原材料(10)具备由连续碳纤维(12)形成的碳纤维原材料(14)、和形成于连续碳纤维(12)的表面的碳纳米壁(16)。

摘要： 本发明涉及增强树脂复合材料技术领域，提供了一种碳纤维/热塑纤维混合毡及其制备方法以及一种碳纤维增强热塑性树脂基复合材料。本发明使用非织造技术制备混合毡，通过预开松、混合、二次开松、梳理的步骤将碳纤维和热塑纤维均匀混合，交叉铺网后通过热粘合加固使热塑纤维熔融并快速与碳纤维复合，改善了热塑性树脂在碳纤维中浸渍难的问题；本发明以热粘合加固的方式制备碳纤维/热塑纤维混合毡，保留碳纤维的原长，降低其受到的损伤，且所得混合毡的厚度大大降低；利用本发明的混合毡能够制备得到力学性能优异的碳纤维增强热塑性树脂基复合材料。本发明提供的碳纤维增强热塑性树脂基复合材料中碳纤维和树脂的界面结合性好，力学性能优异。

摘要： 本发明的目的在于提供一种碳纤维增强复合材料用环氧树脂组合物、及使用了该树脂组合物的优异的预浸料、树脂片、碳纤维增强复合材料，所述碳纤维增强复合材料用环氧树脂组合物在用作碳纤维增强复合材料的环氧树脂组合物时，能够提供作为其固化物显示高耐热性、尺寸稳定性以及高韧性、刚性的碳纤维增强复合材料。本发明的碳纤维复合材料用环氧树脂组合物以下述通式(1)所表示的环氧树脂和固化剂为必要成分，(式中，(a)(b)的比率为(a)/(b)＝l～3，G表示缩水甘油基，n为重复数且为0～5)。

摘要： 本发明涉及一种碳纤维增强复合材料树脂基体、碳纤维增强复合材料及其制备方法、乒乓球拍底板，属于碳纤维增强复合材料技术领域。本发明的碳纤维增强复合材料树脂基体，由以下重量份数的原料配制而成：环氧树脂95～105份，内次甲基四氢苯酐70～80份，二甲基苯胺4～6份。本发明的碳纤维增强复合材料树脂基体，原料简单，且具有高的比强度、比模量、尺寸稳定性、优异的耐腐蚀性能、耐磨性、电绝缘性等，在乒乓球拍底板材料制作中具有好的应用前景。

摘要： 本发明提供在低温下或高温吸湿下等严格的使用环境下的机械强度优异、作为结构材料适合的碳纤维增强复合材料、用于获得该复合材料的环氧树脂组合物、以及使用该环氧树脂组合物得到的预浸料。本发明的碳纤维增强复合材料用环氧树脂组合物的特征在于，为至少含有以下构成要素[A]、[B]的环氧树脂组合物，相对于配合的环氧树脂总量100质量％，含有20～80质量％[A]、和10～50重量％[B]。[A]：具有式(1)表示的结构的环氧树脂；[B]：具有2个以上4元环以上的环结构、并且具有1个与环结构直接相连的胺型缩水甘油基或醚型缩水甘油基的环氧树脂。

摘要： 碳纤维增强树脂复合材料用的碳纤维复合原材料(10)具备由连续碳纤维(12)形成的碳纤维原材料(14)、和形成于连续碳纤维(12)的表面的碳纳米壁(16)。

摘要： 本发明涉及增强树脂复合材料技术领域，提供了一种碳纤维/热塑纤维混合毡及其制备方法以及一种碳纤维增强热塑性树脂基复合材料。本发明使用非织造技术制备混合毡，通过预开松、混合、二次开松、梳理的步骤将碳纤维和热塑纤维均匀混合，交叉铺网后通过热粘合加固使热塑纤维熔融并快速与碳纤维复合，改善了热塑性树脂在碳纤维中浸渍难的问题；本发明以热粘合加固的方式制备碳纤维/热塑纤维混合毡，保留碳纤维的原长，降低其受到的损伤，且所得混合毡的厚度大大降低；利用本发明的混合毡能够制备得到力学性能优异的碳纤维增强热塑性树脂基复合材料。本发明提供的碳纤维增强热塑性树脂基复合材料中碳纤维和树脂的界面结合性好，力学性能优异。