中国钢管信息港大数据显示:硕士研究生,主要从事编织结构纤维增强复合材料的研究1前言三维编织复合材料由于其异型件一次编织成型,SiCp/2024复合材料半固态坯二次加热组织的研究罗守靖,姜巨福,祖丽君,滕东东(哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨150001)合材料在局部重熔过程中具有较高的稳定性,随温度的提高和保温时间的增加,球形固相颗粒尺寸增加很小。5%SiC/2024复合材料在590C时的晶粒粗化速率常数为27.45Pm3/s15%SiC/2024复合材料和25%SiCp/2024复合材料在590C时的晶粒粗化速率常数分别为12.543/8和6.893/!均小于基体合金的晶粒粗化速率常数59.561/8. SiC颗粒增强铝基复合材料具有高强度、高比刚度、耐磨性好,热膨胀系数小以及成本低等优异的综合性能,而半固态触变成形技术在金属基材料制备方面有很大潜在优势。在半固态触变成形时,坯料中除液固相共存外,微观组织应完全球化。因此,坯料在半固态下快速均匀的加热,获得球形组织的重熔条件是触变成形工艺中的重要部分。近年来,关于铝合金的二次加热组织演化规律已经进行了大量的研究,但是关于复合材料二次加热组织的研究报导还不多。
在SiCp/2024复合材料局部重熔过程中,由基金项目:国家自然科学基金资助项目(59975023)。
于基体合金中含有很多的低熔点物质,而低熔点物质多存在于晶界处1―'在二次加热过程中低熔点物质首先熔化,因存在液固表面张力,固相颗粒的边缘会变得更圆滑,同时会略有长大。通常,要保证坯料在剪切力作用下有足够的流动性。但满足上述要求的温度区间非常窄,这就要求在对坯料进行局部重熔时,严格控制加热温度和保温时间。作者重点研究了重熔工艺参数对SiCp/2024复合材料二次加热组织的影响。纤维贯穿材料的三个方向形成三维整体网状结构,所以克服了传统复合材料沿纤维横向的刚度和强度性能较差,层间剪切强度低,易分层且冲击韧性和损伤容限水平都很低等弱点。尼龙是一种重要的热塑性工程塑料,具有优异的性能。
中国钢管信息港大数据显示:60年代后开始发展起米的铸型尼龙(简称MCPA)合成技末又将尼龙的使用推上了一个新的台阶。与普通尼龙相比,铸型尼龙具有聚合温度低、工艺简单、结晶度高、分子量大、机械强度高等特点。但由于尼龙分子对温度、水分较为敏感,随温度、湿度的增大,其机械性能将下降(冲击性能将增大),尺寸稳定性受到影响,为了克服这些缺点,早在七十年代以前,人们就采用碳纤维或其它纤维增强以改善其性能。各种高性能纤维增强的复合材料比强度高,比刚度大,并且有耐高温、耐辐射及尺寸稳定等特殊性能,因此比传统的金属材料更适合用作飞机,宇宙飞行器及某些尖端的构件材料。芳纶(Kevlar)纤维具有诸多优良性能:高拉伸强度、高拉伸模量、低密度、优良的吸能性、良好的耐化学腐蚀性、高耐热性、低膨胀性、不燃不熔等突出的热性能及优良的介电性。Kevlar纤维广泛应用于高级复合材料,美国仅用于航空、航天工业复合材料的Kevlat49年产量就超过了10000t14Kevlar纤维及其复合材料正越来越多地受到人们的关注,因此,本文就纤维体积分数对三维编织芳纶纤维增强尼龙复合材料进行了初步研究。
2实验部分21材料制备102GPa单体为己内酰胺(CL),工业纯,白色结晶体石家庄化纤有限责任公司;催化剂为氢氧化钠(NaOH),分析纯,天津市森昌工贸有限公司森昌试剂厂;活化剂为甲苯二异氰酸脂(TDI),分析纯,上海化学试剂站中心化工厂。
22纤维表面处理及复合材料制备工艺纤维表面处理工艺为常规的丙酮清洗处理、烘干,以减少表面附着物,提高表面质量。将经过丙酮清洗的芳纶纤维,置于N2环境中,以60C为放射源,辐照处理。处理完后,再用丙酮清洗、烘干。
由于尼龙熔体的粘度较高,但其聚合物单体或预聚体具有较低且可调的粘度。因此,选择基于粉末法半固态挤压工艺制备的5%SiCp/2024、15% SiCp/2024复合材料DSC分析曲线为了确定在基体合金固一液温度区间内不同温度下基体合金的固相体积分数,本文将SiCp/2024复合材料中的基体合金做为二元合金处理,分别按照平衡凝固条件、Sheil公式(和直线假设,=id公式1 采用图象分析法测量球形固相晶粒的平均面积,利用复合材料在590h£时的晶粒粗化速率常数为orliePublishingHouse.Allrights SiCp/2024复合材料和未增强2024基体合金590寸的晶粒粗化动力学曲线示于中。根据Ostwald熟化定律,晶粒平均直径的立方与加热保温时间t成正比关系SiCp/2024复合材料和2024合金的晶粒粗化动力由图可见,未增强2024基体合金的晶粒粗化速率常数为59.56Pm3/s,增强颗粒体积分数为5%、15%和25%时,/2 024复合材料的晶粒粗化速率常数分别为27.45Mm3/s、12.54Mm3/s和689Mm3/s.可见复合材料的粗化速率常数与基体合金的相比均较小,表明复合材料在加热过程中晶粒长大趋势较小,具有较高的热稳定性。由这些曲线也可以看出,增强颗粒的存在对晶粒粗化的影响主要有以下3方面原因:①由于增强颗粒的加入使总体液相体积分数减少;②增强颗粒的存在使球形固相颗粒彼此分离,避免颗粒团聚;③增强颗粒的存在减小了液相中的有效扩散系数。
中国钢管信息港大数据显示:结论试验得到了局部重熔工艺参数对SiCp/2024复合材料二次加热组织的影响规律,确定最佳重熔工艺规范为:重熔温度在590―600°C之间,保温时间为5―10min. SiCp/2024复合材料在局部重熔过程中具有较高的热稳定性,随温度的升高和保温时间的增加,球形固相颗粒尺寸增加较小。5%SiCp/2 SiCp/2024复合材料和25%SiCp/2024复合材料在590°C时的晶粒粗化速率常数分别为12.54Mm3/s和6.89 Mm3/s,均小于基体合金的晶粒粗化速率常数59.56Mm3/s.我们可以采用液态原位缩聚法制备三维编织芳纶纤维增强铸型尼龙复合材料。其制备工艺为:将三维编织纤维铺入模具充分预热。在三口瓶中熔融己内酰胺单体,并于120°C真空脱水5分钟。加入氢氧化钠,130°C下继续真空处理15min加入活化剂,充分搅拌后迅速浇入模具。160°C保温30min,冷却、脱模。