Cf-改性環(huán)氧復(fù)合材料低溫界面性能及液氧相容性研究.pdf

1、未來(lái)航天器的發(fā)展主要以低成本、高運(yùn)載能力為目標(biāo),例如,低成本航天器(ELV)、比如單級(jí)入軌(SSTO)、可重復(fù)使用飛行器(RLV)等。要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)首先要解決的是結(jié)構(gòu)減重問(wèn)題,而液氧貯箱是飛行器主要的結(jié)構(gòu)部件之一,也是減重的關(guān)鍵部件。碳纖維復(fù)合材料(CFRP)屬于各向異性材料,具有抗疲勞性優(yōu)良、破壞后無(wú)二次損傷的特點(diǎn),從誕生起便在航空航天領(lǐng)域獲得飛速的發(fā)展。因此發(fā)展復(fù)合材料液氧貯箱是航天器實(shí)現(xiàn)減重目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文對(duì)復(fù)合材料在液氧

2、(183℃)低溫條件下的界面性能、層間斷裂韌性、液氧相容性進(jìn)行研究,希望能為復(fù)合材料液氧貯箱在低溫下的使用性能和可靠性提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。
　　通過(guò)對(duì)樹(shù)脂體系與碳纖維動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)試,研究結(jié)果表明樹(shù)脂膠液能夠較好地潤(rùn)濕纖維,形成良好的界面粘結(jié),并且固化反應(yīng)過(guò)程中,在120℃溫度保持1h對(duì)纖維和樹(shù)脂的潤(rùn)濕起到了很好的促進(jìn)作用。
　　采用微滴脫粘法對(duì)復(fù)合材料界面強(qiáng)度進(jìn)行表征,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在低溫條件下界面強(qiáng)度(IFSS)會(huì)有明顯的提

3、高。利用Scheer-Nairn脫粘模型的剪滯方程計(jì)算了微滴脫粘的能量釋放率(Gdc),結(jié)果證明IFSS的提高以及熱應(yīng)力都可以導(dǎo)致Gdc的提高。通過(guò)對(duì)三元體系碳纖維復(fù)合材料II型層間斷裂能量釋放率(GIIc)的測(cè)試發(fā)現(xiàn),低溫條件下GIIc有明顯的提高,通過(guò)對(duì)比Gdc與樹(shù)脂的沖擊強(qiáng)度認(rèn)為深冷下GIIc的提高主要是由于界面強(qiáng)度的提高帶來(lái)的更高的破壞能。
　　復(fù)合材料液氧沖擊敏感性測(cè)試結(jié)果顯示單次以及重復(fù)2次沖擊結(jié)果液氧敏感系數(shù)(IRS