国产高模量碳纤维制备蜂窝夹层结构件的性能评价

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1、制造技术研究航天制造技术国产高模量碳纤维制备蜂窝夹层结构件的性能评价李莺歌张玉生宫顼陈维强黎昱张建峰（北京卫星制造厂，北京100094）摘要：采用国产BHM3和进口M40、M40J高模量碳纤维分别与环氧4211和改性氰酸酯BS-4树脂制备复合材料层合板，再与铝蜂窝芯组合制成蜂窝夹层结构件。对比检测两类结构件的平面拉伸和弯曲性能，以及其内置金属接头的承载能力，并通过碳纤维表观形貌和碳纤维增强树脂基复合材料的界面性能对测试结果进行分析验证。结果表明，与同种树脂基体复合，国产BHM3碳纤维制备蜂窝夹层结构件的性能已显著优于进口M40碳纤维，

2、部分性能已接近或优于进口M40J碳纤维；相比较于环氧4211树脂基体，改性氰酸酯BS-4树脂更有利于提高国产BHM3碳纤维复合材料的力学性能。关键词：高模量碳纤维；复合材料；蜂窝夹层结构；力学性能PerformanceEvaluationofHoneycombSandwichStructuralPartsManufacturedbyDomesticHigh-modulusCarbonFiberLiYinggeZhangYushengGongXuChenWeiqiangLiYuZhangJianfeng(BeijingSpacecraf

3、ts,Beijing100190)Abstract：Thispaperfocusedontheperformanceevaluationofhoneycombsandwichstructuresamples,whichweremanufacturedbycarbonfiberreinforcedcompositelaminatesandaluminumhoneycombcore.ThedifferentlaminateswerepreparedbythehighmoduluscarbonfiberofBHM3,M40andM40Jan

4、dtheresinof4211(epoxyresin)andBS-4(cyanateesterresin).Theplanestretchingandbendingpropertiesofthehoneycombsandwichstructuralpartsusingthedifferentmatrixresinsaswellasthemaximalfailedloadoftheembeddedmetaltoolingintothestructurewerecompared.Furthermore,thecarbonfibermorp

5、hologyandinterfacialpropertiesofthestudiedcompositematerialswereinvestigatedtoexplaintheresearchresults.TheresultsshowthatthepropertiesofthehoneycombstructuralpartsusingBHM3carbonfiberareobviouslypriorofthatusingM40carbonfiberandarebasicallyclosetothatusingM40Jcarbonfib

6、erwhenthematrixisidentical.Additionally,thepropertiesofthehoneycombstructuralpartsusingBS-4resinarehigherthanthatusing4211resinwhenthereinforcedfiberissame.Keywords：high-moduluscarbonfiber；composite；honeycombsandwichstructure；mechanicalproperties1引言量碳纤维增强树脂基复合材料由于具有比强度和

7、比模量高、热膨胀系数低、结构尺寸稳定、抗疲劳和振蜂窝夹层结构件由于质量轻、比强度和比刚度高动阻尼性能良好等突出优点，成为航天领域不可替代[1][2，3]等显著优点，已在航空航天领域得到广泛应用。近的战略材料，已大量应用于航天器蜂窝夹层结构年来，随着深空探测、通信、导航等领域的快速发展，蒙皮的制造。针对进口碳纤维供应紧张，严重制约国航天器结构的减重和热稳定性等需求更为迫切。高模内航空航天等特殊领域的发展，国内已自主研制成功作者简介：李莺歌（1978-），高级工程师，材料工程专业；研究方向：星船复合材料成形工艺技术。收稿日期：2015-0

8、4-168制造技术研究航天制造技术国产BHM3高模量碳纤维，其力学性能和工艺性能已平面拉伸试样尺寸为60mm×60mm×21mm。弯曲基本稳定，急需开展国产高模量碳纤维制备典型航天试样尺寸为600mm×55mm×21mm