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1、综述·碳’一碳复合材料研究的现状和进展韩杰才赫晓东杜善义哈尔滨工业大学复合材料所哈尔滨!∀#。。∃文摘本文综述了碳碳复合材料的加工工艺、力学性能与军事应用,包括碳碳复合材料织物结构设计与编织、致密化技术、力学性能研究、航空航天领域,。的应用等内容并展望了其发展方向,8%&∋()∗+(,−+.)/++∋∋0123++−∗10+∗4.+)5/)3∗1++∗163040(∗)7∗..40+∗(0/1/+//∋(+∗)+)+:++,1+<1∋()<+(<)++∋1∗1)∗1/5993.00;6046026026&06025,,.)+5/)3
2、∋6+1∋050+∗(0/1(++−10=<+3++−∗10+∗4.+)5/)3∗1++∗160(∋∗..40+∗(0/11>>0∗+)/∋.∗++50+46,−+6+:+4/.3+1(.)/∋.++(!∀∗4∋/./01(+6/<(〔!’,,,,,关键词碳碳复合材料#?≅加工工艺力学性能编织致密化多向织物!Φ。前言「〕能,,∀#年代以来碳纤维技术的出现为将Δ碳碳复合材料织物结构石墨材料发展成为一种真正实用的结构材99复合材料的热性能、力学性能及料提供了条件。∃#年代,在美国空军材料实物理性能均可通过正确设计织物结构参数,,Γ、验室%Α
3、ΒΧ支持下一种新的材料碳碳得到控制这些参数包括纤维取向纤维体‘。、、、〔〕它具有优异的比强度复合材料试制成功积分数排列间距织物密度纤维密实程度和比弹性模量。今天碳碳复合材料已广泛以及纤维的种类。应用于军事工业和民用工业的各个领域。Δ>!织物结构设计碳碳复合材料的真正实用化得益于多初期用于复合材料结构增强的是两向。,、、向编织技术的出现和发展∃#年代未期出ΗΙ碳布其特征由纤维束尺寸间距纤现了用于树脂基和碳基复合材料制造的编维体积分数、纤维密实程度以及编织图案来,、、,,织技术并成功地完成了圆轮空心圆柱平表征缎纹织物纤维弯曲小纤维强度发挥二
4、Δ〕,,。锥体结构的编织自此通过正确选取和系数高后来为改善其二维平面内材料的性设计增强织物以满足复杂结构的需要成为能,。又发展了三向碳布织物复合材料的可可能。今天碳碳复合材料增强体可以有二设计性使得可以通过调整纤维的取向来满、、、七、。,向三向五向向十一向等多种形式特足结构承载要求而多维编织技术的发展又,。别是Ε#年代多维整体编织技术的出现使为其结构的实现提供了条件最简单的多维,得极大地发挥碳碳复合材料潜力成为可结构是三向正交增强ΦΙ结构其纤维束本期刊登该文前半部分。力学性能研究及应用部分将在下期刊出。宇航材料工艺!ϑϑΚ年第Κ期,,在直
5、角坐标系的三个方向上垂直编织而成截头圆锥体也可通过类似的方式设计首先,直纤维束可保证纤维发挥其最大结构承载使轴向纤维取向与圆锥角相同轴向纤维束。,、、,能力在ΦΙ正交结构中Λ7?三个方向从小端到大端逐渐变粗从而保证整个织物,、、上的纤维含Λ7?。Μ数可以不同方向上结构纤维束间距和织物密度不变利用上述,,含Μ数相等的结构称为平衡结构反之称这些织物结构进行设计和加工可以生产形巨‘〕。ΦΙ正,,为非平衡结构对交结构由已知状复杂的汽轮机叶片等织物结构的设计使纤维密度、Μ数和密实程度可计算各种结构得该汽轮机叶片能够满足不同的载荷需。ΦΙ‘。的特征参数如假
6、定平衡正交结构纤维要Ρ〕,>束为正方形截面则织物体积分数最大可达ΔΔ多向织物的加工,Ν∀Ο其余Δ∀Ο为纤维束相互交接留下的多向织物结构的加工主要有软编、硬,,、,、间隙事实上由于纤维束不会完全成规则编软硬混编三种包括干纱编织织物穿,,正方形纤维束也不会完全密实排列实际刺、预浸纤维杆组排,纤维缠绕以及多维整。织物的体积分数不会超过Ν∀Ο体编织等。其中软编为最常用的一种制造,。为了获得更加各向同性的织物结构对99复合材料的方法ΦΙ正交结构的编织Γ,最基本的ΦΙ正交结构进行适当的修改可过程为ΡΔΣ空间定位让Λ和7向纤维以互、、,五向七向和十一向增强
7、织物结?得到四向不交接的方式水平排列向最初用薄管将。ΠΙΦΙ,构工结构是在正交结构的基础上沿Λ或7平面层内相邻纤维隔开当完成一定二、7,Λ一7,。平面增加两个增强方向使得其在尺寸的坯材后薄管再由纤维束替换在ΦΙ“。,、、?面内士Κ∀方向上具有新的增强效果为了正交织物结构编织时Λ7三个方向的纤,。/Π强化ΦΙ正交结构增强平面间材料的性能维分布和织物的精细度可变Τ∗Υ&设计,,Γ?可增加对角线增强方向这样由三个正交了一种标准ΦΙ正交织物向纤维束直径方向和四个对角向组成了ΝΙ结构。同样,!>ΔΝ33,中心间距Δ>∀Κ33。后来织物结构由三个正交向和四
8、个对角面增强向可组成的,复杂化使得圆柱织机迅速发展通过控制另一种ΝΙ结构,这两种ΝΙ结构如果去掉环向、径向和轴向纤维束达到连续精编,编ΦΙ纽Ν习,其最
