本文關(guān)鍵詞：適用于超低溫環(huán)境的環(huán)氧基復合材料設(shè)計與力學性能表征

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【摘要】：低溫技術(shù)充斥著我們社會中的方方面面,不僅和我們的生活息息相關(guān),更是在尖端科技領(lǐng)域有著舉足輕重的作用。許多國家乃至世界的重要工程項目中都涉及到低溫技術(shù)的研究與應(yīng)用,如航空、航天、能源、交通運輸及醫(yī)學等。碳纖維增強樹脂基復合材料以其高比強度、高比模量的特點,逐漸成為了航天飛行器的關(guān)鍵材料,在減輕結(jié)構(gòu)重量、提高結(jié)構(gòu)效率等方面優(yōu)勢顯著。但是在液氫液氧等超低溫環(huán)境下,碳纖維增強樹脂基復合材料整體結(jié)構(gòu)受到環(huán)境的嚴峻考驗,由于其材料結(jié)構(gòu)及性能與傳統(tǒng)材料相差甚遠,加之增強材料碳纖維與樹脂基體熱膨脹系數(shù)的差異,因此進行超低溫下的復合材料力學性能評價顯得極其重要。本文首先通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計,選取低粘度氰酸酯樹脂改性TDE-85環(huán)氧樹脂,制備出了適用于超低溫環(huán)境下的環(huán)氧樹脂基復合材料體系。經(jīng)過樹脂的浸潤性能試驗和界面微脫粘試驗驗證,表明改性環(huán)氧樹脂的表面張力與動態(tài)接觸角均優(yōu)于純環(huán)氧樹脂,與碳纖維能夠形成良好的浸潤,復合材料的界面性能優(yōu)異。其次,利用濕法纏繞成型工藝制備出了改性環(huán)氧樹脂基復合材料單向板,并依據(jù)相關(guān)測試標準制備了低溫力學性能測試試樣。分別進行了-196℃、-150℃、-90℃及室溫25℃下的力學性能測試,獲得了該復合材料體系的低溫力學性能數(shù)據(jù),為該復合材料體系在超低溫環(huán)境下的應(yīng)用提供了設(shè)計的依據(jù)。最后,采用SEM方法表征了環(huán)氧基復合材料經(jīng)歷不同溫度測試后的微觀結(jié)構(gòu)。結(jié)合低溫力學性能實驗數(shù)據(jù)、樹脂的分子結(jié)構(gòu),以及樹脂基體材料與碳纖維增強材料間的熱膨脹性能差異,揭示了復合材料低溫力學性能的演化規(guī)律,為復合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能預報及其可靠應(yīng)用提供依據(jù)。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB332

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本文編號：1206048