真空热循环条件下T700/3234复合材料的损伤效应

论文摘要

为了揭示航天器结构部件在空间环境作用下的损伤效应,本文在10-3Pa下,-140℃140℃温度区间内对T700/3234复合材料进行真空热循环实验,并研究了真空热循环前后,复合材料的力学性能、质量损失率、热膨胀系数等性能的变化规律,并通过AFM、SEM、FTIR-ATR、DMA等测试手段对真空热循环前后的复合材料的表面形貌、断口形貌、微观结构和储能模量等进行了分析和表征。研究结果表明,随着真空热循环次数的增加,复合材料的质损率先升高,经48次真空热循环后上升幅度降低,并且变化趋于平缓。分析表明复合材料的质量损失是材料所吸附的水分及制备材料时残留的微量有机溶剂在真空的环境下逐渐挥发所导致的。随真空热循环次数的增加,90°拉伸强度首先降低,48次热循环后开始升高,95次热循环后趋于平缓;弯曲强度及弯曲模量均先升高,经14次循环后开始下降,在约100次循环后趋于平缓;层剪强度首先降低,14次真空循环后开始升高,48次真空热循环后趋于平缓。通过AFM、DMA和FTIR-ATR分析表明,48次真空热循环使树脂基体的交联密度增加,同时使复合材料内部出现界面脱粘。198次之后,界面脱粘区域逐渐趋于饱和。T700/3234复合材料的纵向ΔL/L随温度的降低单调上升,经真空热循环之后,随温度降低,ΔL/L先下降后单调上升。真空热循环对复合材料横向热膨胀行为没有明显影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 空间环境对航天器的影响
• 1.3 碳/环氧复合材料的特性及其在航空航天领域的发展现状
• 1.4 真空热循环试验的国内外研究近况
• 1.4.1 真空热循环试验简介
• 1.4.2 国内真空热循环实验研究现状
• 1.4.3 国外真空热循环实验研究现状
• 1.4.4 航天热试验技术的发展趋势
• 1.5 本文研究的内容
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验方法及主要设备
• 2.2.1 空间真空热循环模拟
• 2.2.2 力学性能
• 2.2.3 试样断口扫描电子显微镜观察
• 2.2.4 质量损失
• 2.2.5 傅里叶红外衰减全反射光谱分析（FTIR-ATR）
• 2.2.6 原子力显微镜分析
• 2.2.7 动态力学热分析（DMA）
• 2.2.8 热膨胀系数测定
• 第3章 真空热循环对 T700/3234 复合材料质损率和力学性能的影响
• 3.1 质量损失
• 3.2 力学性能
• 3.2.1 90°拉伸性能
• 3.2.2 弯曲性能
• 3.2.3 层剪性能
• 第4章 真空热循环对 T700
• 4.1 表面形貌
• 4.2 动态力学性能
• 4.2.1 储能模量E'
• 4.2.2 损耗因子 tanδ
• 第5章 真空热循环对T700/3234 复合材料热膨胀行为的影响
• 5.1 纵向热膨胀行为
• 5.2 横向热膨胀系数
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文