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弹箭等飞行器大面积舱体服役时处于短时高热流密度、强气流冲刷的气动热-力耦合环境中,而现有用于舱体热防护的耐烧蚀树脂基复合材料抗高速气流冲刷性能不佳。本文以提高耐烧蚀树脂基复合材料抗冲刷性能为目标,以热熔型硼酚醛树脂(BPR)为基体,以有机-无机混杂纤维为增强体,采用层合铺覆、缝合、三维编织等方式制备预制件,并采用VIMP-模压工艺制备混杂纤维树脂基复合材料(HFRP),考察复合材料的力学性能、耐烧蚀性能和抗冲刷性能,主要内容包括:(1)分析了热熔型BPR的粘度、固化特性和热稳定性,确定其在VIMP工艺中的注胶温度为90oC,优选其固化制度为120°C/3h+150°C/2h+180°C/2h+220°C/2h,其固化物的热分解温度比传统酚醛树脂高120~170oC。(2)考察了层合铺覆预制件增强BPR复合材料的力学性能和耐烧蚀性能。结果表明,300oC热处理后,酚醛纤维/硼酚醛(P/BPR)复合材料中纤维热解炭化占主导作用,力学性能略有下降;而石英纤维/硼酚醛(Q/BPR)复合材料中基体交联结构进一步完善占主导作用,力学性能上升。550oC热处理后,BPR基体剧烈热解,试样中有机组份完全炭化,P/BPR和Q/BPR力学性能均大幅下降,两者中P/BPR降幅较大。对于酚醛和石英纤维混杂比为3:1、1:1、1:3的层间HFRP,当混杂比为1:1时,完全炭化的HFRP试样因协同作用表现出最佳的层间剪切强度。层间混杂P-Q/BPR复合材料完全炭化后的层间剪切强度较层内混杂P-Q/BPR复合材料提升了23%,氧-乙炔焰质量烧蚀率降低了8%,发动机尾焰质量烧蚀率降低了4%,表明层间混杂P-Q/BPR复合材料具有更好的层间剪切强度、耐烧蚀性能和抗冲刷性能。原因是层间混杂P-Q/BPR的酚醛纤维在烧蚀过程中形成的热解炭物质会填充于石英纤维高温熔融后的织物方格中,熔融产物的网格状结构能够有效支撑相邻酚醛纤维热解的块状炭产物,而层内混杂P-Q/BPR纤维段状结构由于熔融产物的粘附性差,易断裂和热解分散,故烧蚀后层间混杂复合材料的炭层结构较层内混杂的炭层结构更为致密与稳定。(3)考察了缝合对纤维斜纹布增强BPR复合材料性能的影响。结果表明,PBO纤维缝线与BPR基体界面结合差,石英纤维相对较优,更宜作为缝合纱线。石英纤维缝合层间混杂P-Q/BPR复合材料完全炭化后的层间剪切强度比未缝合复合材料提升了13%;石英纤维缝合层间混杂P-Q/BPR复合材料的发动机尾焰质量烧蚀率为3.46 g·s-1,比未缝合层间混杂P-Q/BPR和层内混杂P-Q/BPR复合材料分别降低了8%和11%,表明缝合技术可有效地增强耐烧蚀HFRP的抗冲刷性能。(4)考察了三维编织对纤维增强BPR复合材料性能的影响。结果表明,由于酚醛纤维与BPR界面结合较好,三维编织P/BPR复合材料原始试样及炭化试样的剪切强度较二维层合P/BPR均有所提升。但采用VIMP-模压法制备三维编织Q/BPR与混杂三维编织P-Q/BPR试样时易出现贫胶问题,极大削弱了材料的力学性能;混杂三维编织复合材料发动机尾焰测试的质量烧蚀率为3.94 g·s-1,其耐烧蚀性能、抗冲刷性能以及隔热性能均低于层合HFRP和缝合HFRP的相关性能,可能的原因为成型复合材料时的贫胶问题导致试样的孔隙率增大。