鎢酸鋯對CFRP熱膨脹性能的影響.pdf

1、碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料作為一種先進(jìn)的結(jié)構(gòu)材料，在航空航天等高新技術(shù)領(lǐng)域中得到了廣泛的開發(fā)與應(yīng)用。但由于CFRP復(fù)合材料中的基體固化后存在線膨脹系數(shù)大、質(zhì)脆等缺點(diǎn)，使得基體與增強(qiáng)體的熱膨脹系數(shù)相差較大，從而使復(fù)合材料的尺寸穩(wěn)定性差，但是在航空航天領(lǐng)域有很多構(gòu)件是在較寬的溫度范圍內(nèi)工作，要求構(gòu)件具有一定的熱穩(wěn)定性。
　　材料微膨脹性能對提高航空航天結(jié)構(gòu)和電子設(shè)備等的熱幾何穩(wěn)定性有重要意義。自從發(fā)現(xiàn)具有負(fù)膨脹效應(yīng)的材料以后，通過在基

2、體中加入具有負(fù)膨脹效應(yīng)的填料來降低基體的熱膨脹系數(shù)以實(shí)現(xiàn)微膨脹性能越來越受到重視。鎢酸鋯(ZrW2O8)是一種在0.3～1050K溫度范圍內(nèi)都具有很強(qiáng)的各向同性負(fù)熱膨脹效應(yīng)的材料，其負(fù)熱膨脹系數(shù)為-8.7×10-6K-1。將ZrW2O8作為添加相與正膨脹材料復(fù)合成微膨脹材料已成為一個研究熱點(diǎn)。
　　本文利用高純度ZrW2O8顆粒作為填料改性TDE-85環(huán)氧樹脂，測試了不同含量下ZrW2O8/TDE-85的線膨脹系數(shù)和主要力學(xué)性能。

3、試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著ZrW2O8含量的增加，澆注體的線收縮率和熱膨脹系數(shù)不斷下降，當(dāng)降至一定值后趨于穩(wěn)定。當(dāng)ω(ZrW2O8):ω(TDE-85)=12:100時，澆注體材料的線收縮率和熱膨脹系數(shù)趨于平緩，其值分別降低為0.15％和13.54×10-6℃-1。與未添加鎢酸鋯的TDE-85環(huán)氧樹脂澆注體相比，澆注體試件的線收縮率和熱膨脹系數(shù)分別降低了89.51%和63.13%。隨著ZrW2O8含量的逐漸增加，澆注體材料的彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度則

4、在增加到一定數(shù)值后開始下降。當(dāng)ω(ZrW2O8):ω(TDE-85)=12:100時，澆注體材料的彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大值，其值分別增加至81.46MPa和132.76MPa。與未添加鎢酸鋯的TDE-85環(huán)氧樹脂澆注體相比，澆注體試件的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度分別提高了31.28%和22.54%。
　　將配比為ω(ZrW2O8):ω(TDE-85)=12:100時的樹脂液作為基體制備CFRP單向板復(fù)合材料，測試其熱膨脹系數(shù)、彎曲強(qiáng)度