针对焦炉自动测温的需求,设计一种可搭载于测温机器人上的双滚桶式炉盖提升机构。双滚筒通过同时缠绕两条柔性提升带带动电磁铁实现对铁质炉盖的抓取与释放。以不锈钢材质的提升带为例分析其与滚筒连接处的受力特性,并对其与滚筒形成的组合体进行模态分析,预测提升机构的失效形式可能为根部撕裂。使用不锈钢和碳纤维两种提升带进行提升试验,前者进行七千个提升循环之后在与滚筒连接处撕裂,后者在五万个提升循环之后表面起毛,编织结构松散。为进一步提高碳纤维材质提升带的使用寿命,使用水性聚氨酯对碳纤维作表面包覆处理,利用扫描电镜观测处理前后的碳纤维编织带结构。最后经过试验表明,双滚桶式提升机构使用经过水性聚氨酯包覆处理的碳纤维布,配合电磁铁可实现对铁质炉盖十万次以上的提升动作。

为满足车载深冷高压储氢气瓶对复合材料层的层间性能要求,使用短纤维插层的方法改善树脂基碳纤维复合材料拉伸性能,并通过添加不同种类与含量的短纤维探究短纤维增强拉伸性能机理。试验证明,纤维直径较小的玻璃纤维能够通过桥联作用使碳纤维复合材料拉伸性能有较大提升。

采用石墨和碳纤维作为导电相材料制备了导电混凝土,研究了导电相材料的掺量和掺入方式、水胶比、养护龄期以及施加电压对导电混凝土导电性能的影响。结果表明:单掺时,随着石墨或碳纤维掺量的增加,试件的电阻率降低,导电性能提高;复掺石墨与碳纤维试件的电阻率比单掺石墨或碳纤维的试件更低,导电性能更好,最佳复掺比例为石墨6%+碳纤维1.0%;试件的电阻率随着水胶比、施加电压的增加而减小,随着养护龄期的增加而增大;与单掺组试件相比,复掺组试件的电阻率受水胶比、施加电压和养护龄期的影响相对较小。

采用振动搅拌技术,选取碳纤维为导电相制备用于杆塔基础接地的导电混凝土,并对碳纤维导电混凝土的振动搅拌工艺参数、配合比和接地性能进行了试验研究。结果表明:采用振动搅拌技术制备碳纤维导电混凝土的最优工艺参数组合为:干拌时间10 s、湿拌时间70 s、加碳纤维搅拌时间60 s;最优配合比为:碳纤维掺量0.3%、水灰比0.46、单位用水量200 kg、砂率36%;此工艺参数和配合比下,导电混凝土的28 d抗压强度为46.3 MPa,抗折强度为5.7 MPa,28 d电阻率为2.09Ω·m,导电性能优良,满足输电线路杆塔基础接地的性能要求。

研究了分散剂的种类(HPMC、MC、HEC)和掺量(0、0.2%、0.4%)对碳纤维水泥砂浆(CFRM)力学性能和压敏性的影响。结果表明:当分散剂掺量为0.2%时,掺HPMC和MC的CFRM试件抗压、抗折强度均高于基准组,其中,HPMC对力学性能的提升效果最好;各组试件的电阻变化率均随着应力的增大而减小,其中,HPMC掺量为0.2%的试件灵敏度最高。综合考虑,采用0.2%的HPMC时,CFRM的力学性能和压敏性达到最佳。

论述了改性聚四氟乙烯材料的特点以及在水压传动中的应用优势。结合水压元件用材原则和聚四氟乙烯材料的自身磨损特性,合理地选择改性原料,使其更好地应用于水压传动中。

针对某高机动雷达轻量化研制要求,设计了以碳纤维为主体框架材料、使用工程泡沫作为芯材的液压油箱,并利用内隔板加强散热,相对于不锈钢油箱整体减重63%以上。根据该雷达液压系统间歇工作的特点,对系统温升及碳纤维油箱的散热情况进行了理论计算、仿真分析及试验验证,结果表明该碳纤维油箱散热性能满足使用要求。

介绍了一种自适应调整微开模位置的碳纤维复合材料液压机,该液压机是天锻压力机有限公司根据用户的工艺要求而专门设计、制造的,主要适用于HP-RTM、HP-CRTM电池盒盖的复合材料模压工艺,也可适用于SMC、BMC等热固性复合材料的模压工艺,广泛使用于卡车高顶等零部件、建筑材料和卫浴洁具等行业中。

采用有限元法分别建立碳纤维束微观结构模型和2.5D碳纤维织物增强碳基复合材料单胞结构模型,计算稳态热边界条件下的碳纤维束等效热导率和碳基复合材料等效热导率,研究碳纤维直径和单丝间距对碳纤维束轴向、径向热导率及碳基复合材料沿厚度方向热导率的影响。结果表明,基体碳的热导率介于碳纤维的径向热导率和轴向热导率之间;纤维束横截面积一定时,随碳纤维直径增大,纤维束轴向热导率升高,径向热导率降低,碳基复合材料沿厚度方向热导率降低;随单丝间距增加,纤维束轴向热导率降低,径向热导率升高,碳基复合材料沿厚度方向热导率升高。

介绍了碳纤维材料的性能以及碳纤维编织填料的成型工艺、性能试验结果;列举了碳纤维密封填料的应用实例。