空间飞行器应用的石墨热塑性复合材料

本文评价了 AS-4石墨预浸带与聚醚醚酮(PEEK)或聚苯硫醚(PPS)制成的石墨复合材料,及双向混编 AS-4石墨 PEEK 织物制成的石墨复合材料用于宇宙飞船的要求。复合材料的特性包括动态分析、力学性能(如抗弯强度和横向抗拉强度)、逸气与可冷凝挥发物的比值、160°F(71℃)时吸水的平衡性、阻尼性能以及在-250～+250°F(-157～+121℃)间50次热循环对微裂纹的影响。用扫描电子显微镜(SEM)研究了纤维/树脂的均匀性、纤维的定向性以及纤维/树脂的界面粘结。扫描电子显微镜的分析结果表明,与聚苯硫醚复合材料相比,聚醚醚酮复合材料具有较好的力学性能,这是因为 PEEK 复合材料有较好的界面粘结。PEEK 和PPS 复合材料总的质量损失<0.10%,收集到的挥发可冷凝物<0.01%,这两种复合材料适合用于空间飞行器。与目前的环氧复合材料相比,热塑性复合材料平衡湿度的增量较小,PEEK 和 PPS 分别为0.15%和0.20%,而环氧树脂为2.32%。与环氧复合材料相比,热塑性复合材料的阻尼性较高。人们发现阻尼取决于基体、纤维的定向、和纤维/树脂的粘结。测量由双向混编石墨 PEEK 织物制成的层压板的物理和机械性能表明,超皱纹织物有希望成为普通预浸带,可作为替换的材料。最终,板式预浸带和铺复织物的加工性能在制造加工高质量复杂结构方面会得到证实。