碳纖維／環(huán)氧復(fù)合材料由于性能優(yōu)越，在飛機(jī)上得到越來越多的應(yīng)用，預(yù)計將成為飛機(jī)的主要材料之一。

       材料的熱膨脹系數(shù)是材料應(yīng)用和產(chǎn)品設(shè)計的重要性能數(shù)據(jù)，在確定模具大小，保證制件尺寸、防止翹曲、變形和減少內(nèi)應(yīng)力等方面，都是必不可少的。碳纖維復(fù)合材料是由兩種膨脹系數(shù)不同的材料復(fù)合而成，其熱膨脹系數(shù)是隨復(fù)合材料的鋪層結(jié)構(gòu)和使用方向而變的一系列數(shù)值。由于碳纖維和樹脂的熱膨脹系數(shù)相差甚大，致使單向復(fù)合材料具有高度的各向異性，加上碳纖維的負(fù)膨脹行為，再經(jīng)鋪層復(fù)合，則其熱膨脹行為相當(dāng)復(fù)雜，可引起尺寸的復(fù)雜變化及翹曲變形，如果與金屬部件結(jié)合或在與總體工程裝配中，則問題就更加嚴(yán)重。

       碳纖維復(fù)合材料的特點(diǎn)之一，與其它復(fù)合材料一樣，即性能的可復(fù)合性，除力學(xué)性能可復(fù)合外，熱膨脹性能也可以按照制件的要求進(jìn)行復(fù)合。在復(fù)合材料膨脹系數(shù)與鋪層結(jié)構(gòu)及有關(guān)力學(xué)陛能等相關(guān)性研究的基礎(chǔ)上，提出復(fù)合材料膨脹系數(shù)復(fù)合的數(shù)學(xué)公式，用它計算各種鋪層的碳纖維復(fù)合材料各方向的膨脹系數(shù)，進(jìn)而進(jìn)行材料設(shè)計，并生產(chǎn)符合一定膨脹系數(shù)f包括零膨脹）的材料。零膨脹或近零膨脹碳纖維復(fù)合材料，在要求尺寸穩(wěn)定性高或要求熱應(yīng)力平衡的部件上已經(jīng)得到應(yīng)用，如飛機(jī)的活動翼面、光學(xué)儀器部件、人造衛(wèi)星本體，微波天線反射盤和太陽能電池基板等。

    碳纖維復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)的測定和復(fù)合計算，常見于報道，但由于各研究目的不同和研究條件所限，材料品種和質(zhì)量并不一樣，鋪層結(jié)構(gòu)也只有二、三種，因此這些數(shù)據(jù)不能為我國當(dāng)前碳纖維復(fù)合材料研究、生產(chǎn)及飛機(jī)設(shè)計直接應(yīng)用。為了更好地結(jié)合實際應(yīng)用，本課題采用當(dāng)前我國飛機(jī)上使用的碳纖維復(fù)合材料所用的樹脂、纖維和工藝，制成各典型鋪層的層壓板，精確測定各溫度下的各種不同鋪層結(jié)構(gòu)的不同方向的熱膨脹系數(shù)，為材料研究和飛機(jī)設(shè)計提供一整套可靠的實測數(shù)據(jù)。同時利用這套實測數(shù)據(jù)，對熱膨脹復(fù)合公式進(jìn)行驗算，評定其可應(yīng)用性的程度，以便使這些公式在材料研究、生產(chǎn)和飛機(jī)部件設(shè)計中得到應(yīng)用。

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