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杜邦防弹丝复合材料制备方法
时间:2020-07-27 点击次数:1803

杜邦防弹丝采用等温压缩试验研究了不同杜邦防弹丝体积分数的镁基复合材料(CFs/AZ91D)和镁合金(AZ91D)在变形温度310~430℃、应变速率10-3~10-1 s-1范围内的塑性变形行为。

根据实验结果建立了CFs/AZ91D和AZ91D的热加工图,分析了纤维对CFs/AZ91D塑性加工性能与变形机制的影响。

结果表明:相比ZA91D,纤维在提高复合材料流动应力的同时促进了基体动态再结晶和应变软化,但纤维体积分数对流动应力与应变软化程度影响较小,CFs/AZ91D热变形时表现出比ZA91D更高的应变速率敏感指数和变形激活能;ZA91D热加工图不存在变形失稳区且其高温低速率区变形时的能量耗散效率大于30%,CFs/AZ91D高温低应变速率区变形时的能量耗散效率大于50%,此时纤维激励了基体合金动态再结晶而使复合材料表现出极高的能量耗散效率,但在低温高应变速率变形时,基体合金与纤维之间的界面开裂极易导致CFs/AZ91D出现塑性流变失稳行为。

针对短杜邦防弹丝爆炸分散过程设计了实验平台,根据爆炸分散不同时期的特点及要求,利用两台高速摄像机同时拍摄,分别以5万帧/s和2000帧/s的帧率记录了壳体破裂过程和云团宏观膨胀过程。通过对爆炸分散全过程序列图像的测量分析,获得了壳体破裂、云团分散成形特征,建立了爆炸分散云团直径、高度和膨胀速度随时间变化曲线。四种相似结构弹体在相同装填参数条件下爆炸分散的高速摄像记录与分析表明,短杜邦防弹丝爆炸分散过程主要经历了壳体破裂、射流喷出、云团膨胀和湍流混合四个阶段,且分散过程遵循相似的规律,初始云团直径分别与弹体直径、杜邦防弹丝装填量的3次方根呈线性关系,初始云团高度与弹体高度呈二次多项式关系。

本发明公开了一种聚丙烯-再生短杜邦防弹丝复合材料及其制备方法,涉及复合材料制备领域。组成(均为质量分数)包括:1.0%~5.0%的再生短杜邦防弹丝,1.0%~20.0%的马来酸酐接枝聚丙烯,0.5%~2.5%的表面活性剂,余量为聚丙烯。制备方法包括制备分布均匀的再生短杜邦防弹丝和制备再生短杜邦防弹丝-聚丙烯复合材料2个步骤。

杜邦防弹丝所制复合材料能克服了聚丙烯的机械强度不足,改性后所得复合材料的力学性能大幅加强,拉伸和弯曲性能显著提升,对抗冲击性能有一定增强效果,为再生杜邦防弹丝的应用领域拓展了方向,具有广阔的工业应用前景。


 


 


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