两种不同铝内衬碳纤维缠绕复合材料气瓶受力状况的对比分析
《复合材料工艺与设备》课程介绍
《复合材料工艺与设备》课程介绍 一、课程简介 《复合材料工艺与设备》是复合材料与工程专业复合材料方向的一门主要的专业课，其主要任务是使学生掌握复合材料研究与生产中的各种成型工艺方法、成型工艺原理、复合材料工艺配方设计等方面的系统知识。通过本科程学习，要求学生掌握复合材料的基本性质、原材料的选用、各种典型成型工艺的主要工艺过程与复合原理，并了解这些工艺的主要成型设备。掌握各成型工艺制品的主要性质及其在实际生活中的应用。该课程的学习对本专业其他专业课的学习具有重要的关联作用。 课程的主要教学内容包括： 1、热固性树脂基复合材料的生产工艺与设备要求学生掌握手糊成型、夹层结构成型、模压成型等各种热固性树脂基复合材料成型工艺的原材料选择、工艺特点、成型工艺原理和过程。了解这些成型工艺的发展概况和成型设备。 2、热塑性树脂基复合材料的生产工艺与设备要求学生掌握树脂基体的成型性能、聚合物熔体的流变行为、聚合物的结晶和定向。掌握挤出成型、注射成型及片状模塑料冲压成型等热塑性树脂基复合材料的成型工艺的工艺原理、工艺过程。了解热塑性树脂基复合材料的发展，成型工艺的发展概况和成型设备。 3、无机非金属基复合材料成型工艺及设备掌握短纤维增强水泥的制造工艺、水泥对玻璃纤维的微观侵蚀机理等。了解纤维增强水泥基复合材料的发展概况和纤维水泥的增强机理。了解石膏基和陶瓷基复合材料的发展概况、成型工艺与成型设备。 4、金属基复合材料成型工艺及设备了解金属基复合材料的发展概况和复合工艺。 本课程的实验教学内容共有共有两个实验项目，包括不饱和聚酯树脂粘度的测定和手糊玻璃钢板。 通过本课的教学，掌握树脂基复合材料典型成型工艺如手糊成型工艺、夹层结构成型、模压成型、层压、缠绕、拉挤成型、注射成型等工艺的原材料选用、主要工艺过程与复合原理，了解这些成型工艺的发展概况和成型设备。掌握纤维增强水泥基复合材料的分类、特点、缺陷及应用，短纤维增强水泥的制造工艺、
复合材料压缩天然气车用气瓶
复合材料压缩天然气车用气瓶 复合材料压缩天然气车用气瓶 1、项目背景 1.1 CNG气瓶介绍 压缩天然气（CNG－pressed Natural Gas） 作为汽车动力源已有几十年历史。作为CNG储存容器的气瓶是CNG动力的关键部。 1.1.1CNG气瓶使用要求 CNG气瓶的使用条在CNG容器的标准中都有明确规定：CNG气瓶使用寿命不超过20年；CNG气瓶的工作压力：车用气瓶为 20MPa，站用瓶为25MPa。设计安全系数为2.25～3.0。其设计的使用温度为15℃。由于环境温度的变化，当温度升高时，允许其工作压力达到125%；气体压力循环的最大数目为750～1000次/年。汽车运行时的外部环境温度可在-40℃～+82℃之间变化，容器内所包含的气体温度不超过57℃。 按NGV的要求，压缩天然气的杂质和其它有害气体含量的规定为：H2S和硫化物的分压最大为344.5Pa，或者H2S的含量小于20Ppm，不合有甲醇；水蒸气含量为：在车辆工作的特定的地理位
置，压缩天然气的气体压力下，燃料罐内无水蒸气冷凝发生。美国消防协会规定，在站用瓶的储气条下，水蒸气含量为16mg/m3（15℃，15MPa），并规定CO2的分压为0.048MPa。 1.1.2 CNG气瓶的资质认证 CNG气瓶的资质认证试验用于证明气瓶的设计在其使用寿命范围内是否是安全的。对于每个新设计的气瓶要求进行内容广泛的试验过程和试验项目；但是为了修正已有的气瓶设计，则可采用简化的试验运行。资质认证试验的具体试验项目如下：（1）水爆试验：该项试验主要用于验证各类容器的设计是否基本正确，对于钢质气瓶，试验其安全系数的大小是否与设计的一致；对于纤维复合材料增强的各类气瓶，还将验证其增强复合材料的应力比。 （2）室温循环试验：该项试验主要用于证实CNG容器或内衬满足其使用寿命要求而不发生泄漏，同时也为了证实气瓶是否具有安全破坏的特征，即在破裂前发生泄漏。 （3）环境循环试验：该项试验主要用于检验CNG容器或内衬是否可以承受在使用条下可能遇到的各种流体如酸、碱等溶液的侵害；酸性溶液对玻璃纤维和芳纶纤维增强的复合材料性能具有明显的影响，其它液体也会侵蚀增强纤维和树脂基体；压力循环将会促进基体树脂的裂纹张开：从而有助于流体溶入复合材料层
最新碳纤维湿法缠绕环氧制备复合材料
书山有路勤为径；学海无涯苦作舟 最新碳纤维湿法缠绕环氧制备复合材料 由于具有高强度、高模量、低密度等优点，碳纤维成为当前最重 要的高性能纤维。碳纤维复合材料已广泛应用在航空航天、海洋、汽车、 体育器材等领域。在西方发达国家，当前最佳的固体火箭发动机壳体几乎 全部采用碳纤维复合材料；2006年2月正式下水的美国“短剑” (M80Stiletto)高速隐形快艇，由于使用了全碳纤维复合材料船身，比传 统的钢铁外壳更结实，更轻巧。“短剑”全重不超过500t，速度可达 50km/h。最近西安航天复合材料研究所，以TDE-85树脂和AFG-90树脂为 主体树脂，混合芳香胺为固化剂，研究了一种适合于碳纤维复合材料湿法 缠绕成型的树脂配方。据专家介绍，该树脂的黏度低、适用期长，其浇铸 体具有优异的力学性能，用其制备的T-700碳纤维缠绕复合材料界面粘接 好，NOL环层间剪切强度达到66.8MPa，拉伸强度达到2.44GPa。据悉试验所用主要原材料有：TDE-85环氧树脂、环氧值0.85；AFG-90环氧树脂、 环氧值0.85～0.90，6360、660环氧活性稀释剂，均由蓝星新材料无锡树 脂厂提供；DDM(二氨基二苯甲烷)，化学纯，上海三爱思试剂有限公司； E-300(硫代甲基甲苯二胺)，美国乙基公司；T-700碳纤维，日本东丽公司。 专家介绍了浇铸体的制备：将环氧树脂、稀释剂、固化剂按照TDE- 85：AFG-90：6360：660：固化剂=100：40：15：7.5：62的配比混合均匀，浇铸到标准模具中，在烘箱中按照90℃/2h+130℃/3h+160℃/3h的条件固 化，升温速率是1℃/s。随后是复合材料的制备其中单向板制备：树脂胶 液配好，在模具上缠绕300mm乘以300mm乘以2mm单向平板，然后固化(固化条件与相应树脂浇铸体同)，切割至规定的尺寸、NOL环制备：将配 好的胶液倒人浸胶槽，恒定张力2.5N，在DSC-1型缠绕机进行NOL环缠绕 专注下一代成长，为了孩子
【CN209893104U】一种塑料内胆碳纤维全缠绕储氢气瓶【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920254462.4 (22)申请日 2019.02.28 (73)专利权人 上海华敬氢能科技有限公司 地址 201800 上海市嘉定区翔江公路3333 号6幢J2018室上海华敬 (72)发明人 王秋霞 魏蔚 雷磊 奚天洋 刘志伟 陈甲楠 何春辉 (74)专利代理机构 南京苏科专利代理有限责任 公司 32102 代理人 陈虹霞 黄春松 (51)Int.Cl. F17C 1/06(2006.01) F17C 13/00(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称 一种塑料内胆碳纤维全缠绕储氢气瓶 (57)摘要 本实用新型公开了一种塑料内胆碳纤维全 缠绕储氢气瓶，包括：金属瓶口、塑料内胆和金属 盖板，在金属盖板上开设有上下贯通的螺纹通 孔，在金属盖板边缘设置有向下弯折的竖向折 边；金属瓶口与塑料内胆一体吹塑成型，在塑料 内胆顶部设置有向内凹进的环状容纳槽，在金属 瓶口的内侧壁上设置有能与瓶口阀匹配连接的 内螺纹，在金属瓶口的外侧壁上设置有与螺纹通 孔匹配连接的外螺纹，金属盖板密封旋紧于金属 瓶口上时，竖向折边卡嵌于环状容纳槽中；在金 属盖板和塑料内胆上由内向外依次包裹设置有 碳纤维层、玻璃纤维保护层。该储氢气瓶安装方 便、 密封性能好。权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 209893104 U 2020.01.03 C N 209893104 U
权 利 要 求 书1/1页CN 209893104 U 1.一种塑料内胆碳纤维全缠绕储氢气瓶，包括：金属瓶口和塑料内胆，其特征在于：还包括金属盖板，在金属盖板上开设有上下贯通的螺纹通孔，在金属盖板边缘设置有向下弯折的竖向折边；金属瓶口与塑料内胆一体吹塑成型，在塑料内胆顶部设置有向内凹进的环状容纳槽，在金属瓶口的内侧壁上设置有能与瓶口阀匹配连接的内螺纹，在金属瓶口的外侧壁上设置有与螺纹通孔匹配连接的外螺纹，金属盖板密封旋紧于金属瓶口上时，竖向折边卡嵌于环状容纳槽中；在金属盖板和塑料内胆上由内向外依次包裹设置有碳纤维层、玻璃纤维保护层。 2.根据权利要求1所述的一种塑料内胆碳纤维全缠绕储氢气瓶，其特征在于：在金属盖板顶部设置有向内凹进的安装孔。 3.根据权利要求1所述的一种塑料内胆碳纤维全缠绕储氢气瓶，其特征在于：金属瓶口底部向四周弯折延伸形成金属连接段，金属连接段的连接面为由波浪形曲线绕金属瓶口轴心线旋转一圈形成的旋转曲面，塑料内胆与金属连接段的连接面一体吹塑成型。 4.根据权利要求1、2或3所述的一种塑料内胆碳纤维全缠绕储氢气瓶，其特征在于：在金属盖板与金属瓶口之间设置有第一密封圈。 5.根据权利要求4所述的一种塑料内胆碳纤维全缠绕储氢气瓶，其特征在于：在竖向折边内侧与环状容纳槽之间设置有第二密封圈。 6.根据权利要求5所述的一种塑料内胆碳纤维全缠绕储氢气瓶，其特征在于：第一密封圈和第二密封圈均为O型密封圈。 2
碳纤维及其复合材料的发展及应用_上官倩芡
第37卷第3期上海师范大学学报(自然科学版)Vol.37,N o.3 2008年6月J ou rnal of ShanghaiNor m alUn i versity(Natural S ci en ces)2008,J un 碳纤维及其复合材料的发展及应用 上官倩芡,蔡泖华 (上海师范大学机械与电子工程学院,上海201418) 摘要:叙述了碳纤维的结构形态、分类以及在力学、物理、化学方面的性能,介绍了碳纤维增强复合材料的特性,着重阐述了碳纤维增强树脂基复合材料中基体的分类、选择和应用,指出了碳纤维及其复合材料进一步发展的趋势. 关键词:碳纤维;复合材料 中图分类号:O636文献标识码:A文章编号:1000-5137(2008)03-0275-05 碳纤维作为一种高性能纤维,具有高比强度、高比模量、耐高温、抗化学腐蚀、耐辐射、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能.此外,还具有纤维的柔曲性和可编性[1~3].碳纤维既可用作结构材料承载负荷,又可作为功能材料发挥作用.因此碳纤维及其复合材料近几年发展十分迅速.本文作者就碳纤维的特性、分类及其在复合材料领域的应用等内容进行介绍. 1碳纤维特性、结构及分类 碳纤维是纤维状的碳材料,由有机纤维原丝在1000e以上的高温下碳化形成,且含碳量在90%以上的高性能纤维材料.碳纤维主要具备以下特性:1密度小、质量轻,碳纤维的密度为1.5~2g/c m3,相当于钢密度的1/4、铝合金密度的1/2;o强度、弹性模量高,其强度比钢大4~5倍,弹性回复为100%;?热膨胀系数小,导热率随温度升高而下降,耐骤冷、急热,即使从几千摄氏度的高温突然降到常温也不会炸裂;?摩擦系数小,并具有润滑性;?导电性好,25e时高模量碳纤维的比电阻为775L8/c m,高强度碳纤维则为1500L8/c m;?耐高温和低温性好,在3000e非氧化气氛下不熔化、不软化,在液氮温度下依旧很柔软,也不脆化;?耐酸性好,对酸呈惰性,能耐浓盐酸、磷酸、硫酸等侵蚀[4~7].除此之外,碳纤维还具有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和使中子减速等特性. 碳纤维的结构取决于原丝结构和碳化工艺,但无论用哪种材料,碳纤维中碳原子平面总是沿纤维轴平行取向.用X-射线、电子衍射和电子显微镜研究发现,真实的碳纤维结构并不是理想的石墨点阵结构,而是属于乱层石墨结构[8],如图1所示.构成此结构的基元是六角形碳原子的层晶格,由层晶格组成层平面.在层平面内的碳原子以强的共价键相连,其键长为0.1421n m;在层平面之间则由弱的范德华力相连,层间距在0.3360~0.3440n m之间;层与层之间碳原子没有规则的固定位置,因而层片边缘参差不齐.处于石墨层片边缘的碳原子和层面内部结构完整的基础碳原子不同.层面内部的基础碳原子所受的引力是对称的,键能高,反应活性低;处于表面边缘处的碳原子受力不对称,具有不成对电子,活性 收稿日期:2008-01-04 基金项目:上海市教委科研基金项目(06D Z034). 作者简介:上官倩芡(1974-),女,上海师范大学机械与电子工程学院副教授.
碳纤维增强复合材料概述
碳纤维增强复合材料概述 摘要：本文对碳纤维增强复合材料进行了介绍，详细介绍了其优点和应用。并对碳纤维复合材料存在的问题提出建议。 关键字：碳纤维，复合材料，应用 Abstract: In this paper, the carbon fiber reinforced composite materials are introduced, its advantages and application was introduced in detail. And puts forward Suggestions on the problems existing in the carbon fiber composite materials. Key words: carbon fiber, composite materials, applications 1.碳纤维增强复合材料介绍 复合材料是将两种或两种以上不同品质的材料通过专门的成型工艺和制造方法复合而成的一种高性能新材料，按使用要求可分为结构复合材料和功能复合材料，到目前为止，主要的发展方向是结构复合材料，但现在也正在发展集结构和功能一体化的复合材料。通常将组成复合材料的材料或原材料称之为组分材料（constituent materials），它们可以是金属陶瓷或高聚物材料。对结构复合材料而言，组分材料包括基体和增强体，基体是复合材料中的连续相，其作用是将增强体固结在一起并在增强体之间传递载荷；增强体是复合材料中承载的主体，包括纤维、颗粒、晶须或片状物等的增强体，其中纤维可分为连续纤维、长纤维和短切纤维，按纤维材料又可分为金属纤维、陶瓷纤维和聚合物纤维，而目前用得最多的和最重要的是碳纤维[1]。 碳纤维是一种直径极细的连续细丝材料，直径范围在6～8 μm 内，是近几十年发展起来的一种新型材料。目前用在复合材料中的碳纤维主要有两大类：聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维，分别用聚丙烯腈原丝（称之为前驱体）、沥青原丝通过专门而又复杂的碳化工艺制备而得。通过碳化工艺，使纤维中的氢、
复合材料工艺与设备复习材料
复合材料工艺与设备 增强纤维（CF,GF）的生产工艺与设备（表面处理工艺与设备） 玻璃纤维在生产过程中辅助材料的作用：浸润剂的种类，作用 种类：增强型浸润剂和纺织型浸润剂； 作用：1、润滑-保护作用；2、粘结-集束作用； 3、防止玻璃纤维表面静电荷的积累；4、为玻璃纤维提供进一步加工和应用所需要的特性；5、使玻璃纤维获得与基材有良好的相容性及界面化学结合或化学吸附等性能 C纤维生产工艺中，惰性气体和张力的作用 惰性气体作用：①保护新生产的纤维不受氧化②作为传热介质③排除裂解产物（非C元素）。张力的作用：①使分子取向②使分子结构规整③产生轴向拉伸应力 增强纤维在表面处理工艺中的影响因素 玻璃纤维表面处理的影响因素：①处理剂的种类；②偶联剂的用量1~%；③处理方法（前处理法、后处理法、迁移法）；④烘焙温度与时间（偶联剂与GF的硅层结构的最佳结合程度）； ⑤偶联剂溶液的配制（PH值的调节，一般用5%的氨水）。 手糊成型工艺与设备 手糊工艺的特点：优点：1、守护成型不受产品尺寸和形状的限制，适宜尺寸大、批量小、形状复杂产品的生产；2、设备简单、投资少、设备折旧费低；3、工艺简单；4、易于满足产品设计要求，可以在产品不同部位任意增补增强材料；5、制品树脂含量高，耐腐蚀性好；缺点：1、生产效率低，劳动强度大，劳动卫生条件差；2、产品质量不易控制，性能稳定性不高；3、产品力学性能较低。 原材料选择原则：1、产品设计的性能要求；2、手糊成型工艺要求；3、价格便宜，材料容易取得。聚合物基体的选择原则：1、能在室温下凝胶、固化。并在固化过程中无低分子物得产生。2、能配制成粘度适当的胶液，适宜手糊成型的胶液粘度为。3、无毒或低毒；4、价格便宜。增强纤维的选择原则：以玻璃纤维为例，工艺特点：1、很好的疏松性；2、铺覆的变形性；3、纤维的均匀性。 先进手糊法的种类：喷射成型、热压釜、树脂传递模塑与反应注射模塑。 RTM（树脂传递模塑）基本工艺过程：将液态热固性树脂及固化剂，由计量设备分别从储桶
《碳纤维复合材料》阅读练习及答案
阅读文章，回答问题。 碳纤维复合材料 ①2018年11月6日，两年一度的珠海航展上，中俄合作研制的280座远程宽体客机CR929，以1：1的展示样机首次亮相国际航展。在这款最新一代的大型飞机上，复合材料的使用比例有望．．超过50%。同样，在去年5月5日首飞的C919大客机上，使用的复合材料占到飞机结构重量的12%。这里的复合材料，主要就是碳纤维复合材料。 ②碳纤维是火箭、卫星、导弹、战斗机和舰船等尖端武器装备必 不可少的战略基础材料。它不存在腐蚀生锈的问题。由于使用碳纤维材料可以大幅降低结构重量，因而可显著提高燃料效率。采用碳纤维与塑料制成的复合材料制造的卫星、火箭等宇宙飞行器，噪音小，质 量小，动力消耗少，可节约大量燃料。 ③碳纤维还是让大型民用飞机、汽车、高速列车等现代交通工具 实现“轻量化”的完美材料。航空应用中对碳纤维的需求正在不断增多，新一代大型民用客机空客A380和波音787使用了约为50%的碳纤维复合材料。这使飞机机体的结构重量减轻了20%，比同类飞机可节省20%的燃油，从而大幅降低了运行成本、减少二氧化碳排放。碳 纤维作为汽车材料，最大的优点是质量轻、强度大。它的重量仅相当 于钢材的20%到30%，硬度却是钢材的10倍以上。所以汽车制造采用碳纤维材料可以使汽车的轻量化取得突破性进展，并带来节省能源的社会效益。 ④随着航空航天、汽车轻量化、风电、轨道交通等行业领域对碳
纤维的需求爆发，碳纤维工业应用开始进入规模化生产。业内预测， 预计到2020年，全球碳纤维需求量将超过16万吨，到2025年，将超过33万吨。面对如此巨大而重要的市场，国内企业既要通过掌握 关键技术来实现碳纤维的稳定批量生产和大规模工程化应用，同时也要瞄准国产新一代碳纤维及其复合材料及早研发和布局，2016年2月15日，中国突破日本管制封锁研制出高性能碳纤维。2018年2月，中国完全自主研发出第一条百吨级T1000碳纤维生产线，这标志着我国已经牢牢站稳全球高端碳纤维市场的一席之地。 101．阅读选文第①段和第③段，回答问题。 （1）选文第①段加点词“有望”能删去？请说出理由。 （2）选文第③段画线句运用了哪些说明方法？有何作用？ 102．随着科学技术的发展，请你设想一下生活中将会有哪些碳纤维 复合材料的产品。 【答案】 101．（1）不能删去，“有望”是有希望的意思，说明“在这款最新 一代的大型飞机上，复合材料的使用比例”未来有希望超过“50%”，该词体现了说明文语言的准确性和科学性。 （2）列数字、作比较，具体准确地说明了碳纤维作为汽车材料，最 大的优点是质量轻、强度大。 102．碳纤维复合材料制成的羽毛球拍、登山器械等体育休闲用品； 汽车、地铁等交通工具；以及碳纤维复合材料制成的衣服、家具等日
碳纤维复合材料
碳纤维复合材料 碳纤维增强复合材料(Carbon Fibre-reinforced Polymer, 简称CFRP)是以碳纤维或碳纤维织物为增强体，以树脂、陶瓷、金属、水泥、碳质或橡胶等为基体所形成的复合材料，简称碳纤维复合材料。 碳复合材料的特性主要表现在力学性能、热物理性能和热烧蚀性能三个方面。 (1)密度低(1.7g/cm3左右)在承受高温的结构中，它是最轻的材料;高温的强度好，在2200oC时可保留室温强度;有较高的断裂韧性，抗疲劳性和抗蠕变性;而且拉伸强度和弹性模量高于一般的碳素材料，纤维取向明显影响材料的强度，在受力时其应力-应变曲线呈现"假塑性效应"即在施加载荷初期呈线性关系，后来变成双线性关系，卸载后再加载，曲线仍为线性并可达到原来的载荷水平。 (2)热膨胀系数小，比热容高，能储存大量的热能，导热率低，抗热冲击和热摩擦的性能优异。 (3)耐热烧蚀的性能好，热烧蚀性能是在热流作用下，由于热化学和机械过程中引起的固体材料表面损失的现象,通过表层材料的烧蚀带走大量的热量,可阻止热流入材料内部, C-C材料是一种升华-辐射型材料。 复合原理它以碳纤维或碳纤维织物为增强体，以碳或石墨化的树脂作为基体。 复合以后的这种材料在高温下的强度好，高温形态稳定，升华温度高，烧蚀凹陷性，平行于增强方向具有高强度和高刚性，能抗裂纹传播，可减震，抗辐射。 碳纤维增强尼龙的特色 碳纤维具有质轻、拉伸强度高、耐磨损、耐腐蚀、抗蠕变、导电、传热等特色，与玻璃纤维比较，模量高3?5倍，因而是一种取得高刚性和高强度尼龙资料的优秀增强资料。碳纤维复合资料可分为长（接连）纤维增强和短纤维增强两大类。纤维长度可从300~400m 到几个毫米不等。曩昔10年中，大家在改善不一样品种的碳纤维复合资料加工办法和功能方面投入了许多的研讨。从预浸树脂到模塑法加工，从短纤维掺混塑料注射加工到层压成型，在碳纤维复合资料及制品制造方面积累了许多成功的经历。当前普遍认为，长（接连）纤维有高强、高韧方面的优越性，短切纤维有加工性好的特色。因而，长碳纤维复合资料在加工上完善成型技术、短碳纤维复合资料进一步进步力学功能是碳纤维复合资料开展的方向。 依据碳纤维长度、外表处理方式及用量的不一样，还能够制备归纳功能优秀、导电功能各异的导电资料，如抗静电资料、电磁屏蔽资料、面状发热体资料、电极资料等。碳纤维增
铝胆全缠绕碳纤维储氢气瓶开发可行性分析
铝内胆全缠绕碳纤维储氢气瓶开发可行性分析 氢能作为二次能源以其资源丰富、燃烧值高、经济性好、可再生等优点被认为是21世纪最具发展潜力的清洁能源。铝内胆纤维全缠绕高压氢气瓶（以下简称铝胆缠绕氢气瓶）具有承压能力高、质量轻、耐腐蚀性强等优良性能，在氢能利用系统中具有广阔的应用前景。目前，氢能在轿车、客车、摩托车和商业船等交通工具上的应用已经成为焦点，对解决国际上所面临的“能源短缺”和“环境污染”这两大难题有重要意义。采用铝内胆全缠绕气瓶已成为学术界和工业界在高压储氢气瓶领域的主要研究方向。 一、铝胆全缠绕氢气瓶的市场可行性分析 自2009年以来，我国持续成为全球最大汽车产销国。为缓解汽车保有量持续攀升带来的能源及环境压力，我国政府出台相关政策大力发展清洁能源汽车。早在“十五”期间我国就开始了储氢气瓶的研究，而国家“十一五”863计划“技能与新能源汽车”重大项目研究方向又提出了“车载高压供氢系统研究开发”，这其中就规定了高压储氢气瓶的研究方向，即“铝内胆碳纤维全缠绕结构，工作压力35MPa”奠定了高压储氢气瓶的研究基础。 在全力支持发展新能源此车的同时，政府对清洁能源汽车发展还提出了明确的目标——到2020年，清洁能源汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆。作为国家重点发展的氢能汽车必将获得更快更好的发展，氢能汽车的发展势必带动车用高压储氢气瓶的快速发展。储氢气瓶的发展已有50多年的历史，表明这一产品一直备受关注，从钢瓶到复合气瓶的研制成功，实现了向产品结构合理、质量轻的巨大转变，储氢气瓶生产技术日益成熟。目前，国内众多气瓶生产厂家已着手开发或已经成功开发铝胆全缠绕氢气瓶，力图加快清洁能源产品开发，抢占市场竞争制高点。因此，研究开发车用铝胆缠绕储氢气瓶是非常必要的且具有良好的市场前景。 二、铝胆全缠绕氢气瓶的工艺技术可行性 ++++气瓶简介 铝胆全缠绕氢气瓶由内胆+碳纤维缠绕层组成。其主要生产工艺如下：
碳纤维复合材料在航空航天领域的应用
碳纤维复合材料在航空航天领域的应用林德春潘鼎高健陈尚开 （上海市复合材料学会）（东华大学）（连云港鹰游纺机集团公司） 碳纤维是纤维状的碳素材料，含碳量在90%以上。具有十分优异的力学性能，与其它高性能纤维相比具有最高比强度和最高比模量。特别是在2000℃以上高温惰性环境中，是唯一强度不下降的物质。此外，其还兼具其他多种得天独厚的优良性能：低密度、高升华热、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、高震动衰减性、低热膨胀系数、导电导热性、电磁屏蔽性,纺织加工性均优良等。因此，碳纤维复合材料也同样具有其它复合材料无法比拟的优良性能,被应用于军事及民用工业的各个领域，在航空航天领域的光辉业绩，尤为世人所瞩目。 可以明显看出，在航空航天领域碳纤维的用量有大幅度增加，2006年比2001年增长约40%，2008年增长约76%，2010年和2001年相比增长超过100%。 本文将介绍碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）在航空航天领域应用的新进展。 1 航空领域应用的新进展 T300 碳纤维/树脂基复合材料已经在飞行器上广泛作为结构材料使用，目前应用较多的 为拉伸强度达到5.5GPa，断裂应变高出T300 碳纤维的30％的高强度中模量碳纤维T800H 纤维。 （1）军品 碳纤维增强树脂基复合材料是生产武器装备的重要材料。在战斗机和直升机上，碳纤维复合材料应用于战机主结构、次结构件和战机特殊部位的特种功能部件。国外将碳纤维/环氧和碳纤维/双马复合材料应用在战机机身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位，起到了明显的减重作用，大大提高了抗疲劳、耐腐蚀等性能，数据显示采用复合材料结构的前机身段，可比金属结构减轻质量31.5%，减少零件61.5%，减少紧固件61.3%；复合材料垂直安定面可减轻质量32.24%。用军机战术技术性能的重要指标——结构重量系数来衡量，国外第四代军机的结构重量系数已达到27～28%。未来以F-22为目标的背景机复合材料用量比例需求为35%左右，其中碳纤维复合材料将成为主体材料。国外一些轻型飞机和无人驾驶飞机，已实现了结构的复合材料化。目前主要使用的是T300级和T700级小丝束碳纤维增强的复合材。 美国在歼击机和战斗机上大量使用复合材料：F-22的结构重量系数为27.8%，先进复合材料的用量已达到25%以上，军用直升机用量达到50%以上。八十年代初美国生产的单人
复合材料工艺与设备复习资料
《复合材料工艺与设备》简答与论述（▲为重点内容） 原材料、1生产工艺中，浸润剂分为哪几种类型？它们的作用是什么？）（1（概念题里有详解） ▲根据原丝的选择原则，生产常用的原丝种类有哪些？（聚）2（丙烯睛纤维，沥青纤维，粘胶纤维） 手糊成型工艺、2▲根据手糊成型的工艺特点，说明对增强纤维和基体树脂的）1（选择原则及常用制品和树脂的种类？ P12-14高级模具的基本要求？如何制备高级模具？P17-19）（2▲手糊成型工艺对外脱模剂的基本要求？并举例说明外脱）（3模剂的主要类型及应用特点? P20-21 ▲分析手糊成型工艺制品常见缺陷的原因如：表面发粘、气）（4泡、流胶、胶衣层起皱、分层、固化不完全等。 P29-31 、喷射、热压釜工艺、3喷射成型有哪几种形式？ P32）（1喷射成型中垂流与浸渍不良原因是什么？如何防治？ P35（2）热压釜主要结构及装置有哪些？ P41）3（▲与其他工艺相比，有哪些特点？ P49（4）分别是反应注射模塑、增强型反应注射模、工艺？（何为、）5（． 塑、结构反应注射模塑） P51-54
夹层结构工艺 4、夹层结构的特点及应用。 P56-57 1（）聚氨酯泡沫塑料夹芯材料的生产原理。 P66-68（2）金属蜂窝夹芯材料的生产流程。 P61（3）蜂窝夹层结构生产中常见问题和解决方法。 P64 4）（泡沫夹层结构通常有哪几种制造方法。 P66 5）（模压成型工艺、5▲树脂糊包括哪些基本组分？ P83）（1中内脱模剂种类有哪些？作用机理如何？ P91）（2▲常用增稠剂的化学增稠机理如何？ P86）（3▲中低收缩添加剂的作用机理如何？P87（4） 6、层压成型工艺 （1）层压板的主要类型？ P135 （2）▲胶布生产的工艺参数？质量指标？以及相互关系？ P136-139 （3）▲在层压板热压曲线中，各个阶段的作用和目的？ P148（4）如何解决层压板生产中出现的板材翘曲的问题？ P151（5）卷管工艺原理及过程如何？ P156 7、缠绕成型工艺 （1）缠绕成型工艺分为哪几类型？ P159 （2）▲切点法分析缠绕规律的主要内容？ P169 （3）▲纤维缠绕规律的实质是什么？何谓测地线缠绕、线性和发线性缠绕？(概念题型里有详解) （4）▲分析说明缠绕张力制度的内容及缠绕张力对制品性能的
国内复合材料气瓶发展及气瓶标准概况
产品?应用 国内复合材料气瓶发展及气瓶标准概况 张 洁 (哈尔滨玻璃钢研究院,哈尔滨150036) 摘 要 本文通过对国内众多复合材料气瓶生产厂家的不同类型产品的介绍,简述了目前国内这一行业的发展情况;同时对几种主要类型气瓶的标准进行了概述。 关键词 气瓶;复合材料;标准 Development and Specification Summary of Composite G as Cylinder in China ZH ANGJie (Harbin FRP Institute,Harbin150036) ABSTRACT This paper summarizes domestic industry development at present and the specification of several main type gas cylinder by introduction to various type products manu factured by many gas cylinder production factories in China. KEY WORDS G as cylinder;C om posites;specification 1 前 言 在经济高速发展的现代社会中,气瓶制造业被认为属于朝阳工业范畴。气体应用技术在发达国家已经达到很高的水平,全世界已有130种气体要用气瓶充装,中国也达到了80余种。据统计,国民生产总值每增加1%,气瓶需求量就增加1.5%,而国际市场每年大约以5%的速度增长。全世界年需求气瓶量可达到500万支,产值约40亿美元。这其中一部分自然也包括了新兴的以“轻质高强”为特点的复合材料气瓶。据悉,全世界有300万只复合材料气瓶在运行。 自上世纪后半叶以来,复合材料气瓶在西方国家得到飞快的发展。以C NG气瓶的研制和开发方面为例,美国的Lincol公司、SCI公司、和Hydospin公司都走在世界前列。改革开放后的中国自然也应当有所作为,国内许多公司企业、科研院所以及高等院校也纷纷加入到这个行列中来,经过数年努力,他们都拿出了自己的产品或研究成果。下面就简述国内有关单位复合材料气瓶发展的概况。 2 国内复合材料气瓶研发概况 2.1 北京天海工业有限公司 北京天海工业有限公司自称是“全球钢质无缝气瓶最大制造企业”。该公司能设计、生产种类繁多的气瓶,今已有七条生产线,年产100万只气瓶。其中一条就是从美国引进的纤维缠绕气瓶及呼吸气瓶生产线。该公司生产车用压缩天然气、机动车用液化石油气钢瓶和缠绕气瓶。钢质缠绕气瓶已取得美国NG V2-2000标准设计和制造许可证。现在市面出租车上所用的C NG(压缩天然气)气瓶,多是“天海”的产品,即所谓“C NG-2型”气瓶,也就是钢质内胆外加环向纤维缠绕形式的气瓶。纤维采用的是玻璃纤维,基体用环氧树脂。 2.2 重庆益峰高压容器有限公司 重庆益峰公司是由原兵工企业“重庆益民机械厂”控股的合资企业,现已成为上海华盛企业(集团)有限公司旗下的子公司。“益峰”在复合材料C NG 气瓶方面也是将产品定位在钢质内胆外缠绕增强纤维的气瓶位置上,也是“C NG-2”类型。但是,这类气瓶还难以减低重量,于是,将目光放在“铝内胆”缠绕气瓶上。有关人士说:“今后益峰公司会利用华盛集团在齐齐哈尔市的铝内胆生产基地,结合自身的技术优势,发展出适应市场高端用户需求的铝胆缠绕气瓶,但由于受价格因素的制约(铝内胆气瓶的价格要高出钢内胆气瓶好几倍),批量投放市场尚需一定时间。”这种铝内胆外加纤维缠绕的气瓶类型属于所谓“C NG-3型”复合材料气瓶。 2.3 西安天洁航天科技有限公司 西安天洁航天科技有限公司是原七机部43所 第3期38 纤维复合材料N o13 2007年9月FIBER COMPOSITES Sep1,2007
车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶 - 编制说明
团体标准 车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶 定期检验与评定 （征求意见稿） 编制说明 《车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶定期检验与评定》 起草小组 二O一九年十二月
一、任务来源 根据“车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶定期检验与评定团体标准立项公告”（粤特协[2019]17号），《车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶定期检验与评定》列入广东省特种设备行业协会团体标准制定计划，由广东省特种设备检测研究院、中国特种设备检测研究院、北京天海工业有限公司、佛山环境与能源研究院、南通中集能源装备有限公司、华南理工大学等单位共同制定该标准。 二、编制背景、目的和意义 能源作为新世纪发展的动力，是制约世界经济发展的重要因素。然而地球上的化石能源是有限的，在现阶段能源紧缺、环境保护形势严峻的全球背景下，氢能作为一种十分重要的可持续、清洁型能源而越来越被重视和推广，是调整能源消费结构，带动相关传统产业向新兴产业转型升级的重要组成部分。十九大报告要求加快生态文明体制改革，建设美丽中国，并首次把“必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念”写入报告。“绿水青山就是金山银山”，重心在和谐，核心在绿色发展、循环发展和低碳发展，通过现代化的绿色产业体系实现国民经济的绿色化。氢能的开发使用不仅仅是一种绿色发展理念，更是涉及生产方式、生活方式、思维方式和价值观念的一场绿色革命，功在当代、利在千秋。 氢能运用中最重要的一个环节是氢的储运，我国早在“十五”期间就已经开始展开对储氢气瓶的研究，而在国家“十一五”863计划“节能与新能源汽车”重大研究方向中又提出了“车载高压供氢系统研究开发”的课题，其中规定了高压储氢容器的研究方向，即“铝内
碳纤维及其复合材料的发展和应用(精)
·开发与创新· Development and Applications of Carbon Fiber and Its Composites GAO Bo ,XU Zi-Li (Wuhan Textile University ,Wuhan Hubei 430073,China Abstract:This paper introduces performance and features of carbon fiber,briefly overviews the history,including both foreign and domestic.And analyses the properties and applications of carbon fiber composite material,emphasizes the related performance that carbon fiber adds to the metal matrix composites and points out its research prospects.Key words:carbon fiber ;composite ;metal matrix 0引言 碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维,是由有机母体纤维(聚丙烯睛、粘胶丝或沥青等采用高温分解法在1000~3000℃高温的惰性气体下碳化制成的。它是一种力学性能优异的新材料,比重不到钢的1/4,能像铜那样导电,比不锈钢还耐腐蚀,而其复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa 以上,是钢的7~9倍,抗拉弹性模量为23000~43000Mpa ,也高于钢。碳纤维按其原料可分为三类:聚丙烯腈基(PAN 碳纤维、石油沥青基碳纤维和人造丝碳纤维三类。其中聚丙烯腈基碳纤维用途最广,需求也最大[1]。 1碳纤维的发展史 1.1国外碳纤维的发展历史 20世纪50年代美国开始研究粘胶基碳纤维,1959 年生产出了粘胶基纤维Thormel-25,这是最早的碳纤维产品。同一年,日本发明了用聚丙烯腈基(PAN 原丝
复合材料气瓶充放气过程仿真与验证
复合材料气瓶充放气过程仿真与验证 王恺陈二锋2,张翼2,王道连2,伍继浩1 (1.中国科学院理化技术研究所，北京100190;2.北京宇航系统工程研究所，北京100076) 摘要:本文阐述了复合材料气瓶充放气过程的热力学基础，利用系统仿真软件A M E S i m，构建了基 于实际物理过程的复合材料气瓶充放气仿真模型，并对充放气过程中的内、外侧换热及瓶壁间导热 进行了数值模拟，分析了复合材料气瓶充放气过程中的压力、温度特性。通过与复合材料气瓶充放 气试验数据的对比分析，验证了本文所提出的实际充放气仿真模型的有效性，并且对于不同介质、不同充放气工况具有良好的适用性。 关键词:复合材料气瓶;充放气;仿真;试验 中图分类号:TH49;TG435;TB115 文献标志码:A 文章编号= 1001 -4837 (2016) 12 -0001 -06 doi：10. 3969/j. issn. 1001 -4837. 2016. 12. 001 Simulation and Experimental Validation on Charge/Discharge of Composite Cylinders WANG Kai12,CHEN Er -feng2,ZHANG Yi2,WANG Dao -lian2,WU Ji -hao1 (1. Technical Institute of Physics and Chemistry,CAS,Beijing 100190 ,China;2.Beijing Institute of As-tronautical Systems Engineering,Beijing 100076 ,China) Abstract：The thermodynamic basis of charging and discharging process of composite cylinders was de-scribed.Based on the system simulation software AMESim,the convective and conduction heat transfer models of the inner wall and the outer wall during the charge and discharge process of composite cylinder were constructed.Based on the models,the pressure and temperature characteristics were studied numeri-cally.By comparing the results of the simulation and the experimental data of charge and discharge of composite cylinder,the modelsr effectiveness was validated.Results indicate that the models can adapt to different media and charge or discharge modes. Key words ：composite cylinder；charge/discharge;simulation；experiment 〇引言 气瓶作为运载火箭动力系统重要的贮气装 置，其充放气过程的温升、温降特性将影响系统的 增压性能及气瓶性能[1。尤其是对于复合材料 气瓶，复合材料对温度敏感性较高，且选用树脂材料作为粘合剂时温度过高容易导致复合材料层剥 离，影响复合材料气瓶的承载能力。复合材料气 瓶的充放气过程是一个典型的变质量系统热力学 问题，其影响因素很多，如气瓶的几何参数、充放 气介质、充放气速率、气源温度以及传热系数等等 影响因素。因此，需要进一步研究对于确定的复 合材料气瓶，如何通过控制充放气速率、 气源温度
碳纤维复合材料
碳纤维复合材料 编辑本段概况 在复合材料大家族中，纤维增强材料一直是人们关注的焦点。自玻璃纤维与有机树脂复合的玻璃钢问世以来，碳纤维、陶瓷纤维以及硼纤维增强的复合材料相继研制成功，性能不断得到改进，使其复合材料领域呈现出一派勃勃生机。下面让我们来了解一下别具特色的碳纤维复合材料。 编辑本段结构 碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小，因此有很高的比强度。 碳纤维是由含碳量较高，在热处理过程中不熔融的人造化学纤维，经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。 碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为23000~43000Mpa亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比钢高。 编辑本段用途 碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势。 碳纤维是50年代初应火箭、宇航及航空等尖端科学技术的需要而产生的，现在还广泛应用于体育器械、纺织、化工机械及医学领域。
车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶(标准状态：现行)
I C S23.020.30 J74 中华人民共和国国家标准 G B/T35544 2017 车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶 F u l l y-w r a p p e d c a r b o n f i b e r r e i n f o r c e d c y l i n d e r sw i t ha na l u m i n u ml i n e r f o r t h e o n-b o a r d s t o r a g e o f c o m p r e s s e dh y d r o g e na s a f u e l f o r l a n d v e h i c l e s 2017-12-29发布2018-07-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
目 次 前言Ⅲ 1 范围1 2 规范性引用文件1 3 术语和定义及符号2 4 型式二 参数二分类和型号3 5 技术要求5 6 试验方法和合格指标8 7 检验规则21 8 标记二包装二运输和储存25 9 产品合格证和批量检验质量证明书25 附录A (资料性附录) 铝内胆最大允许缺陷尺寸确定方法27 附录B (规范性附录) 温度驱动安全泄压装置和阀门型式试验方法与合格指标28 参考文献39
前言 本标准按照G B/T1.1 2009给出的规则起草三 请注意本文件的某些内容可能涉及专利三本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任三 本标准由全国气瓶标准化技术委员会(S A C/T C31)提出并归口三 本标准起草单位:浙江大学二大连市锅炉压力容器检验研究院二中国特种设备检测研究院二沈阳斯林达安科新技术有限公司二北京天海工业有限公司二北京科泰克科技有限责任公司二中材科技(成都)有限公司二中国标准化研究院二北京海德利森科技有限公司二上海市特种设备监督检验技术研究院二张家港富瑞氢能装备有限公司三 本标准主要起草人:郑津洋二胡军二黄强华二黄改二姜将二孙冬生二张保国二杨明高二王赓二花争立二韩冰二刘岩二韩武林二孙黎二葛安泉三