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【环氧板】的主要使用


绝大多数环氧板的键合类型以共价键或离子键为主。离子键和共价键是两类结合力极强的键合形式,这是环氧板材料高熔点、高硬度和高模量的主要原因。


金属材料中,位错的滑移是金属良好塑性的重要来源。然而,在环氧板材料中,的键合使得位错的运动极为困难。此外,环氧板晶体中原子的滑移还要满足电荷平衡(离子中)或键合的方向性(共价晶体中),这些因素使得环氧板中的滑移系数量十分有限。因此材料的损伤容限和韧性很低,塑性差,在断裂前往往只发生极小的塑性变形甚至不发生塑性文形,呈现脆断模式。


环氧板晶体往往是原子堆积紧密的立方或六方结构。同一种环氧板通常具有多种晶体结构,不同同素异构体间的力学性能和热物理性能可能存在较大差异。因此,环氧板在不同环境下(如温度、压强)的相变可能对材料产生重要影响。非晶态环氧板也称为玻璃,通常为硅酸盐。与非晶态聚合物相似,玻璃由熔融状态冷却时不结晶,原子呈长程无序状态。此外,一些由特殊工艺(如化学气相沉积、聚合物转化环氧板等)制备的Si;N ,SiCN等非氧化无环氧板也可以为非晶态,并可以在较高温度下保持非晶结构。


玻璃环氧板也称为微晶玻璃,是一类特殊的环氧板材料。通过对玻璃进行特殊的热处理工艺,严格控制材料的析晶过程,可以得到玻璃基体中弥散分布着微小晶粒(尺寸小于1 pm)的微观结构,其中结晶相的体积分数可达95% ~98%。玻璃环氧板具有优良的热机械性能、化学稳定性、绝缘性,且热膨胀系数在较大范围内可调,是一类重要的无机材料


在航空发动机上,以Si:C/SIC为主的CMC - siC材料主要用于热端部件,如喷官室、泻轮和叶片等.可提高工作温度的潜力350~500 C .结构减重达30%-709号发动机推重比航空发动机的关键热结构材料之- -。 CMC- SiC材料已在多种军用和民的中等载荷静止件上演示验证成功.被验证的材料部件有燃烧室涡轮外环和矢量喷管的真


航空发动机的技术需求对环氧板材料的发展起着决定性作用。欧70年代(SEP)、法国Bordeaux大学、德国Karslure大学、美国橡树岭国家实验室早在20


便率先开展了C/SiC复合材料的研究工作。用C/SiC复合材料制作的喷嘴已用于幻影2战斗机的M55发动机和狂风战斗机的M88航空发动机上。20 世纪90年代法国Snecmas司研发出CERASEP系列的siC/siC复合材料,并将该材料成功应用于M - 88型发动机的喷管调节片上.这标志着SiC/siC复合材料在航空方面的应用已经开始,升级版的燃烧室衬套等发动机组件的制备和应用已经完成。2015 年,GE航空公司通过F414涡扇发动机验证机的旋转低压涡轮叶片成功试验了世界上首个非静子组件的轻质环氧板基复合材料部件,同时在GEnx发动机地面试验中对环氧板基复合材料制成的燃烧室和高压涡轮部件进行测试,推进了


我国对环氧板基复合材料也提出了明确的需求,20余年来环氧板基复合材料在我国也取得了快速发展,其中西北工业大学、国防科技大学、中国科学院沈阳金属研究所和航天科技集团公司第四研究院第四十三所等单位都开展了相关研究。其中,西北工业大学超高温结构复合村料重点实验室经过近20年的努力,在研究与应用方面已跻身于国际先进行列,部分产品已定型使用,包括密封片调节片组件内锥体、火焰简、涡轮外环、导向叶片和涡轮转子等。图4 -15所示为西北工业大学研制的火焰简和导向叶片的构件照片。


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