同济大学航空材料实验报告.docx
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同济大学航空材料实验报告
航空材料实验报告
专业：
航空航天类
学号：
1153382
姓名：
吴庆欣
实验一：
实验名称：
金属材料的金相制备及微观性能
实验时间：
2013年4月28日实验地点：
同飞楼
实验目的：
1.初步掌握金属材料金相试样的制作方法。
2.为后续金相图的分析做好准备，包括金相分析软件的使用方法、目镜、物镜倍数的确定等。
实验原理：
金属在粗磨，细磨，抛光三个步骤后形成镜面，再用化学试剂腐蚀镜面，最后将金属镜面用吹风机吹干，放在显微镜下观察金相图。
实验器材与材料：
1.光学显微镜；
2.磨抛机；
3.电吹风机，挫刀，木制夹，吸管，玻璃容器；
4.电脑与相关软件；
5.金属材料，水晶王树脂，固化剂，促进剂，粗、中、细水砂纸，金刚石抛光剂，硝酸，工业酒精，丙酮清洗剂。
实验过程：
一、制作金属镶嵌块
1.被测金属块制作：
选用不同牌号的金属材料切割成10mmx10mmx4mm的长方体，切割时不能把表面烧伤，要用水冷却。
2.金属块表面处理：
用锉刀锉平，使被测面尽可能光滑平整。
3.
镶嵌块制作：
准备适量的水晶王树脂加促进剂[水晶王/固化剂=100/1.8（体积比）]，搅拌均匀后再加入固化剂搅拌均匀，静置消除气泡。
将金属块光滑平整的一面朝下放在橡胶模具中，浇入静置后的树脂，待固化后取出，如右图所示：
二、金属镶嵌块的磨抛和腐蚀过程
1.镶嵌块的磨、抛：
依次用粗、中、细水砂纸和绒布加金刚石抛光剂在磨抛两用机上进行磨，抛镶嵌块的底面，将镶嵌块中的金属块表面磨，抛成镜面后用水冲洗待用；
2.腐蚀液配制，腐蚀：
工业酒精加硝酸[工业酒精/硝酸=100/4（重量比）]，将镶嵌块用木制夹夹住，只腐蚀金属表面，时间25秒（金属牌号不同，所腐蚀的时间不同）；
3.腐蚀后用清水和酒精冲洗、吹干；
三、观察金相图并拍照
在光学显微镜下观察金相图，并用电脑保存图片。
结果分析：
经过和标准图样对比，材料为45号钢
注意事项：
1.树酯要先和促进剂混合均匀了，再加入固化剂，否则三者会剧烈反应。
2.打磨，抛光时要保持磨成一个平面，防止磨成多面体。
3.腐蚀时间因材料的不同，45钢为25s。
实验心得：
这次实验锻炼了我们的动手能力，认识了怎样制作镶嵌块，为以后做相关实验打下坚实基础。
不过也存在一定不足，例如刚开始时候没有认真听老师讲解，导致实验时候在粗磨上花了很长时间。
实验二：
实验名称：
树脂传递模塑成型（RTM）
实验时间：
2013年6月4日实验地点：
同飞楼
实验目的：
1.了解RTM（ResinTransferMolding）的过程；
2.为复合材料的力学性能测试做好准备。
实验原理：
通过压力泵通过空气压强，将储料罐中的配置好的树脂压入模具中，使模具中的材料成型。
实验器材与材料：
1.空气压缩机、导气管、储料罐、模具；
2.原材料（10层亚麻布）、树脂、固化剂、促进剂；
3.丙酮清洗剂、脱模剂、脱模布；
4.密封胶、塑料手套、扳手、剪刀。
实验过程：
1.剪10块200mmx140mm的亚麻布，称重（57g）。
2.根据亚麻布质量（57g）配制树脂，按质量比树脂：
固化剂：
促进剂为100:
26:
8配制150g树脂。
先加入树脂和固化剂，搅拌均匀后再放入促进剂，搅拌，静置待消除气泡备用。
3.模具：
涂丙酮清洗剂将模具两面清洗干净，然后涂上脱模剂，放上脱模布，最后放入十层脱模布，用密封胶条粘在下模具内沿与布各占胶条宽1/2，然后对准合模，并拧紧全部螺栓（先拧一个，然后拧对角的，全部拧完还要重复确认每个螺栓都已经拧紧）。
4.将空气泵接入模具检测是否漏气。
5.连接装置：
将储料罐下端与模具浇口、冒口与大气用导气管连接，除冒口与大气外，其他连接必须用金属卡箍拧紧。
6.储料罐：
放入配置好的树脂，合上盖，把全部螺栓拧紧。
7.连接装置：
压缩空气出口与储料罐上端连接，用金属卡箍拧紧。
8.启动压缩装置，将树脂注入模具中。
9.观察树脂在模具中运动，待看到冒口有树脂后停止泵气。
10.关闭装置，静置一段时间，待容器内剩余气压减小后小心拆除导气管。
注意事项：
1.取用、调配树脂时要带好手套，防止化学试剂粘在手上。
2.一定要确保每个密封步骤做好，不能有一点漏气，否则可能出事故。
3.涂完脱模剂，晾干后再放脱模布。
实验心得：
这个实验让我了解到如何用RTM制作复合材料板，为以后做实验打下坚实基础。
同时也让我认识到在试验中无论何时都要做到注意安全、一丝不苟，一不小心都有可能发生事故。
实验三：
实验名称：
碳纤维环氧树脂材料制作实验
实验时间：
2013年6月6日实验地点：
同飞楼
实验目的：
1.了解碳纤维环氧树脂真空辅助树脂注射成型工艺。
2.为复合材料的力学性能测试做好准备。
实验原理：
通过真空泵抽取空气，将储料罐中的配置好的树脂吸入模具中，使模具中的材料成型。
实验器材与材料：
1.真空泵、导气管、过渡罐、模具、；
2.碳纤维材料（24层）、树脂、固化剂、促进剂；
3.脱模布若干、红色有孔脱模布若干、密封膜一块、导流网四张；
4.密封胶条、螺旋管两条、绝缘胶布。
实验过程：
1.调制树脂，在树脂（1000g）中按（树脂：
促进剂：
固化剂重量比）100:
26:
8的比例，先添加促进剂，搅拌均匀后再加入固化剂，静置待气泡消除备用。
2.清理模具，确保模具中没有杂质。
3.按照导流网、脱模布、红色有孔脱模布、碳纤维材料、红色有孔脱模布、脱模布、导流网的顺序铺在玻璃模具上（如下左两幅图所示）。
4.在四周流出约10cm的余量，贴上密封胶条，并将导管粘贴在上面，内部留有适当长度的导管，在导管内部末端用绝缘胶布把螺旋管粘上（使树脂扩散均匀），其中一根导管连接真空泵。
5.铺上密封膜（如上右图所示）。
6.打开真空泵抽真空，然后检查是否漏气，并将漏气部分用手指按紧密封胶封紧。
7.确保没有漏气后，将另一导管伸入准备好的树脂中，将树脂抽入型腔内。
8.观察现象。
9.关闭装置。
实验现象与分析：
1.刚开始，树脂扩散均匀，效果比较理想。
2.随后，两边缝隙的树脂扩散较快，中间的树脂离开导流网后速度变慢。
3.两边的树脂到达另外一段导流网，开始迅速扩散。
4.
密封膜中树脂扩散也较快，最后树脂向中间扩散。
注意事项：
1.取用、调配树脂时要带好手套，防止化学试剂粘在手上，并要注意固化剂、促进剂加入的顺序及重量，以确保正确的固化时间。
2.一定要确保每个密封步骤做好，并做好漏气检查，不能有一点漏气，否则会直接导致实验失败。
3.铺设导流网时，要注意在中间留出一定空隙，以避免树脂扩散过快，影响后续的固化。
4.铺设密封膜时，根据中间材料的厚度，在四周留出适当的余量（做耳朵），以免在抽真空时，尖角刺破密封膜；
5.由于密封膜留有余量，所以会有褶皱，抽真空时，应把这些褶皱分布在加工材料的四周，使得碳纤维材料附近的树脂流量均匀，以便于成型；
6.尽量使密封膜上方平整，使树脂扩散均匀。
实验心得：
这个实验让我了解到碳纤维环氧树脂真空辅助树脂注射成型工艺的全过程，为以后做实验打下坚实基础。
同时也让我体会到做实验要严谨，一丝不苟，不然小小的错误都会导致实验失败。
实验四：
实验名称：
碳纤维环氧树脂三点弯曲实验
实验时间：
2013年6月8日实验地点：
同飞楼
实验目的：
1.测试之前制作的碳纤维环氧树脂的力学性能。
2.分析材料存在缺陷的原因。
实验原理：
通过电子万能试验机进行标准三点弯曲实验，测取弯曲模量与弯曲强度。
测取变形量ε，得
实验器材与材料：
电子万能试验机、碳纤维环氧树脂样品
实验过程：
1.将测试件放在加压部分中间。
2.手动调整压头垂直位置。
3.开始加压实验，通过计算机获得压力-应变曲线。
实验数据与记录：
执行标准
GB/T9341-2008
试样跨度
40mm
试样宽度b
试样厚度h
弯曲模量Ef
弯曲强度σfM
mm
mm
MPa
MPa
第1根
14
3.5
53344.66
914.84
平均值
14
3.5
53344.66
914.84
实验现象与分析：
能观察到材料左下方有分层现象。
并且由于制作时候树脂没有静置足够时间，中间气泡较多，使成品气泡缺陷较多，力学性能较差。
实验心得：
这个实验让我对碳纤维环氧树脂的力学性能有所了解，为以后做相关的测试实验打下坚实基础。
同时也让我认识到在试验中要认真仔细，还要熟悉怎样使用相关软件。
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