高聚物及其复合材料的应用技术研究

【摘要】： 人类社会的进步、发展与材料的使用密切相关。高分子聚合物(高聚物)材料是20世纪发展起来一大类新材料，高聚物的三大基本材料是塑料、橡胶和纤维。高聚物及其复合材料与传统材料相比，具有独特的性能，在国防工业和国民经济各部门得到了越来越广泛的应用。本文在分析了高聚物的力学性能和力学模型的基础上，主要研究工程塑料、特种防护橡胶和高强有机纤维增强聚合物基复合材料在兵器中的应用技术及相关理论。 工程塑料是一种新兴工程结构材料，与金属材料相比，在选材、设计和使用方面缺乏系统完整的理论方法和资料。论文的第三章至第五章，分析了工程塑料物理机械性能，研究了受静载荷、动载荷、冲击载荷及脉冲载荷下工程塑料构件的失效模式和设计计算方法，通过工程塑料在枪械关键受力结构件上的实际应用和实弹射击试验，取得了宝贵的经验，为高性能工程塑料在枪械上的应用和材料性能指标的确定奠定了基础。 橡胶中含有大量的氢元素，对中子辐射可起有效的防护作用，而且其成型工艺性好、成本低，国内外坦克装甲车辆的复合装甲夹层或内衬均采用橡胶作为防核辐射材料。第六章分析了防中子橡胶内衬的物理机械性能，尤其是动态力学性能频率谱和时温等效原理；研究了橡胶材料的加工机理：研制了橡胶内衬加工的系列刀具，进行了加工工艺参数优化；提出了提高加工质量和效率的工艺措施。橡胶内衬的加工技术已在型号武器产品上得到了应用。 轻质高强有机纤维增强聚合物基复合材料是防御中小口径穿甲弹、炮弹破片以及坦克车辆内部防二次效应的重要装甲材料，也是难加工材料。第七章分析了纤维增强聚合物基复合材料的物理机械性能和组织结构特点；研究了纤维增强聚合物基复合材料的加工机理及加工技术，取得了应用成果，其中的孔加工技术已在某型号步兵战车上得到了应用。论文在第八章还进行了凯芙拉纤维增强聚合物基复合材料、特种橡胶材料的高压水射流、激光和高速切削加工试验研究，取得了有参考价值的结论。 本文的研究成果为新材料在兵器上的推广应用提供了技术支撑，对实现武器轻量化和提高我国未来坦克装甲车辆综合防护能力等具有重要意义。