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摘要
热膨胀是影响复合材料性能和使用寿命的主要因素之一。为研究具有低/负热膨胀的复合材料，本文以碳纤维粉、ZrW_2O_8颗粒和环氧树脂为原料，采用模压法制备了C_f-ZrW_2O_8/9621环氧树脂基复合材料，研究了碳纤维粉和ZrW_2O_8颗粒含量对复合材料热膨胀行为的影响规律，并分析了不同温度区间内C_f-ZrW_2O_8/9621环氧树脂基复合材料热膨胀的变化规律。研究结果表明：在30～200℃范围内，当ZrW_2O_8颗粒含量不变时，随着碳纤维粉含量的增加复合材料的平均热膨胀系数逐渐降低，其中碳纤维粉含量增加到12%时，复合材料的平均热膨胀系数最低，为29.9×10~(-6)/℃,降低了约60%;当碳纤维粉含量不变时，ZrW_2O_8颗粒含量逐渐增加到12%时，复合材料的平均热膨胀系数呈现先减小后增加的趋势，当ZrW_2O_8颗粒含量为9%时，复合材料的热膨胀系数最低，为40.8×10~(-6)/℃,降低了约28%。在30～200℃范围内，C_f-ZrW_2O_8/9621复合材料在热膨胀过程中，温度升高后试样长度的变化量d_L与试样原始长度L_0的比值出现增加、减小和增加3个阶段。碳纤维粉和ZrW_2O_8颗粒均能够降低复合材料的热膨胀系数，但碳纤维粉降低复合材料热膨胀的效果比ZrW_2O_8颗粒更好些。
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单位西安石油大学; 中国石油天然气股份有限公司玉门油田分公司
