1998年 第15卷 第1期
1998, 15(1): 1-6.
摘要:
本文以废硫化胶粉(RP) 作为活性填料来改性不饱和聚酯团状模塑料(BMC) , 系统研究了配方、工艺等因素的影响, 以及RP 的增韧作用。结果表明, 增韧效果与RP 的预处理工艺、种类、填充量、粒径有关。当单体/R P= 50/50,RP 粒为0. 28mm , 填充量为20 ph r 时,BMC 的冲击强度从5. 2 kJ/m2 提高到11. 4 kJ/m2, 固化收缩率从0. 5% 下降至0. 1% , 而其他物理机械性能基本保持不变。透射电镜、电子探针测试证明, RP 与BMC 基体在相界面附近能够形成梯度IPN , 加强了两相界面结合, 使冲击强度提高。
本文以废硫化胶粉(RP) 作为活性填料来改性不饱和聚酯团状模塑料(BMC) , 系统研究了配方、工艺等因素的影响, 以及RP 的增韧作用。结果表明, 增韧效果与RP 的预处理工艺、种类、填充量、粒径有关。当单体/R P= 50/50,RP 粒为0. 28mm , 填充量为20 ph r 时,BMC 的冲击强度从5. 2 kJ/m2 提高到11. 4 kJ/m2, 固化收缩率从0. 5% 下降至0. 1% , 而其他物理机械性能基本保持不变。透射电镜、电子探针测试证明, RP 与BMC 基体在相界面附近能够形成梯度IPN , 加强了两相界面结合, 使冲击强度提高。
1998, 15(1): 7-13.
摘要:
LP-15 聚酰亚胺是新一代不含MDA 的PMR 聚酰亚胺树脂体系。作为复合材料树脂基体,LP-15 聚酰亚胺具有优异的成型工艺性, 较好的抗热氧化稳定性, 优良的综合力学性能及耐冷热疲劳性能, 可在280℃下替代PMR-15 复合材料长期使用。
LP-15 聚酰亚胺是新一代不含MDA 的PMR 聚酰亚胺树脂体系。作为复合材料树脂基体,LP-15 聚酰亚胺具有优异的成型工艺性, 较好的抗热氧化稳定性, 优良的综合力学性能及耐冷热疲劳性能, 可在280℃下替代PMR-15 复合材料长期使用。
1998, 15(1): 14-19.
摘要:
本文对碳化硅-碳(SiCF-CF)/环氧和硼-碳(BF-CF)/环氧两种不等径纤维混杂复合材料进行了初步研究, 首先分析了材料制备压力对混杂纤维排布和纤维体积含量的影响, 在此基础上,采用小型单向复合材料试样, 进一步研究了材料压缩和弯曲性能中的混杂效应表现以及组分纤维对材料压缩和弯曲性能的贡献。
本文对碳化硅-碳(SiCF-CF)/环氧和硼-碳(BF-CF)/环氧两种不等径纤维混杂复合材料进行了初步研究, 首先分析了材料制备压力对混杂纤维排布和纤维体积含量的影响, 在此基础上,采用小型单向复合材料试样, 进一步研究了材料压缩和弯曲性能中的混杂效应表现以及组分纤维对材料压缩和弯曲性能的贡献。
1998, 15(1): 20-23.
摘要:
本文研究了N i 粉/N i2Zn 铁氧体的导电导磁复合材料在1～ 1000MHz 频率范围内的磁导率复合特性。结果表明,N i 粉含量在≤47. 5% 时, 复合材料的等效μ′和μ″均符合两相复合材料的一般复合规律; 当N i 粉含量≥63. 3% , 频率为500～ 1000MHz 时, 出现复合材料的μ′随频率上升而升高, 及复合材料的μ″在一定的频段内大于两单体材料的μ″的反常现象, 这是由于在一定的高频作用下, 较高含量的N i 粉因高频涡流损耗所产生的热量使N i2Zn 铁氧体μ′和μ″产生变化所致。
本文研究了N i 粉/N i2Zn 铁氧体的导电导磁复合材料在1～ 1000MHz 频率范围内的磁导率复合特性。结果表明,N i 粉含量在≤47. 5% 时, 复合材料的等效μ′和μ″均符合两相复合材料的一般复合规律; 当N i 粉含量≥63. 3% , 频率为500～ 1000MHz 时, 出现复合材料的μ′随频率上升而升高, 及复合材料的μ″在一定的频段内大于两单体材料的μ″的反常现象, 这是由于在一定的高频作用下, 较高含量的N i 粉因高频涡流损耗所产生的热量使N i2Zn 铁氧体μ′和μ″产生变化所致。
1998, 15(1): 24-29.
摘要:
本文采用座滴法研究了HK 合金与Al2O3陶瓷的润湿性及界面间相互作用, 并且采用界面剪切法研究了α-Al2O3/HK 合金的界面结合强度, 重点考察了温度与保温时间对α-Al2O3/HK合金的润湿行为、界面反应和界面结合强度的影响。
本文采用座滴法研究了HK 合金与Al2O3陶瓷的润湿性及界面间相互作用, 并且采用界面剪切法研究了α-Al2O3/HK 合金的界面结合强度, 重点考察了温度与保温时间对α-Al2O3/HK合金的润湿行为、界面反应和界面结合强度的影响。
1998, 15(1): 30-34.
摘要:
Fe-Al 是一种金属间化合物新型结构材料, 利用高强度、高模量的颗粒、纤维或晶须增强是进一步改善其性能的有效途径。本文提出一种方法, 通过热力学计算预测增强相和基体的化学相容性, 以方便进一步实验研究。
Fe-Al 是一种金属间化合物新型结构材料, 利用高强度、高模量的颗粒、纤维或晶须增强是进一步改善其性能的有效途径。本文提出一种方法, 通过热力学计算预测增强相和基体的化学相容性, 以方便进一步实验研究。
1998, 15(1): 35-38.
摘要:
本文用不同水解时间辅以氨水沉淀制备了不同颗粒尺寸的纳米(9nm ) ZrO2 (Y2O3) 粉体。以其为增韧相, 在高温(1350℃) 超高压(5GPa) 条件下烧结ZrO2 (Y2O3) + SiC+ 金刚石超硬复相陶瓷, 用TEM、SEM、XRD、冲击韧性测定和磨耗比测定研究了ZrO2 (Y2O3) 颗粒形状特征及对超硬复相陶瓷相结构及机械性能的影响。结果表明, ZrO2 (Y2O3) 制备的水解时间≥50h, ZrO2 (Y2O3) 颗粒均一, 在复相陶瓷内均一分布, 以100% t 相存留, 断裂过程中t →m 转变量≥20vo l% , 使超硬复相陶瓷具备较高韧性及耐磨性。
本文用不同水解时间辅以氨水沉淀制备了不同颗粒尺寸的纳米(9nm ) ZrO2 (Y2O3) 粉体。以其为增韧相, 在高温(1350℃) 超高压(5GPa) 条件下烧结ZrO2 (Y2O3) + SiC+ 金刚石超硬复相陶瓷, 用TEM、SEM、XRD、冲击韧性测定和磨耗比测定研究了ZrO2 (Y2O3) 颗粒形状特征及对超硬复相陶瓷相结构及机械性能的影响。结果表明, ZrO2 (Y2O3) 制备的水解时间≥50h, ZrO2 (Y2O3) 颗粒均一, 在复相陶瓷内均一分布, 以100% t 相存留, 断裂过程中t →m 转变量≥20vo l% , 使超硬复相陶瓷具备较高韧性及耐磨性。
1998, 15(1): 39-45.
摘要:
为了制取Al2O3+ Ni 复合材料, 首先用化学汽相沉积(CVD) 法在Al2O3颗粒表面镀TiN。用SEM (扫描电镜) 和EDX (能谱) 分析镀层的均匀性。用X 射线荧光光谱法分析粉末的Ti 含量。然后用热压法制取这种金属陶瓷复合材料。由于TiN 中间层的存在, 复合材料的致密化和力学性能获得明显改善
为了制取Al2O3+ Ni 复合材料, 首先用化学汽相沉积(CVD) 法在Al2O3颗粒表面镀TiN。用SEM (扫描电镜) 和EDX (能谱) 分析镀层的均匀性。用X 射线荧光光谱法分析粉末的Ti 含量。然后用热压法制取这种金属陶瓷复合材料。由于TiN 中间层的存在, 复合材料的致密化和力学性能获得明显改善
1998, 15(1): 46-51.
摘要:
采用真空座滴法和熔铸法研究了在Al-Zn-Mg-Cu 合金中加入稀土(Ce、Y) 对Al2Zn2M g2Cu/Al2O3陶瓷界面润湿性的影响。结果表明,Al-Zn-Mg-Cu 合金中加入稀土可有效降低铝合金/Al2O3界面的接触角, 改善界面结合状态; 稀土改善界面润湿性存在一最佳含量范围, 添加Ce 的最佳含量约为0. 5w t% , Y 约为0. 7w t%。稀土改善润湿性的作用主要是稀土与Al2O3膜、Al2O3陶瓷发生反应。Mg、Zn、Cu 等合金元素在界面富集并参与界面反应对润湿性有利; 稀土与Mg、Zn、Cu 等合金元素适当组合改善润湿性的效果比单一稀土明显。
采用真空座滴法和熔铸法研究了在Al-Zn-Mg-Cu 合金中加入稀土(Ce、Y) 对Al2Zn2M g2Cu/Al2O3陶瓷界面润湿性的影响。结果表明,Al-Zn-Mg-Cu 合金中加入稀土可有效降低铝合金/Al2O3界面的接触角, 改善界面结合状态; 稀土改善界面润湿性存在一最佳含量范围, 添加Ce 的最佳含量约为0. 5w t% , Y 约为0. 7w t%。稀土改善润湿性的作用主要是稀土与Al2O3膜、Al2O3陶瓷发生反应。Mg、Zn、Cu 等合金元素在界面富集并参与界面反应对润湿性有利; 稀土与Mg、Zn、Cu 等合金元素适当组合改善润湿性的效果比单一稀土明显。
1998, 15(1): 52-55.
摘要:
本文研究了XD 法合成TiC/Al 复合材料的机理。结果表明: 在铝基体中, 首先形成Al3Ti相, 然后,Al3Ti 相与C 粉发生反应, 生成TiC 增强相。分析认为:Al 在TiC 相形成过程中起触媒作用, 降低激活能, 加速反应进行。
本文研究了XD 法合成TiC/Al 复合材料的机理。结果表明: 在铝基体中, 首先形成Al3Ti相, 然后,Al3Ti 相与C 粉发生反应, 生成TiC 增强相。分析认为:Al 在TiC 相形成过程中起触媒作用, 降低激活能, 加速反应进行。
1998, 15(1): 56-61.
摘要:
本文研究了5vo l%GrP 和10vo l%SiCP 混合增强ZA 27复合材料滑动磨损行为。分折了在不同载荷(3～ 8kg)、不同滑动速度(0. 1～ 1m/s) 下的磨损机制, 并与SiCP/ ZA 27复合材料和ZA 27基体合金作对比。试验结果表明: 混杂复合材料的耐磨性优于其它两种材料。这是因为GrP 的加入提高了材料抗粘着和层离能力; 随着载荷或滑动速度的增大, 材质的磨面形貌和磨层结构发生变化, 由此得出其磨损机制也随之变化。
本文研究了5vo l%GrP 和10vo l%SiCP 混合增强ZA 27复合材料滑动磨损行为。分折了在不同载荷(3～ 8kg)、不同滑动速度(0. 1～ 1m/s) 下的磨损机制, 并与SiCP/ ZA 27复合材料和ZA 27基体合金作对比。试验结果表明: 混杂复合材料的耐磨性优于其它两种材料。这是因为GrP 的加入提高了材料抗粘着和层离能力; 随着载荷或滑动速度的增大, 材质的磨面形貌和磨层结构发生变化, 由此得出其磨损机制也随之变化。
1998, 15(1): 62-67.
摘要:
本文首先依据化学热力学和动力学原理进行了本研究原位反应体系的母合金的研究, 然后用Al-Ti-Mg 合金直接C 化和N 化加电磁、气动双重搅拌法制备出原位TiC-AlN/Al 复合材料。根据在真空感应炉中取出的不同反应时间的反应动力学试样的相组成和元素组成及所对应的炉内PO2的测试结果, 分析了炉内气氛对反应过程和最后反应产物的影响。
本文首先依据化学热力学和动力学原理进行了本研究原位反应体系的母合金的研究, 然后用Al-Ti-Mg 合金直接C 化和N 化加电磁、气动双重搅拌法制备出原位TiC-AlN/Al 复合材料。根据在真空感应炉中取出的不同反应时间的反应动力学试样的相组成和元素组成及所对应的炉内PO2的测试结果, 分析了炉内气氛对反应过程和最后反应产物的影响。
1998, 15(1): 68-73.
摘要:
以异丙醇铝为原料, 经乙酰丙酮改性, 通过水解缩合制得Al2O3溶胶, 研究溶胶2凝胶法在碳纤维上涂覆氧化铝陶瓷和制备(涂层) 碳纤维增强铝基复合材料预制丝的连续工艺。采用了IR、TG-DTA、XRD、SEM 等手段对溶胶2凝胶产物、涂层纤维、碳纤维增强铝预制丝进行了分析表征。结果表明: γ-Al2O3涂层有效的阻止了氧分子渗入, 与原纤维相比, 涂层纤维的耐高温性能明显提高。涂层后纤维与熔融铝的润湿性和相容性明显改善, 涂层有效的阻止了碳/铝界面反应, 使预制丝强度明显提高。
以异丙醇铝为原料, 经乙酰丙酮改性, 通过水解缩合制得Al2O3溶胶, 研究溶胶2凝胶法在碳纤维上涂覆氧化铝陶瓷和制备(涂层) 碳纤维增强铝基复合材料预制丝的连续工艺。采用了IR、TG-DTA、XRD、SEM 等手段对溶胶2凝胶产物、涂层纤维、碳纤维增强铝预制丝进行了分析表征。结果表明: γ-Al2O3涂层有效的阻止了氧分子渗入, 与原纤维相比, 涂层纤维的耐高温性能明显提高。涂层后纤维与熔融铝的润湿性和相容性明显改善, 涂层有效的阻止了碳/铝界面反应, 使预制丝强度明显提高。
1998, 15(1): 74-77.
摘要:
本文首次提出控制压铸SiCP/6061Al 复合材料中轻微界面反应的方法, 并就反应的机理及其对材料弹性模量的影响规律和机制进行了研究。结果表明: 界面反应物为离散分布的小颗粒状MgAl2O4, 反应中氧的主要来源为原始态SiC 颗粒表面残留的SiO2薄层; 该种反应物的存在有利于材料弹性模量的提高。
本文首次提出控制压铸SiCP/6061Al 复合材料中轻微界面反应的方法, 并就反应的机理及其对材料弹性模量的影响规律和机制进行了研究。结果表明: 界面反应物为离散分布的小颗粒状MgAl2O4, 反应中氧的主要来源为原始态SiC 颗粒表面残留的SiO2薄层; 该种反应物的存在有利于材料弹性模量的提高。
1998, 15(1): 78-82.
摘要:
本文研究了复合电沉积法制备的α-Al2O3/Cu 复合材料的性能和磨损特征, 测定了Al2O3粒径在0. 5～ 5Lm, 含量在4～ 16% 时Al2O3/Cu 复合镀层的硬度和磨损率, 用扫描电镜对磨损形貌进行了分析, 并对其磨损机制进行了探讨。结果表明, 镀层中硬度随Al2O3含量增加呈线性增长, 且含大颗粒Al2O3镀层的硬度略高于小颗粒镀层,Al2O3颗粒含量和粒径大小对磨损率和磨损机制有显著影响。
本文研究了复合电沉积法制备的α-Al2O3/Cu 复合材料的性能和磨损特征, 测定了Al2O3粒径在0. 5～ 5Lm, 含量在4～ 16% 时Al2O3/Cu 复合镀层的硬度和磨损率, 用扫描电镜对磨损形貌进行了分析, 并对其磨损机制进行了探讨。结果表明, 镀层中硬度随Al2O3含量增加呈线性增长, 且含大颗粒Al2O3镀层的硬度略高于小颗粒镀层,Al2O3颗粒含量和粒径大小对磨损率和磨损机制有显著影响。
1998, 15(1): 83-87.
摘要:
本文通过在C/C u 复合材料的Cu 基体中添加不同的合金元素(Sn,Ni, Fe) 获得不同的界面结合强度, 研究了界面结合强度对C/C u 复合材料热膨胀特性的影响规律, 并分析了界面结合强度对降温过程中复合材料的收缩特性及残余应变的影响。
本文通过在C/C u 复合材料的Cu 基体中添加不同的合金元素(Sn,Ni, Fe) 获得不同的界面结合强度, 研究了界面结合强度对C/C u 复合材料热膨胀特性的影响规律, 并分析了界面结合强度对降温过程中复合材料的收缩特性及残余应变的影响。
1998, 15(1): 88-92.
摘要:
本文报道了喷射共沉积2024Al/SiCP 复合材料的阻尼性能并对显微组织对其影响进行了分析。它比喷射沉积2024合金的阻尼性能提高约142% , 比常规铸造2024合金的阻尼性能提高约184%。
本文报道了喷射共沉积2024Al/SiCP 复合材料的阻尼性能并对显微组织对其影响进行了分析。它比喷射沉积2024合金的阻尼性能提高约142% , 比常规铸造2024合金的阻尼性能提高约184%。
1998, 15(1): 93-100.
摘要:
采用压力铸造法, 制得Al2O3?SiO2短纤维增强的铝合金复合材料, 对其弯曲疲劳性能进行了测试, 并详细观察了疲劳裂纹的形成及扩展方式。结果表明: Al2O3?SiO2f/ ZL 108复合材料存在 多种疲劳源; 疲劳裂纹的扩展是通过主裂纹与裂尖前方孔洞的相互联接而进行的, 是不连续的, 沿着纤维及渣球密集的路径扩展; 疲劳过程中主裂纹的形成消耗了大部分的疲劳寿命, 一旦主裂纹形成就快速扩展瞬间断裂。该复合材料的断裂宏观上是脆性的, 但微观上显示出塑性的特征。
采用压力铸造法, 制得Al2O3?SiO2短纤维增强的铝合金复合材料, 对其弯曲疲劳性能进行了测试, 并详细观察了疲劳裂纹的形成及扩展方式。结果表明: Al2O3?SiO2f/ ZL 108复合材料存在 多种疲劳源; 疲劳裂纹的扩展是通过主裂纹与裂尖前方孔洞的相互联接而进行的, 是不连续的, 沿着纤维及渣球密集的路径扩展; 疲劳过程中主裂纹的形成消耗了大部分的疲劳寿命, 一旦主裂纹形成就快速扩展瞬间断裂。该复合材料的断裂宏观上是脆性的, 但微观上显示出塑性的特征。
1998, 15(1): 101-107.
摘要:
本文通过大量实验过程, 跟踪观察了花岗石锯切过程中金刚石-金属复合材料在各种加工条件下的磨损状态; 探讨了花岗石种类、金刚石、金属合金结合剂等因素对磨损状态的影响。最后, 分析了磨、抛过程中金刚石的磨损特点, 并提出了相应的解决措施。
本文通过大量实验过程, 跟踪观察了花岗石锯切过程中金刚石-金属复合材料在各种加工条件下的磨损状态; 探讨了花岗石种类、金刚石、金属合金结合剂等因素对磨损状态的影响。最后, 分析了磨、抛过程中金刚石的磨损特点, 并提出了相应的解决措施。
1998, 15(1): 108-111.
摘要:
本文探讨了实现复合材料细观结构与宏观响应直接联系起来的计算方法——细观元方法。细观元法先进行宏观单元剖分, 然后分析细观结构, 将微结构物理量转化为结点量计算。该方法不增加自由度, 但却使得微结构任意铺设方式和任意微小变化均能在宏观力学量上得到反映。
本文探讨了实现复合材料细观结构与宏观响应直接联系起来的计算方法——细观元方法。细观元法先进行宏观单元剖分, 然后分析细观结构, 将微结构物理量转化为结点量计算。该方法不增加自由度, 但却使得微结构任意铺设方式和任意微小变化均能在宏观力学量上得到反映。
1998, 15(1): 112-115.
摘要:
研究了复合材料损伤的光纤图像显示方法, 并研制了相应的测试系统。通过数字化处理检测网络输出的图像, 实现复合材料结构损伤的定量检测和直观显示。冲击损伤检测实验证明, 摄像2图像处理光纤损伤测试系统与通常的光电检测系统相比具有诸多优点。
研究了复合材料损伤的光纤图像显示方法, 并研制了相应的测试系统。通过数字化处理检测网络输出的图像, 实现复合材料结构损伤的定量检测和直观显示。冲击损伤检测实验证明, 摄像2图像处理光纤损伤测试系统与通常的光电检测系统相比具有诸多优点。
1998, 15(1): 116-120.
摘要:
连接区的设计是复合材料设计中一个很关键的环节, 而确定钉载分布又是多钉接头中的重要问题。本文基于位移法原理, 提出一种以有限元“超元”为基础的钉载分析计算方法, 避免了实验测定复合材料P-D曲线的困难, 同时由于“超元”技术的采用具有较高运算效率。本文方法对接头的几何外形、尺寸、钉的排列方式、外载及边界条件等没有限制。与试验及文献算例结果比较, 证明了本文方法正确、可靠。最后, 利用本文方法对多种情况钉载分配进行了参数研究, 得出一些规律性结论。
连接区的设计是复合材料设计中一个很关键的环节, 而确定钉载分布又是多钉接头中的重要问题。本文基于位移法原理, 提出一种以有限元“超元”为基础的钉载分析计算方法, 避免了实验测定复合材料P-D曲线的困难, 同时由于“超元”技术的采用具有较高运算效率。本文方法对接头的几何外形、尺寸、钉的排列方式、外载及边界条件等没有限制。与试验及文献算例结果比较, 证明了本文方法正确、可靠。最后, 利用本文方法对多种情况钉载分配进行了参数研究, 得出一些规律性结论。
1998, 15(1): 121-125.
摘要:
文中以裂纹连续扩展的断裂力学方法, 研究单向纤维复合材料的细观损伤演化与韧度计算。用基于有限元的数值方法模拟复合材料的多模式破坏过程, 并计算复合材料在裂纹不同扩展路径下的有效韧度。研究表明界面的两个重要断裂参数(界面断裂能和混合度) 是控制复合材料破坏模式与增韧机理的关键参数。提出了复合材料韧度设计的基本原理。
文中以裂纹连续扩展的断裂力学方法, 研究单向纤维复合材料的细观损伤演化与韧度计算。用基于有限元的数值方法模拟复合材料的多模式破坏过程, 并计算复合材料在裂纹不同扩展路径下的有效韧度。研究表明界面的两个重要断裂参数(界面断裂能和混合度) 是控制复合材料破坏模式与增韧机理的关键参数。提出了复合材料韧度设计的基本原理。
1998, 15(1): 126-130.
摘要:
如果把压电材料作为复合材料层合板的铺层之一, 层合板就变成所谓的压电自适应层合板, 它除了具有承载能力外, 还具有检测、动作等功能。本文将压电元件的驱动效应等效为力学载荷, 并用经典层合板理论对压电自适应层合板进行了分析, 理论分析结果和实验结果非常符合。
如果把压电材料作为复合材料层合板的铺层之一, 层合板就变成所谓的压电自适应层合板, 它除了具有承载能力外, 还具有检测、动作等功能。本文将压电元件的驱动效应等效为力学载荷, 并用经典层合板理论对压电自适应层合板进行了分析, 理论分析结果和实验结果非常符合。
1998, 15(1): 131-137.
摘要:
本文应用增量形式的拉格朗日列式法对其有纵横加筋的迭层圆拱壳在均布载荷作用下的稳定性进行了非线性有限元分析。文中应用Sander 壳体理论及横向剪切的影响, 推导了矩形壳元及与该壳元变形相协调的直梁元和曲梁元的切线刚度矩阵。编制了FORTRAN 计算程序。计算并分析了加筋拱壳的局部及整体失稳过程。
本文应用增量形式的拉格朗日列式法对其有纵横加筋的迭层圆拱壳在均布载荷作用下的稳定性进行了非线性有限元分析。文中应用Sander 壳体理论及横向剪切的影响, 推导了矩形壳元及与该壳元变形相协调的直梁元和曲梁元的切线刚度矩阵。编制了FORTRAN 计算程序。计算并分析了加筋拱壳的局部及整体失稳过程。
