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2002年  第19卷  第1期

纳米SiO2增韧增强聚丙烯的界面效应与逾渗行为
容敏智, 章明秋, 郑永祥, 曾汉民
2002, 19(1): 1-4.
摘要:
报道了聚苯乙烯辐射接枝纳米二氧化硅微粒(SiO2-g-PS)填充聚丙烯(PP)的增强增韧作用,并从界面效应和逾渗行为的角度对此类复合材料的力学行为进行了分析。结果表明,接枝纳米微粒填充入聚合物时所形成的微粒/聚合物复合颗粒可以整体发挥协同作用,带来较强的界面效应,并有可能导致双逾渗行为,从而有利于发挥纳米微粒的特殊性能。
PET短纤维/硅灰石晶须/硅树脂混杂材料的拉伸性能表征
付善菊, 韩哲文, 吴平平
2002, 19(1): 5-11.
摘要:
研究了PET短纤维和硅灰石晶须混杂增强硅树脂复合材料的拉伸性能。结果表明,相对少量硅灰石晶须加入到PET/硅树脂体系中会降低PET纤维的增强效果,材料的拉伸强度降低,但当硅灰石晶须的加入量很多时,材料的拉伸强度反而会明显提高。笔者对硅灰石晶须的加入量对PET短纤维增强系数的影响进行了定量分析。
短碳纤维增强注塑聚醚醚酮复合材料微观结构与力学性能研究
钟明强, 益小苏, Jacobs O
2002, 19(1): 12-16.
摘要:
实验结果表明:短碳纤维增强注塑聚醚醚酮(CF/PEEK)注塑板材中存在"皮-芯"次层微结构,用金相显微镜可以表征CF取向度不同的皮层和芯层的厚度,整板材料的力学性能可以根据皮层及芯层的厚度及其强度按"混合规则"计算。DSC法及热烘箱法研究表明,碳纤维取向结构和PEEK在皮层和芯层中的结晶度差异导致了板材内存在较大的内应力。
PP/GMT制品模内冷却与结晶过程模拟
路慧玲, 朱永全, 戴干策
2002, 19(1): 17-21.
摘要:
采用有限元方法,对PP/GMT制品压缩模塑的冷却与结晶过程进行数值模拟,采用非等温结晶模型,计算出不同条件下制品中树脂的结晶度和制品内部温度分布,并与实验结果进行了对比,为压缩模塑中保压冷却时间的确定提供了理论依据。
硅对铝铅轴承合金带与热浸铝钢板热轧复合界面强度的影响
刘勇兵, 安健, 陆有, 孙大仁, 杨波
2002, 19(1): 22-27.
摘要:
将铝铅合金带分别与热浸纯Al、Al-2%Si合金的钢板进行热轧复合。研究了元素硅、热浸时间、金属间化合物层厚度及缺口界面分数对结合强度的影响。结果表明,在复合过程中产生两种不同界面,铝铅合金与热浸铝钢板通过缺口界面和化合物界面而结合。总的结合强度主要取决于缺口界面强度的大小与分数的高低,而且与后者之间呈线性关系。硅对总结合强度的影响体现在:虽然对化合物界面强度的影响较小,但显著提高缺口界面强度,因而使总结合强度明显提高。在给定实验条件下,使热浸纯Al时的缺口界面强度从约为化合物界面强度的4倍提高到热浸Al-2%Si时的近6倍。
Al-TiO2系XD合成的动力学分析
朱和国, 吴申庆, 王恒志, 吴锵, 卫中山
2002, 19(1): 28-31.
摘要:
通过XD(Exothermic Dispersion)法原位反应生成Al2O3与Al3Ti增强的铝基复合材料,对反应过程动力学机理进行了探讨。结果表明Al/TiO2经充分混合、挤压成坯后,在真空炉中以一定的升温速率加热至800℃左右时发生剧烈的化学反应。SEM、XRD及能谱分析可知:生成物Al2O3呈等轴颗粒状,Al3Ti呈棒状,并进一步说明了升温速率、铝含量、压坯的预紧实度等因素对反应结果的影响。
激光熔敷Cr3Si/Cr2Ni3Si复合材料涂层组织与耐磨性研究
段刚, 赵海云, 王华明
2002, 19(1): 32-36.
摘要:
以Cr-Si-Ni合金粉末为原料、利用激光熔敷技术在A3低碳钢表面上制得了以金属硅化物Cr3Si为增强相,以Cr2Ni3Si复杂金属硅化物为基体的快速凝固Cr3Si/Cr2Ni3Si复合材料冶金涂层,分析了该涂层的显微组织,并分别在干滑动磨损及二体磨料磨损条件下测试了该涂层的耐磨性能。研究结果表明,由于激光熔敷Cr3Si/Cr2Ni3Si快速凝固复合材料涂层组织细小、均匀,在滑动磨损过程中不易与对偶件粘着、在磨料磨损过程中具有很高的抗切削抗剥落能力,因而在干滑动磨损及二体磨料磨损条件下涂层均具有优良的耐磨性能。
铝热-离心法制备的不锈钢内衬复合钢管不锈钢层裂纹成因分析
席文君, 殷声, 赖和怡
2002, 19(1): 37-40.
摘要:
研究了铝热-离心法制备的不锈钢内衬复合钢管中的残余热应力及不锈钢层的组织结构,分析了复合钢管不锈钢层中裂纹产生的原因。研究表明,不锈钢内衬层中的裂纹是钢中的夹杂及析出物使钢变脆以及冷却过程中热应力共同作用的结果。
铜-石墨复合材料的半固态铸造研究
张鹏, 杜云慧, 曾大本, 崔建忠, 巴立民
2002, 19(1): 41-45.
摘要:
首次采用半固态加工方法对QTi3.5-3.5石墨复合材料进行了研究,得到了半固态浆料固相率与铸锭中石墨颗粒分布之间的关系,确定了获得石墨颗粒均匀分布的QTi3.5-3.5石墨复合材料的半固态加工技术条件。结果表明,随着半固态浆料固相率的增大,石墨颗粒的上浮偏聚程度逐渐减小,当采用固相率大于40%的半固态浆料进行铸造时,石墨颗粒的上浮偏聚现象得以消除,可获得石墨颗粒均匀分布的QTi3.5-3.5石墨复合材料。
钢-Al-20Sn复合板的非均匀扩散复合研究
张鹏, 杜云慧, 曾大本, 崔建忠, 巴立民
2002, 19(1): 46-49.
摘要:
提出了消除钢-Al-20Sn复合板复合界面脆化的非均匀扩散思想,并采用Al-20Sn半固态浆料与钢板进行铸轧复合,实现了非均匀扩散,改变了复合界面结构,消除了复合板复合界面的脆化。研究结果表明,在500℃钢板预热温度、10mm/s铸轧速度条件下,当半固态浆料固相率为34.3%时,复合界面由比例恰当的铁铝化合物和铁铝固溶体交替构成,脆化得以消除,相应的最大界面剪切强度为69.9MPa。
TiB2与BN复相陶瓷的渗流模型
王玉成, 傅正义
2002, 19(1): 50-53.
摘要:
试验结果证实,TiB2与BN复相陶瓷的导电性能符合渗流理论,原料粉粒度配比下,其渗流阀值为Vc%=22.9%;原料粉粒度比的改变将改变渗流阀值,从而改变各配比下的电阻率值;TiB2与BN在SPS系统中快速烧结,晶粒的尺度比与原料粉的粒度比基本保持一致。
原位Al2O3片晶/Ce-TZP和SrO·6Al2O3棒晶/Ce-TZP复合材料的制备与显微结构
叶建东, 李红彦, 吴建青, 王迎军
2002, 19(1): 54-58.
摘要:
通过在Ce-TZP基体中加入AlOOH及矿化剂TiO2或反应剂SrCO3制备了原位Al2O3片晶/Ce-TZP复合材料和原位SrO·6Al2O3棒晶/Ce-TZP复合材料。在烧结过程中TiO2促进Al2O3晶粒发生显著的各向异性生长原位生成的片晶、Al2O3与SrCO3发生反应,原位生成的高度各向异性的棒晶,它们在基体中分布均匀,具有较大的纵横比。烧结温度对片晶/棒晶的大小和含量有明显影响。通过在基体中原位形成片晶或棒晶,材料的力学性能有明显的改善。
SiC颗粒强韧化MoSi2复合材料
刘伯威, 潘进, 樊毅, 张金生
2002, 19(1): 59-63.
摘要:
通过湿法混料和热压烧结工艺成功地制备了20vo1%SiCP/MoSi2复合材料,并测定了其显微组织和力学性能。结果表明:SiCP/MoSi2复合材料主要由MoSi2和SiC颗粒组成,还有少量的Mo5Si3,致密度为92.3% 。与MoSi2相比,其室温抗弯强度提高了30.6%,断裂韧性提高了53%,1200℃的抗压强度提高了44%,1400℃的抗压强度提高了53%;其硬度、弹性模量等性能有较大提高。在Al2O3和SiC对磨盘上表现出极其优异的耐磨性能。SiC颗粒对MoSi2的室温增韧、高温增强效果显著。
稀土改性二氧化钛电流变液的剪切强度随温度变化关系
尹剑波, 赵晓鹏
2002, 19(1): 64-68.
摘要:
用溶胶-凝胶法制备了系列锐钛矿型掺杂稀土元素二氧化钛粉粒,在干态下对其所配制的电流变液进行了力学性能测试及其温度效应研究。结果表明,掺杂后的电流变液性能远优于同条件下所制纯二氧化钛电流变液。温度效应明显优化,在10 ℃~100 ℃均有较强的电流变活性,使用温度范围比纯二氧化钛电流变液大幅度加宽,80℃剪切应力达到最大。材料中的RE/Ti摩尔比对电流变效应影响显著,不同温度下RE/Ti=0.07~0.11之间电流变液呈现最佳的电流变效应,RE/Ti摩尔比引起电流变液介电性质的改变是电流变效应增强和不同的起因。
横观各向同性层合压电矩形板稳定问题的三维精确分析
蔡金标, 叶贵如, 陈伟球, 丁皓江
2002, 19(1): 69-73.
摘要:
从横观各向同性压电弹性力学的三维基本方程出发,通过引入位移函数和应力函数,构造了两类相互独立的状态空间方程,使原方程解耦成两个低阶方程,有利于具体问题的求解。对于四边简支压电层合矩形板面内双向均匀受压的稳定问题,建立了层合板上下表面状态变量间的关系式,利用边界条件进一步导出特征方程。发现存在两类彼此无关的稳定形式:第一类对应板的纯面内稳定,而第二类则是一般意义上的板的弯曲稳定。给出了数值结果,并考察了相关参数的影响。
含环向贯穿脱层的轴压圆柱层壳屈曲分析:I——基本方程与定解条件
李道奎, 周建平
2002, 19(1): 74-79.
摘要:
复合材料层合圆柱壳是一种常用的承载结构,在其制造、运输和使用过程中可能会出现脱层,这将影响圆柱壳的承载能力,因此,建立正确的分析模型来研究脱层壳的承载能力是非常有必要的。首先将含任意位置环向贯穿脱层的轴压圆柱壳分成多段子壳,用厚度的三次多项式和环向的三角级数模拟脱层壳屈曲时子壳的轴向和环向位移;然后利用变分原理导出了脱层壳的屈曲方程和定解条件;最后,将控制方程和定解条件写成状态空间形式并在轴向用状态空间方法进行求解。
含环向贯穿脱层的轴压圆柱层壳屈曲分析:II——算例分析
李道奎, 周建平
2002, 19(1): 80-84.
摘要:
脱层的存在将会大大降低层合结构的屈曲载荷。利用含环向贯穿脱层壳的屈曲分析模型,对各种算例进行分析。首先通过与经典理论和一阶剪切理论结果的比较,验证了分析模型的正确性,指出了它们各自的适用范围。考虑了脱层壳的三种不同屈曲模态。分析了不同径厚比、边界条件及脱层长度、深度、位置对脱层壳屈曲载荷的影响。最后给出了正交各向异性脱层壳的屈曲分析以及铺层角度对脱层壳屈曲载荷的影响。
复合材料及其结构塑性极限载荷的上限分析
李华祥, 刘应华, 冯西桥, 岑章志
2002, 19(1): 85-89.
摘要:
从细观和宏观两个角度研究复合材料及其结构的塑性极限承载问题。在细观角度上,从基于材料细观结构代表性胞元出发,根据塑性极限分析中的上限理论,借助于均匀化理论和有限元方法,建立复合材料强度参数计算的有限元数学规划格式。在此基础上,模拟复合材料的屈服面,进而拟合出复合材料的屈服准则。在宏观角度上,针对由复合材料构成的结构,根据数值模拟得到的屈服准则,利用上限分析方法计算得到复合材料结构的极限载荷。
平纹织物复合材料的弹性模量预测
王瑞, 王建坤, 武玲
2002, 19(1): 90-94.
摘要:
利用细观力学的代表体积元(RVE)法,预测了平纹织物复合材料的弹性模量。建立了表征RVE形态的数学模型,分析了细观结构与宏观性能之间的关系,编制了从组分材料的弹性性能推测复合材料的弹性性能的预测程序。对理论预测进行了实验验证,理论值与实测值在一定误差范围内能较好吻合,说明此预测方法具有一定的可靠性。
缝纫层合板的本构关系研究(I)——缝纫单层板有效弹性常数分析
桂良进, 范子杰, 陈宗渝, 郦正能
2002, 19(1): 95-100.
摘要:
建立了缝纫单层板的有效弹性常数分析模型。通过考虑缝纫引起的铺层纤维的面内弯曲和非均匀分布,分析了缝纫参数(如缝纫行距、针距和缝线半径)对等效弹性常数的影响。结果表明,当缝纫方向垂直于铺层纤维方向时,随缝纫行距的减小或缝线半径的增大,纵向模量逐渐下降,而横向模量和剪切模量则逐渐提高;缝纫针距对纵向模量影响很小。
缝纫层合板的本构关系研究(II)——缝纫层合板刚度分析与试验
桂良进, 范子杰, 寇长河, 郦正能
2002, 19(1): 101-106.
摘要:
在缝纫单层板有效弹性常数分析模型的基础上,建立了缝纫层合板的本构关系,分析了缝纫参数对缝纫层合板拉伸、弯曲、剪切和扭转刚度的影响,并对拉压刚度进行了试验研究,结果表明,分析结果与试验结果吻合得较好。
多孔材料的流体动力特性
何枫, 张锡文, 王学芳
2002, 19(1): 107-112.
摘要:
多孔材料广泛应用于消声降噪、过滤等工业领域,笔者针对较高消声效果的PVF多孔消声材料喷注的外部流场特性进行了较为详细的实验研究, 对不同厚度的材料的外部流动速度、湍流量、声场和压力分布进行了细致的测量,得出多孔材料的出流是由不同方向的普通微射流和微射流的汇聚扩散组成的结论,证明流体经多孔材料出流后的噪声是由外部扩散流场的湍流所决定的。多孔材料的作用在于:(1) 总压的降低和出流面积的缩小;(2) 由于多孔材料的不同方向微射流的相互耦合作用、引起外部流动特性的改变。气动消声材的选择上要注重其对出流流场的改善,这是达到良好消声效果的根本所在。
复合材料飞轮的三维应力分析
宫能平, 夏源明, 毛天祥
2002, 19(1): 113-116.
摘要:
高速旋转的飞轮在给定外径和质量的情况下,轮缘采用先进的碳纤维缠绕,提高飞轮的转速,从而增大飞轮的储能密度,解决了飞轮轮缘因高速旋转而断裂破坏的问题。本文采用三维实体元分析计算复合材料飞轮工作时的应力分布,为安全合理设计复合材料飞轮提供依据。
环氧树脂/粘土纳米复合材料的制备与性能研究
吕建坤, 柯毓才, 漆宗能, 益小苏
2002, 19(1): 117-121.
摘要:
研究了有机蒙脱土在环氧树脂中的插层和剥离行为,制备了两种环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料并测试了其力学性能。实验结果表明,环氧树脂与有机土的相容性好,二者混合时环氧树脂很容易插入到粘土层间。使用经不同有机阳离子处理的两种有机蒙脱土,分别制得插层型和剥离型环氧/粘土纳米复合材料,力学性能结果表明,剥离型纳米复合材料的性能优于同组成的插层型纳米复合材料。
空心光纤在复合材料断裂位置测量中的研究
杨红, 梁大开, 陶宝祺, 胡自力, 邱浩
2002, 19(1): 122-125.
摘要:
损伤监测与断裂修复是复合材料研究的难题之一。利用空心光纤注胶来实现复合材料的自诊断、自修复是一种行之有效的方法。由此对空心光纤的传光机理做了详细的研究和分析,并介绍了利用空心光纤对复合材料断裂位置进行测量的原理、方法及实验研究。首先给出了空心光纤的性能,其次介绍了利用测量光纤衰减特性的剪断方法来进行复合材料断裂位置的研究,最后介绍了Y型耦合器在断裂位置研究中的实用性,并以一个系统的实验原理图作为整个研究的小结。