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1993年  第10卷  第3期

自增强高性能聚合物的成型工艺同力学性能间相关性研究——5.一种从实验上来测定取向聚乙烯纤维理论强度的新方法
宋名实, 胡桂贤
1993, 10(3): 1-8.
摘要:
本文提出了一种从实验上来测定取向聚乙烯纤维理论强度的新方法。它基于自增强高聚物恒定应力下持久强度动力学模型理论,采用自增强高聚物非晶区(或微区)中伸直应力集中链系数作为自变量来建立微区中伸直应力集中链(TautTie Molecule和/或Trapped Entanglement Chain)的断链动力学方程,经积分和化简后,得到了自增强高聚物的抗张强度同其起始结构、成型工艺、测试条件和断裂时间等的一般关系式。当把牵伸时间tD远远大于松弛时间τ3和起始分子量趋近无穷大时,结合光子强度理论后就得到了超拉伸高取向高聚物的抗张强度同理论强度、微区中应力集中伸直链(TTM和/或TEC)的重量分数(Xe3)和热涨落等间的定量关系,并提出了一种从实验上来测定高取向纤维理论强度的新方法。用该法测定了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的理论强度,其结果同理论计算值很好符合。
低温等离子体表面处理对超高分子量聚乙烯纤维-环氧树脂粘接性能的影响及机理
袁超廷, 高尚林, 牟其伍
1993, 10(3): 9-17.
摘要:
超高分子量聚乙烯纤维与环氧树脂的粘接性能很差,给高性能轻型复合材料的研制带来困难。本文采用低温等离子体对纤维表面进行处理。结果表明,处理后的纤维表面能提高,使环氧树脂能良好地浸润纤维,纤维与环氧树脂间粘接强度可提高5-8倍。粘接性能改善的原因是:由表面引入的多种含氧基团所形成的化学键力,由表面刻蚀坑产生的机械嵌合力。
导热树脂基复合材料
丁峰, 谢维章
1993, 10(3): 19-24.
摘要:
本文研究了树脂基复合材料热导率,提出了环氧树脂中加入填料的新导热模型。该模型基于复合材料理想的水平和垂直导热模型,考虑了影响材料导热的多种因素,并加以修正。新模型推出的导热方程:ln(Kc)=G(f)×ln(Kv)+[1-G(f)]×lnKh,一旦所有影响材料导热的参数被确定,就能核算材料的导热率,模型计算值与实验数据相一致。
玻璃纤维对薄片树脂磨具的强化作用
关长斌, 王艳辉
1993, 10(3): 25-28.
摘要:
本文研究了玻璃纤维对薄片树脂磨具的组织和性能的影响。结果表明,玻璃纤维的加入不影响树脂磨具的硬度。当纤维长度超过临界长度时,可提高树脂磨具的强度。其分布均匀,沿试样长度方向排列时,强化效果显著。
聚苯硫醚及其玻璃纤维增强复合材料力学性能研究
许砚琦, 张保平, 包筱梅
1993, 10(3): 29-35.
摘要:
本文利用差示扫描量热仪(DSC)研究了国产低分子量聚苯硫醚及其固相热处理产物的热行为,并用悬浮-熔融法制备了玻璃纤维增强聚苯硫醚复合材料的预浸带,测定了其单向板的力学性能,观察了其断口形貌。结果表明:低分子量聚苯硫醚经过固相热处理后,其Tg、Tc上升,Tm下降;热处理后的聚苯硫醚玻纤复合材料在室温时的力学性能有很大程度的提高,其高温性能受玻璃化转变的影响显著;通过SEM观察断口发现其破坏主要属于界面脱粘。
Ag-80/SED体系的研究
华幼卿, 赵冬梅
1993, 10(3): 37-42.
摘要:
本文选用优化方法合成得到新型环氧树脂固化剂砜醚二胺(SED)。用FTIR研究了四官能环氧树脂(Ag-80)与该种固化剂的固化反应机理。结果表明,温度低于200℃,以伯胺基-环氧基、羟基-环氧基之间的缩合反应为主;温度高于200℃,以仲胺基-环氧基之间的缩合反应为主。用TBA技术研究体系的固化过程,得到时间-温度-转变(TTT)状态图,可供制定复合材料的固化工艺参考。最后,制备了浇铸体,测定其性能,表明新型固化体系与DDS体系相比,韧性提高,耐湿性显著改善。
中温固化高强度环氧基体及其复合材料性能研究
王善琦, 申从祥, 沈熹
1993, 10(3): 43-50.
摘要:
本文对曾用于直升机复合材料旋翼桨叶的高强度环氧树脂基体及其复合材料性能进行了深入的研究工作。测定了单向玻璃纤维复合材料的九个工程常数和动态模量随着温度升高(20~80℃)的变化。从桨叶取样的测试数据看,Y—2复合材料的某些力学性能均优于国外同类的BO—105桨叶用复合材料。湿热老化试验表明,Y—2复合材料在45℃和90±5%湿度情况下经过3000小时老化后其强度与模量下降不到10%。对树脂基体,除了一些常规的力学性能外,还测定了四种谱图和改进了它的阻燃性能。
Al2O3颗粒增强纯铝基复合材料的研究
周曼娜, 魏建锋, 权高峰, 宋余九
1993, 10(3): 51-57.
摘要:
本文探讨了用粉末冶金法,采用常规的冶金加工设备和工艺,制造Al2O3颗粒增强纯铝基复合材料的可行性。研究了不同Al2O3体积含量复合材料的显微组织及力学性能。初步试验了二次热挤压变形对颗粒分布和对基体强化的影响。结果表明,Al2O3颗粒与纯铝粉混合,加压烧结制备的复合材料,组织致密,颗粒分布均匀,随Al2O3含量增加,复合材料强度、硬度及弹性模量大大提高,Al2O3含量小于10%时,塑性不降低。二次热挤压有助于提高颗粒分布的均匀性;并使基体显著强化。
SiCw/LD2疲劳裂纹萌生的研究
王德尊, 刘钧, 姚忠凯, 何志华, 冯晓曾
1993, 10(3): 59-62.
摘要:
本文研究SiCw/LD2复合材料的疲劳裂纹萌生部位、寿命和机制。用TEM现察疲劳试验后材料中的位错分布和出现在晶须旁的微裂纹。用SEM观察疲劳试样的表面一级塑料复型,发现5μm长的表面裂纹。认为复合材料的疲劳强度比基体合金高的一个原因是基体细小的晶粒所导致的较高的疲劳裂纹萌生寿命。
Ti和Cu对C/Al复合材料界面反应的影响
吴建新, 李鹏兴, 吴人洁, 施蓓培
1993, 10(3): 63-67.
摘要:
在文献[1]所建立的C/Al复合材料界面反应动力学的基础上,利用扫描俄歇微探针深度分析测量了不同退火工艺的模拟C/Al-Ti和C/Al-Cu样品界面反应层的厚度,求得相应的界面反应激活能,并确定了界面反应从慢到快的顺序为C/Al-Ti、C/Al-Cu和C/Al。
非晶硅酸铝纤维晶体化对纤维预制体真空过滤成型性的影响
李秉哲, 杨涤心, 张占领, 张恒
1993, 10(3): 69-73.
摘要:
本文研究了两种非晶硅酸铝纤维经热处理产生的莫来石晶相(3Al2O3·2SiO2),纤维截面上Al+3、Si+4和O-2分布变化规律,以及它对纤维预制体真空过滤成型性的影响,并阐明其机理。结果表明:晶体化热处理后,非晶纤维出现占重量约50%的莫来石相,其余为非晶相;晶体化过程中,纤维截面上距表面约400A的薄层内,伴随人Al+3,Si+4和O-2分布变化,表面薄层富集Si+4,即SiO2。这些变化,为单根纤维抗拉强度下降三分之二左右的原因;经热处理、机械打断和湿过程处理后,纤维的平均长度明显降低,环状预制体自由形成表面的粗糙度Ra急剧下降,内表面光滑圆整,真空过滤成型性比原始纤维好得多。
碳化过程中PAN基碳纤维结构与力学性能变化的研究
刘杰, 李仍元, 王平华, 岳中仁
1993, 10(3): 75-82.
摘要:
本工作采用连续式实验装置与方法,借助热重分析、密度分析、气相色谱、X射线衍射、俄歇能谱、金相显微镜与力学性能测试等技术,系统地研究了PAN热氧稳定化纤维在连续碳化过程中纤维结构与力学性能的变化关系,并对提高碳纤维力学性能的途径进行了探讨。研究结果表明:在碳纤维的形成过程中,纤维结构的变化与力学性能的变化密切相关;纤维结构中存在的序态结构的规整性与截面结构的均匀性将对碳纤维力学性能产生重要影响。
土中浅埋层合扁球壳的非线性动力响应
付衣铭, 罗松南
1993, 10(3): 83-92.
摘要:
本文建立了考虑横向剪切影响、纤维增强对称正交铺设层合扁球壳的非线性动力方程。应用一维波阻法分析了土与结构的相互作用,对冲击波作用下土中浅埋周边弹性支承层合扁球壳的非线性动力响应问题进行了探讨。数值计算中考虑了各种材料参数及横向剪切变形对动力响应的影响。
单晶与多晶氧化铝陶瓷材料断裂性能与陶瓷基复合材料
王幼复, 三田村 好矩
1993, 10(3): 93-101.
摘要:
有关多结晶氧化铝陶瓷的断裂力学性能,在国内外已有较深入的研究,但是关于单结晶透明氧化铝陶瓷的断裂力学研究目前尚未见有任何报导、对其断裂机理也尚在探讨。本课题为了开发单晶氧化铝陶瓷作为人工心脏瓣膜的生物医学工程研究,首先测定了两批共10件氧化铝单晶陶瓷材料的断裂韧性值,提出单晶陶瓷三维微裂纹扩展模式,在观察大量电子显微镜图片的基础上阐明陶瓷材料的微观断裂机理,进而提出增加陶瓷韧性之复合材料途径。
各向异性复合材料对称角铺设层合板非线性弯曲强迫振动
李华
1993, 10(3): 103-109.
摘要:
笔者曾经研究讨论了各向异性复合材料反对称角铺设层合板的非线性弯曲强迫振动问题[1]。本文是这一研究领域的继续和扩展。在这里,笔者详细研究了各向异性复合材料对称角铺设层合板在简谐激振力作用下的非线性弯曲强迫振动问题,做了包括算例的全解析过程分析,得到了各向异性对称角铺设层合板在各种量级载荷作用下的幅一频关系,分析了对称角铺设层合板结构的铺设方向角对非线性弯曲强迫振动的幅一频关系影响,所求得的解析形式结果保证了结果的可靠性。本文无疑是对复合材料层合板非线性强迫振动问题研究的一个有意义的深入扩展,它们对于探讨其它复合材料结构的非线性动力问题具有一定的意义。
非对称复合材料层板在面内载荷作用下的非线性横向变形或屈曲
张志民, 封明, 张耀, 王俊奎
1993, 10(3): 111-122.
摘要:
本文利用广义富里叶级数法对非对称复合材料层板在面内载荷作用下的非线性横向变形或屈曲问题进行了分析。文中主要研究了四边简支边界条件下,非对称层板的铺层方式和面内载荷形式对横向变形的影响。通过求解非线性控制方程得到了层板的载荷—挠度曲线或特殊情况下的后屈曲平衡曲线。计算结果表明,对于大多数非对称复合材料层板在面内载荷作用下所产生的是横向变形问题,而不是分叉屈曲问题。
层合板强度分析的双增量法
李卓球
1993, 10(3): 123-128.
摘要:
本文提出了一种关于复合材料层合板强度分析的新方法——双增量法,并给出了双增量法的计算公式和编程方法。算例表明:双增量法不仅比单增量法具有更明确的物理意义,而且其计算结果更接近实测值。
单向复合材料弹塑性变形行为的研究
杨庆生, 陈浩然
1993, 10(3): 129-133.
摘要:
本文利用微观力学方法研究了单向连续纤维增强的金属基复合材料的弹塑性变形行为。纤维是线弹性材料,基体是弹性一粘塑性各向同性材料。在复合材料的纵向拉伸、横向拉伸和纵向剪切变形状态下,预测了复合材料的弹性模量和初始屈服应力值,并考虑了应变率对弹塑性变形行为的影响。以硼/铝复合材料为例,进行了数值分析,预测结果与实验值符合较好。