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2000年  第17卷  第1期

下世纪我国复合材料的发展机遇与挑战
吴人洁
2000, 17(1): 1-4.
摘要:
简要回顾了我国复合材料的发展过程, 并针对下世纪人类社会进展的特色和我国具体情况提供一些可能发展的机遇, 同时也指出所面临的挑战。最后提出几点措施性建议。
SHS 技术研究进展——纪念SHS 技术诞生三十周年
傅正义
2000, 17(1): 5-10.
摘要:
介绍了自蔓延高温合成技术的发展和国内外研究的概况, 分析了SHS 技术研究与发展的几个重要方向,介绍了SHS 研究的最新动向, 对中国学者在此领域的工作所取得的成果给予了介绍和评价。
电流变液的动态屈服应力
高向阳, 赵晓鹏, 郑长卿
2000, 17(1): 11-14.
摘要:
分别考虑多偶极子相互作用和电导模型中多颗粒的相互作用, 结合电流变液的微观结构, 得出了电流变液的应力-应变关系。由材料屈服后的断裂恢复过程, 得到了两种模型的动态屈服应力。计算表明, 动态屈服应力比静态屈服应力约小25% 左右, 且随体积比增大而增大。
环氧树脂的NM R 表征
冀克俭, 刘元俊, 张银生, 邓卫华
2000, 17(1): 15-18.
摘要:
1H、13C 核磁共振波谱对二酚基丙烷环氧树脂E-51、缩水甘油胺型环氧树脂A G-80、脂环族缩水甘油酯TDE-85 的结构进行了表征, 并通过二维COSY 谱及1H-13C 化学位移相关谱对各共振峰进行了指认。
玻璃微珠表面处理对LDPE 复合材料拉伸性能的影响
梁基照, 李国耀
2000, 17(1): 19-22.
摘要:
应用Inst ron 材料试验机, 于室温下考察了玻璃微珠含量及其表面处理对填充低密度聚乙烯复合物拉伸性能的影响。结果表明, 复合材料的弹性模量(Ec) 随着微珠体积分数的增加而增大, 屈服强度(RyR ) 变化不大, 而断裂强度(RbR )、断裂应变(EbR ) 和断裂能(E bR ) 则减小; 在相同的实验条件下, 微珠表面经硅烷偶联剂预处理的填充体系的E c、RyR 和RbR 稍高于未作表面预处理的复合材料; 对于EbR 和E bR , 两体系之间的差异甚微。
国产AG-80 树脂杂质含量的分析
申蕾, 黄鹏程
2000, 17(1): 23-27.
摘要:
采用化学分析方法, 测定了国产四官能度TGDDM 树脂(A G-80) 的各种形式的羟基和氯的含量及环氧值, 并结合文献报道的高压液相色谱(HPLC) 图, 定量给出了该树脂中各种结构的杂质含量。结果表明: 国产A G-80树脂中的羟基和氯的含量高于国外同类产品, 尤其是羟基的含量非常高, 环氧值及TGDDM 单体的含量与国外同类产品相比也较低。制备过程中避免水解的发生是提高国产A G-80 树脂的纯度和环氧值的主要方法。结果还表明:单纯依靠HPLC 谱不能全面定量地分析TGDDM 环氧树脂中的杂质, 但通过测定树脂中各种形式的羟基和氯的含量与HPLC 结合, 可以定量给出TGDDM 树脂中各类杂质的含量。
利用碳纤维毡制备结构吸波材料的研究
黄远, 李家俊, 马铁军, 王玉林, 师春生
2000, 17(1): 28-31.
摘要:
将经过表面处理的碳纤维毡和环氧树脂复合, 加入碳黑、金属粉末、铁氧体等填料制备出一种新型结构吸波材料。该材料面密度小于5. 2 kg/m2。在8~ 18 GHz 波段最大反射衰减为- 13. 37 dB, 反射率小于- 10 dB 的频率带宽接近于雷达工作的全频带, 达到了实用水平。采用电磁散射理论对材料的吸收机理进行了探讨。
尼龙-6 合金的分散形态和破坏机理
詹茂盛
2000, 17(1): 32-36.
摘要:
利用低真空扫描电镜和高真空扫描电镜及偏光显微镜对尼龙-6/热塑性聚酰胺弹性体合金的分散形态和破坏形貌观察照相, 结果表明: (1) 在三轴应力作用下, 尼龙-6 合金试样U 型缺口前部塑性区域由微细程度和密度均不等的银纹组成, 银纹结构是空洞, 空洞是TPA E 粒子的变形和破坏所致, 空洞的变形加剧母体尼龙-6 的颈缩化; (2)尼龙-6 合金因塑性区域内的空洞化和空洞的变形及空洞之间区域的颈缩和纤维化, 有效地吸收了破坏能量, 使塑性约束得到缓解, 促进了平面应变状态向平面应力状态转变, 最终呈半韧性或韧性破坏; (3) 低真空扫描电镜观察照相既能反映TPA E 粒子的变形程度, 又能反映分散相粒子的破坏过程和空洞大小。
多功能光纤智能复合材料研究
张博明, 王殿富, 杜善义, 李辰砂, 王淑芳
2000, 17(1): 37-41.
摘要:
提出采用光纤微弯传感器测量复合材料固化中粘度的变化。选择了合适的光纤并进行了增敏处理。完成了不同铺层方式的复合材料固化进程的粘度测量, 并与动态介电方法的测量结果进行了比较。结果发现, 光纤微弯衰减方法对于热压情况下复合材料的固化监测是敏感的。该方法可重复性好, 可以准确给出树脂粘度最低点和固化完成点的时间, 灵敏度与光纤同增强纤维的交角有关。利用完成固化监测功能后仍具有光波导性能的已埋入光纤, 研制了两种类型的振动传感器。
PSF/环氧共混基体体系增韧机理研究
孙志杰, 殷立新, 梁志勇, 张佐光
2000, 17(1): 42-45.
摘要:
通过对PSF/环氧共混体系剥离强度、DMA 及SEM 断口图象的分析研究, 揭示了共混体系相结构演变与脆韧转变的对应关系和增韧机理。研究表明, 当共混体系形成较均匀完整的PSF 连续网膜包覆环氧球粒分散相结构,并且网膜厚度小于0. 04 Lm 时, 体系呈现高韧性, 此时体系由断面上高韧性的PSF 网膜产生大量的塑性变形吸收能量而使体系增韧, 不同于传统“海岛结构”的增韧结构和机理, 研究结果对开发高韧性先进复合材料基体和结构胶粘剂具有重要意义。
短纤维增强金属基复合材料的热残留应力及在拉伸和压缩载荷作用下的应力分布
连建设, 江中浩, 扬德庄, 董尚利
2000, 17(1): 45-50.
摘要:
发展了文献[1]中提出的变形模型, 研究了短纤维增强金属基复合材料热残留应力的分布及其对拉伸和压缩载荷下应力分布的影响。研究表明, 在拉伸和压缩载荷下, 热残留应力可导致不对称的应力分布和基体塑性, 热残留应力降低拉伸时的应力传递, 加强压缩时的应力传递。
短纤维增强金属基复合材料弹性模量和屈服强度不对称性的解释
江中浩, 连建设, 董尚利, 扬德庄
2000, 17(1): 51-55.
摘要:
运用文献[1]中的变形模型和应力计算结果, 推导出了存在热残留应力时的拉伸和压缩弹性模量和屈服强度表达式, 表达式与试验吻合很好。分析表明, 纤维根区域的压缩残留应力造成弹性模量的不对称性, 基体拉伸残留应力和纤维的压缩残留应力造成屈服强度的不对称性。
细编穿刺C/C 复合材料不同层次界面特性研究
黄玉东, 朱惠光, 孙文训, 张志谦, 王俊山, 许正辉
2000, 17(1): 56-59.
摘要:
针对细编穿刺C/C 复合材料中单丝/碳基体和纤维束/碳基体不同层次界面结构特性, 分别设计、建立了表征这两个层次界面结合性能的原位顶出仪, 并将界面结合性能与C/C 复合材料层间剪切强度测试进行了比较。利用该原位技术, 研究了不同工艺参数条件下C/C 复合材料这两个层次界面结合性能的关系, 并讨论了它们对C/C 复合材料拉伸强度的影响。表明: 本文中所建立的单纤维和整束纤维顶出技术可用于定量表征C/C 复合材料的不同层次界面粘合性能。不同层次界面结合状态在一定程度上对材料宏观力学性能的影响是不同的。
SiC 和Gr 颗粒混杂增强Al 基复合材料的摩擦磨损特性的研究
卢德宏, 顾明元, 施忠良, 吴桢干, 金燕苹
2000, 17(1): 60-64.
摘要:
比较了SiC 和Gr 颗粒混杂增强Al 基复合材料的干摩擦磨损行为, 并与单一SiCP 和单一GrP 增强Al 基复合材料的相应行为进行了比较。结果表明, 在低载荷(< 30 N ) 时, SiCP 和GrP 能协调作用, 使混杂复合材料的摩擦系数和磨损率均比单一SiCP 和GrP 增强复合材料低。在较高载荷(30~ 120 N ) 时, 混杂复合材料磨损以剥层磨损机制为主, 摩擦系数比单一SiCP 增强复合材料低, 磨损率比单一GrP 增强复合材料低得多, 比单一SiCP 增强复合材料高。混杂复合材料对偶件的磨损比单一SiCP 增强复合材料低得多。
SiCP/ZL 109 复合材料中SiC 的界面行为
隋贤栋, 罗承萍, 欧阳柳章, 骆灼旋
2000, 17(1): 65-70.
摘要:
 以常规TEM 为工具, 研究了SiCP/ ZL 109 复合材料中数十个SiC 颗粒及其界面,Si 优先在SiC 表面上形核、长大, 形成界面Si, 并形成大量SiC/S i 界面。靠近SiC 界面的Al 基体中, 普遍存在一层厚度小于1Lm 的“亚晶铝带”, 其内有大量位错。SiC 与Al、SiC 与Si 之间虽然没有固定的晶体学位向关系, 但是存在下列优先关系: (1103) SiC//(111)Al, [1120]SiC//[110]Al; (1101) SiC//(111) Si; [1120]SiC//[112]Si
液态反应生成Fe-VC 表面复合材料的组织与耐磨性能
王一三, 张欣苑, 黄文, 李凤春
2000, 17(1): 71-75.
摘要:
采用液态表面反应技术, 在铸钢件上原位生成厚度为3~ 4 mm 的Fe-VC 表面复合材料, 用光学显微镜、SEM 和XRD 研究了该表面复合材料的显微组织和物相结构, 用电子探针分析了表面复合材料中合金元素的分布, 在重载干摩擦磨损条件下, Fe-VC 表面复合材料显示了良好的耐磨性能。
铸态Al-4. 5Cu/TiB2 复合材料组织和性能的研究
陈子勇, 陈玉勇, 舒群, 孙剑飞, 安阁英, 李东, 刘羽寅
2000, 17(1): 76-80.
摘要:
提出一种新型的原位反应合成工艺——熔体反应法, 以TiO2、H3BO3、Na3AlF6 和Al-Cu 合金为原材料, 采用熔体反应法制备了低成本的内生颗粒增强Al-4. 5Cu/TiB2 复合材料。TiB2 颗粒细小, 平均尺寸为0. 93 Lm, 均匀分布于基体之中, 与基体结合良好。当TiB2 的含量为10 vo l% 时, 复合材料的抗拉强度为416. 7M Pa, 屈服强度为316.9M Pa, 延伸率为3. 3%。
形状记忆合金马氏体相变动力学模型
郑雁军, 崔立山, 杨大智
2000, 17(1): 81-85.
摘要:
基于马氏体体积分数对温度偏微分与自由能差对温度偏微分呈线性关系的事实, 提出一种新的马氏体相变动力学模型, 通过与其它马氏体相变动力学模型比较, 并应用于复合材料模型中, 表明本模型与实验结果十分吻合。
金属陶瓷功能梯度材料的颗粒界面断裂能量释放率与临界颗粒尺寸的研究
王富耻, 王鲁, 吕广庶
2000, 17(1): 86-88.
摘要:
研究了功能梯度材料富陶瓷区金属颗粒界面断裂能量释放率。文中采用双层嵌套模型给出了金属颗粒界面的热应力与金属体积浓度的关系, 对于得到的每一梯度层中的颗粒界面热应力, 分析了颗粒界面断裂能量释放率,并研究了每一梯度层中金属颗粒的临界尺寸变化规律。
等离子喷涂ZrO2-N iCoCrAlY 梯度涂层的成分分布与力学性能
向兴华, 陈康年, 刘正义, 李尚周, 尹钟大, 朱景川, 全成军
2000, 17(1): 89-92.
摘要:
在ZrO2-NiCoCrAlY 梯度涂层中, 由基体到涂层表面, ZrO2 的含量逐渐增多,NiCoCrAlY 的含量逐渐减少,形成一种无宏观结合界面的成分连续变化的组织结构。随ZrO2 组元含量的升高, ZrO2-NiCoCrAlY 复合涂层的密度基本呈线性降低; 涂层硬度则先降低后升高, 含60 vo l%ZrO2 的复合涂层具有最低的硬度值; 富含NiCoCrAlY 组元的复合涂层的孔隙率略低。与双层涂层相比, 成分梯度化的分布使梯度涂层的内聚强度和涂层与基体的结合强度都得到了明显地提高; 涂层与基体的结合界面是梯度涂层2基体体系中的最薄弱之处。
复合材料迭层板柱状弯曲的非线性流固耦合动力响应分析
唐文勇, 张圣坤, 陈铁云
2000, 17(1): 93-97.
摘要:
导出置于液面上的复合材料迭层板变形时流体作用力的近似表达式; 由Ham ilton 原理建立了考虑横向剪切变形以及流固耦合效应时迭层板的非线性动力方程; 采用差分方法求解了迭层板的非线性流固耦合动力响应; 讨论了不同载荷类型下流场深度及几何非线性对动力响应的影响。
三维多向编织复合材料非线性本构行为的细观数值模拟
庞宝君, 杜善义, 韩杰才, 王铎
2000, 17(1): 98-101.
摘要:
针对三维多向编织复合材料, 在已建立的单胞几何模型及材料力学性能细观计算力学分析方法的基础上,引入M urakam i 的几何损伤理论模拟纤维束的细观损伤行为, 建立了预报该类材料非线性本构行为数值模拟及细观损伤机理的有限元分析方法。结合实例预报了碳/环氧四向编织复合材料本构的非线性行为, 并与实验结果进行了对比。
复合材料全寿命范围E -N 曲线方程与S-N 曲线方程
熊峻江
2000, 17(1): 103-107.
摘要:
首先提出了两个新的复合材料全寿命范围的E -N 曲线方程与S -N 曲线方程, 与过去的双参数和三参数曲线公式相比, 此二方程因均有四个参数而具有更好的物理性质; 然后采用相关系数最优法, 分别给出了两个方程的参数估计公式和求解方法, 最后给出了该二方程的应用实例, 通过实例发现: 两个方程均具有良好的拟合效果, 且便于实际应用。
运用神经网络识别复合材料板刚度
华宏星, 陈小琳, 石银明
2000, 17(1): 108-110.
摘要:
提出了一种复合材料刚度识别的新方法。通过一个反向传播神经网络, 利用正交各向异性板的动态特性(固有频率) 识别复合材料板刚度。同时给出了实例用来验证此方法的有效性。
树脂基复合材料热固化过程微机控制系统
王振清, 杨连军, 张自国, 李树存
2000, 17(1): 111-114.
摘要:
介绍了一种基于IBM -PC 机的多参数、高精度控制系统, 运用VB、VC 语言编程, 包括A /D 转换、多路转换和I/O 控制, 应用于树脂基复合材料热固化过程控制及其他类似系统。
激光作用下SiCP/A356 复合材料的快凝组织形成
张坤, 陈光南
2000, 17(1): 115-118.
摘要:
对SiC 颗粒增强Al-Si 复合材料以及Al-Si 合金进行激光表面重熔处理, 分析了SiC 颗粒在快速凝固条件下的分布规律以及SiC 颗粒对合金基体凝固行为的影响。结果表明: SiC 颗粒不会被快速移动的凝固界面所推移; 颗粒对基体凝固组织中的相组成无影响, 但对凝固初生相的晶体生长有抑制作用。从颗粒与合金熔体的交互作用角度对实验结果进行了讨论。
Al2O3 短纤维结构分析
杨川, 张吉喜, 刘世楷, 雷廷权
2000, 17(1): 119-122.
摘要:
综合利用TEM、XRD 及偏光技术研究了D2Al2O3 短纤维的结构。得出纤维具有分层结构。纤维外表面是由具有H2Al2O3 的织构所组成, 织构轴为
[011], 纤维心部是细小的D2Al2O3多晶结构。
纤维束增强复合材料的横向弹塑性性能研究
杨庆生, 郑代华
2000, 17(1): 122-125.
摘要:
 利用细观力学模型和有限元法研究纤维束复合材料的横向弹塑性力学性能。假设弹性的纤维束均匀地分布于幂硬化弹塑性基体材料中, 并假设纤维束内的纤维接触是光滑的。通过与单丝纤维复合材料的相应结果比较, 研究了纤维成束对复合材料宏观弹塑性性能的影响。通过对硼/铝复合材料的数值研究表明: 纤维的成束对复合材料的横向弹性刚度影响很小, 而对复合材料的塑性变形和切线刚度有显著的影响。