2004年 第21卷 第1期
2004, 21(1): 1-6.
摘要:
采用柠檬酸sol-gel工艺合成了BaFe12O19/SiO2-B2O3-K2O微晶玻璃陶瓷, 并对其介电常数及其磁导率在100MHz～ 6 GHz 下的变化规律进行了研究。结果表明: BaFe12O19/SiO2-B2O3-K2O微晶玻璃陶瓷可以在850℃/5 h的条件下烧结而成, 其合成过程与体系中的Ba/Fe 密切相关; 其介电常数基本不随测试频率的变化而变化; 其磁导率实部随测试频率的增加而下降。
采用柠檬酸sol-gel工艺合成了BaFe12O19/SiO2-B2O3-K2O微晶玻璃陶瓷, 并对其介电常数及其磁导率在100MHz～ 6 GHz 下的变化规律进行了研究。结果表明: BaFe12O19/SiO2-B2O3-K2O微晶玻璃陶瓷可以在850℃/5 h的条件下烧结而成, 其合成过程与体系中的Ba/Fe 密切相关; 其介电常数基本不随测试频率的变化而变化; 其磁导率实部随测试频率的增加而下降。
2004, 21(1): 7-11.
摘要:
研究了PAN基碳纤维浸渍不同硼化物溶液进行高温热处理后(2500℃)对力学性能的影响。采用扫描隧道显微镜观察了渗硼处理对碳纤维表面微观形态结构的影响,同时还采用X-ray衍射技术分析了渗硼处理对纤维结构参数的影响。结果表明渗硼处理可提高CF的力学性能,采用硼化物A浸渍热处理后CF的模量和强度分别提高了10.3 %和15.3 %。通过STM观察可以很清楚看到渗硼处理可提高CF的择优取向和晶体尺寸,减少表面缺陷。X-ray衍射分析结果与STM一致,渗硼热处理提高了CF的晶体尺寸。
研究了PAN基碳纤维浸渍不同硼化物溶液进行高温热处理后(2500℃)对力学性能的影响。采用扫描隧道显微镜观察了渗硼处理对碳纤维表面微观形态结构的影响,同时还采用X-ray衍射技术分析了渗硼处理对纤维结构参数的影响。结果表明渗硼处理可提高CF的力学性能,采用硼化物A浸渍热处理后CF的模量和强度分别提高了10.3 %和15.3 %。通过STM观察可以很清楚看到渗硼处理可提高CF的择优取向和晶体尺寸,减少表面缺陷。X-ray衍射分析结果与STM一致,渗硼热处理提高了CF的晶体尺寸。
2004, 21(1): 12-16.
摘要:
以FeSO4·7H2O、NiSO4·6H2O和ZnSO4·7H2O为原料,通过共沉淀法先制备出晶粒细小的碱式碳酸盐前驱体,在不同的温度下焙烧1 h,制备出(Ni,Zn)Fe2O4纳米晶复合材料,利用XRD和TEM等方法对样品进行了分析表征;并考察了其气敏特性和红外吸收性能。结果表明:(Ni,Zn)Fe2O4在500℃下开始固相反应并结晶成为纳米晶体,在800℃下晶粒尺寸约为50nm。
以FeSO4·7H2O、NiSO4·6H2O和ZnSO4·7H2O为原料,通过共沉淀法先制备出晶粒细小的碱式碳酸盐前驱体,在不同的温度下焙烧1 h,制备出(Ni,Zn)Fe2O4纳米晶复合材料,利用XRD和TEM等方法对样品进行了分析表征;并考察了其气敏特性和红外吸收性能。结果表明:(Ni,Zn)Fe2O4在500℃下开始固相反应并结晶成为纳米晶体,在800℃下晶粒尺寸约为50nm。
2004, 21(1): 17-22.
摘要:
以蒙脱石为原料、十六烷基三甲基溴化铵和十二烷胺为结构导向剂,直接利用正硅酸乙酯和异丙醇铝混合物为层柱前驱体,合成了新型纳米孔径硅铝层柱蒙脱石复合材料。运用XRD、TG、FT-IR和N2等温吸附-脱附等技术表征复合材料。结果表明:合成材料具有大通道(层间距为3.45 nm)、孔径较大且分布窄(平均孔径为2.0 nm)、高比表面积(SBET=502.0 m2/g)和高热稳定性(大于750 ℃)。和硅层柱多孔粘土复合材料相比,铝的掺入对孔结构和热稳定性影响较小,但明显提高了酸性和酸强度。
以蒙脱石为原料、十六烷基三甲基溴化铵和十二烷胺为结构导向剂,直接利用正硅酸乙酯和异丙醇铝混合物为层柱前驱体,合成了新型纳米孔径硅铝层柱蒙脱石复合材料。运用XRD、TG、FT-IR和N2等温吸附-脱附等技术表征复合材料。结果表明:合成材料具有大通道(层间距为3.45 nm)、孔径较大且分布窄(平均孔径为2.0 nm)、高比表面积(SBET=502.0 m2/g)和高热稳定性(大于750 ℃)。和硅层柱多孔粘土复合材料相比,铝的掺入对孔结构和热稳定性影响较小,但明显提高了酸性和酸强度。
2004, 21(1): 23-27.
摘要:
研究一种新型免增湿无机-有机复合质子交换膜,这种复合质子交换膜中的无机物含量达60%以上,且其中部分无机颗粒交联成为无机大分子,具有良好的耐酸稳定性。化学结合水到120℃左右才分解,在80℃干燥30min后,在潮湿的空气中(RH90%)可自动吸湿恢复原重。在干燥空气(相对湿度<40%)中具有良好的导电能力,室温电导率达1.14×10-2S/cm,在60℃时达到2.81×10-2S/cm。
研究一种新型免增湿无机-有机复合质子交换膜,这种复合质子交换膜中的无机物含量达60%以上,且其中部分无机颗粒交联成为无机大分子,具有良好的耐酸稳定性。化学结合水到120℃左右才分解,在80℃干燥30min后,在潮湿的空气中(RH90%)可自动吸湿恢复原重。在干燥空气(相对湿度<40%)中具有良好的导电能力,室温电导率达1.14×10-2S/cm,在60℃时达到2.81×10-2S/cm。
2004, 21(1): 28-32.
摘要:
以带有玻璃涂层的氧化铝微粉、小尺寸板晶(样板晶)和Y-TZP微粉为原料,在常压、不同温度下,通过样板晶生长制备了Y-TZP/板状氧化铝复相陶瓷。对该复相陶瓷的室温力学性能的研究表明,在适当烧结温度下制备的复相陶瓷该材料具有较高的强度(800~900 MPa)和断裂韧性(11.8~15.2MPa·m1/2)。用扫描电子显微镜观察复相陶瓷的显微结构特点,表明该材料的增韧机制为氧化锆相变增韧和板晶对裂纹偏转和桥连机制共同起作用。用二参数Weibull分布来量化强度波动,表明该复相陶瓷具有很高的Weibull模量。
以带有玻璃涂层的氧化铝微粉、小尺寸板晶(样板晶)和Y-TZP微粉为原料,在常压、不同温度下,通过样板晶生长制备了Y-TZP/板状氧化铝复相陶瓷。对该复相陶瓷的室温力学性能的研究表明,在适当烧结温度下制备的复相陶瓷该材料具有较高的强度(800~900 MPa)和断裂韧性(11.8~15.2MPa·m1/2)。用扫描电子显微镜观察复相陶瓷的显微结构特点,表明该材料的增韧机制为氧化锆相变增韧和板晶对裂纹偏转和桥连机制共同起作用。用二参数Weibull分布来量化强度波动,表明该复相陶瓷具有很高的Weibull模量。
2004, 21(1): 33-37.
摘要:
FRP筋作为钢筋增强混凝土的替代物已经在潮湿环境中的海堤工程、桥梁隧道、高层建筑、城市建设等基础设施的设计与施工中广泛使用。然而,FRP筋固有的脆性特征成为FRP筋进一步推广使用的障碍。在对FRP筋的综合研究基础上提出了包覆筋的概念,即包覆筋的芯由钢等高延展性的金属材料组成,包覆层由FRP组成。对新设计的FRP筋力学性能进行了理论推导,并给出了理论预测曲线。
FRP筋作为钢筋增强混凝土的替代物已经在潮湿环境中的海堤工程、桥梁隧道、高层建筑、城市建设等基础设施的设计与施工中广泛使用。然而,FRP筋固有的脆性特征成为FRP筋进一步推广使用的障碍。在对FRP筋的综合研究基础上提出了包覆筋的概念,即包覆筋的芯由钢等高延展性的金属材料组成,包覆层由FRP组成。对新设计的FRP筋力学性能进行了理论推导,并给出了理论预测曲线。
2004, 21(1): 38-44.
摘要:
探讨了酸、碱、水等介质对玄武岩纤维的刻蚀以及对其性质影响的可能性,测定了玄武岩纤维的组成,计算了玄武岩纤维的酸度系数和pH值。在对玄武岩纤维进行软化、硅烷偶联剂表面活化处理的基础上,利用玄武岩纤维和植物纤维进行杂化,制备了生态环境复合过滤材料。通过扫描电镜及红外光谱对其微观结构及其形成的机理进行了研究。结果表明,玄武岩纤维在植物纤维中均匀弥散,无机纤维和有机纤维各自的优良特性得到了充分的发挥。利用无规线团模型对其结构进行了描述,采用逾渗模型对其过滤性能进行分析,并讨论了打浆度、玄武岩纤维含量、胶粘剂等因素对复合材料性能的影响。制备的复合材料具有可重复使用、性能价格比高、对环境无二次污染,符合对环境协调、友好的生态环境材料的绿色化要求。
探讨了酸、碱、水等介质对玄武岩纤维的刻蚀以及对其性质影响的可能性,测定了玄武岩纤维的组成,计算了玄武岩纤维的酸度系数和pH值。在对玄武岩纤维进行软化、硅烷偶联剂表面活化处理的基础上,利用玄武岩纤维和植物纤维进行杂化,制备了生态环境复合过滤材料。通过扫描电镜及红外光谱对其微观结构及其形成的机理进行了研究。结果表明,玄武岩纤维在植物纤维中均匀弥散,无机纤维和有机纤维各自的优良特性得到了充分的发挥。利用无规线团模型对其结构进行了描述,采用逾渗模型对其过滤性能进行分析,并讨论了打浆度、玄武岩纤维含量、胶粘剂等因素对复合材料性能的影响。制备的复合材料具有可重复使用、性能价格比高、对环境无二次污染,符合对环境协调、友好的生态环境材料的绿色化要求。
2004, 21(1): 45-50.
摘要:
针对复合材料热压过程的工艺特性,建立了光纤微弯传感压力测试系统,并对系统在复合材料成型过程的适用性进行了评价。结果发现,该系统适合应用于温度小于120℃、压力范围0.005~0.5 MPa的测试环境,具有较好的重复性和稳定性;光纤在调制器中的排布密度、测试环境温度及光纤微弯形变回弹对输出光功率有一定的影响。在以上研究基础上拟合并验证了测试系统载荷-光功率方程。
针对复合材料热压过程的工艺特性,建立了光纤微弯传感压力测试系统,并对系统在复合材料成型过程的适用性进行了评价。结果发现,该系统适合应用于温度小于120℃、压力范围0.005~0.5 MPa的测试环境,具有较好的重复性和稳定性;光纤在调制器中的排布密度、测试环境温度及光纤微弯形变回弹对输出光功率有一定的影响。在以上研究基础上拟合并验证了测试系统载荷-光功率方程。
2004, 21(1): 51-55.
摘要:
采用放电等离子烧结(SPS)方法制备了金刚石颗粒(平均粒径为12μm、25μm 及50μm)以20 ％的体积比弥散WC-10 wt％Co硬质合金的致密复合物,为防止金刚石颗粒的氧化和石墨化,用高温化学反应方法在其表面生成了一层牢固结合的纳米尺寸的碳化硅保护膜。所得烧结体的相对密度均可达到98％。弥散金刚石颗粒基本保持了基体的高硬度,但是使复合物的断裂韧性得到了显著提高,金刚石粒度为50μm时,韧性高达17.8MPa·m1/2。沿金刚石颗粒周围可以清晰地观察到裂纹偏转及停止现象。金刚石粒度的变化对力学性能的影响不很明显。
采用放电等离子烧结(SPS)方法制备了金刚石颗粒(平均粒径为12μm、25μm 及50μm)以20 ％的体积比弥散WC-10 wt％Co硬质合金的致密复合物,为防止金刚石颗粒的氧化和石墨化,用高温化学反应方法在其表面生成了一层牢固结合的纳米尺寸的碳化硅保护膜。所得烧结体的相对密度均可达到98％。弥散金刚石颗粒基本保持了基体的高硬度,但是使复合物的断裂韧性得到了显著提高,金刚石粒度为50μm时,韧性高达17.8MPa·m1/2。沿金刚石颗粒周围可以清晰地观察到裂纹偏转及停止现象。金刚石粒度的变化对力学性能的影响不很明显。
2004, 21(1): 56-60.
摘要:
氧化铝与耐热钢在高温下都具有优异的特殊性能,氧化铝硬度高、热稳定性好、耐热钢的抗氧化性与热强性高,因此氧化铝颗粒增强耐热钢基复合材料可望获得好的抗高温磨料磨损性能。在154~200 μm的氧化铝颗粒表面通过化学气相沉积技术获得Ni涂层后,通过在氧化铝颗粒中加入耐热钢颗粒的方法与负压铸渗技术,获得了氧化铝颗粒体积分数在18 %~52 %的氧化铝颗粒/耐热钢基复合材料,并考察了其在900℃的磨料磨损工况下的耐磨性。结果表明:所有复合材料的耐磨性均比耐热钢的好,耐磨性最好的复合材料是氧化铝颗粒体积分数为39 %的复合材料,其耐磨性是耐热钢的3.27倍。通过扫描电镜分析了复合材料的磨损机理及不同氧化铝颗粒体积分数复合材料的磨损行为。
氧化铝与耐热钢在高温下都具有优异的特殊性能,氧化铝硬度高、热稳定性好、耐热钢的抗氧化性与热强性高,因此氧化铝颗粒增强耐热钢基复合材料可望获得好的抗高温磨料磨损性能。在154~200 μm的氧化铝颗粒表面通过化学气相沉积技术获得Ni涂层后,通过在氧化铝颗粒中加入耐热钢颗粒的方法与负压铸渗技术,获得了氧化铝颗粒体积分数在18 %~52 %的氧化铝颗粒/耐热钢基复合材料,并考察了其在900℃的磨料磨损工况下的耐磨性。结果表明:所有复合材料的耐磨性均比耐热钢的好,耐磨性最好的复合材料是氧化铝颗粒体积分数为39 %的复合材料,其耐磨性是耐热钢的3.27倍。通过扫描电镜分析了复合材料的磨损机理及不同氧化铝颗粒体积分数复合材料的磨损行为。
2004, 21(1): 61-67.
摘要:
采用粒径为1μm的SiC颗粒,用挤压铸造法制备出体积分数为45 %的SiCP/2024Al复合材料,研究了位错对高体积分数SiCP/2024Al时效行为的影响。结果表明,复合材料中的高密度位错可以湮灭大量的淬火空位,这在一定程度上抑制了GP区的析出。但是,高密度位错的存在降低了其它析出相的热扩散激活能,促进了析出相形核;还能为原子的管道扩散提供通道,促进了溶质原子的扩散,加速析出相的长大,在宏观上表现为对时效行为的促进,使峰时效提前。高密度的位错为强烈依赖于位错等缺陷形核的θ'和S'相提供许多优先形核的场所,使复合材料中的形核密度增加,同时使析出相的尺寸减小,所以复合材料中的析出相呈现细小弥散的分布特点。
采用粒径为1μm的SiC颗粒,用挤压铸造法制备出体积分数为45 %的SiCP/2024Al复合材料,研究了位错对高体积分数SiCP/2024Al时效行为的影响。结果表明,复合材料中的高密度位错可以湮灭大量的淬火空位,这在一定程度上抑制了GP区的析出。但是,高密度位错的存在降低了其它析出相的热扩散激活能,促进了析出相形核;还能为原子的管道扩散提供通道,促进了溶质原子的扩散,加速析出相的长大,在宏观上表现为对时效行为的促进,使峰时效提前。高密度的位错为强烈依赖于位错等缺陷形核的θ'和S'相提供许多优先形核的场所,使复合材料中的形核密度增加,同时使析出相的尺寸减小,所以复合材料中的析出相呈现细小弥散的分布特点。
2004, 21(1): 68-72.
摘要:
采用双悬臂梁(DCB)试验测试和研究了织物增强复合材料层合板的层间断裂韧性与断裂行为。为了评价测试温度和试样几何尺寸的变化对层间断裂韧性的影响,分别在室温(RT)和液氮温度(77K)条件下对不同尺寸的试样进行了双悬臂梁试验。采用扫描电镜对分层断裂面进行了观察,分析和验证了层间断裂特性。
采用双悬臂梁(DCB)试验测试和研究了织物增强复合材料层合板的层间断裂韧性与断裂行为。为了评价测试温度和试样几何尺寸的变化对层间断裂韧性的影响,分别在室温(RT)和液氮温度(77K)条件下对不同尺寸的试样进行了双悬臂梁试验。采用扫描电镜对分层断裂面进行了观察,分析和验证了层间断裂特性。
2004, 21(1): 73-77.
摘要:
通过对高温环境下防热材料内部热化学烧蚀机理的分析,利用Eshelby等效夹杂方法研究了组元材料烧蚀-相变特性和高温力学性能的变化规律。假设材料热化学反应后的热解(热氧化)生成相介质统计均匀分布,考虑了烧蚀反应产生的气孔与固体相介质之间的相互作用,预报了单向纤维增强复合材料微结构与宏观性能之间的变化关系,并进行了数值计算。研究结果表明:单向复合材料纵向杨氏模量随温度升高而衰减,并与加温速率有关,典型热防护材料的高温力学性能的理论预报与实验数据进行比较,结果吻合较好,说明理论模型正确,为防热复合材料热结构分析奠定了基础。
通过对高温环境下防热材料内部热化学烧蚀机理的分析,利用Eshelby等效夹杂方法研究了组元材料烧蚀-相变特性和高温力学性能的变化规律。假设材料热化学反应后的热解(热氧化)生成相介质统计均匀分布,考虑了烧蚀反应产生的气孔与固体相介质之间的相互作用,预报了单向纤维增强复合材料微结构与宏观性能之间的变化关系,并进行了数值计算。研究结果表明:单向复合材料纵向杨氏模量随温度升高而衰减,并与加温速率有关,典型热防护材料的高温力学性能的理论预报与实验数据进行比较,结果吻合较好,说明理论模型正确,为防热复合材料热结构分析奠定了基础。
2004, 21(1): 78-83.
摘要:
对由二苯甲烷双马来酰亚胺与二烯丙基双酚A体系制得的典型双马来酰亚胺树脂体系的固化动力学模型进行研究,目前国内绝大多数双马来酰亚胺树脂体系都是在此基础上改性得到的。并采用DSC方法研究典型双马来酰亚胺树脂的固化过程,用恒温和动态两种方法分析其固化反应。根据自催化与n级反应方程,采用least-squares方法和Kissinger方法进行数据处理,建立该树脂体系的固化动力学模型并确定其固化动力学参数,此模型与实验结果具有良好的吻合性。同时该模型揭示了典型双马来酰亚胺树脂体系的固化反应是按不同机理分段进行的,在反应过程中由自催化模型转变为n级反应模型。此模型为合理的研究双马来酰亚胺树脂体系的工艺参数,保证产品质量以及工艺优化提供了必要的前提条件。
对由二苯甲烷双马来酰亚胺与二烯丙基双酚A体系制得的典型双马来酰亚胺树脂体系的固化动力学模型进行研究,目前国内绝大多数双马来酰亚胺树脂体系都是在此基础上改性得到的。并采用DSC方法研究典型双马来酰亚胺树脂的固化过程,用恒温和动态两种方法分析其固化反应。根据自催化与n级反应方程,采用least-squares方法和Kissinger方法进行数据处理,建立该树脂体系的固化动力学模型并确定其固化动力学参数,此模型与实验结果具有良好的吻合性。同时该模型揭示了典型双马来酰亚胺树脂体系的固化反应是按不同机理分段进行的,在反应过程中由自催化模型转变为n级反应模型。此模型为合理的研究双马来酰亚胺树脂体系的工艺参数,保证产品质量以及工艺优化提供了必要的前提条件。
2004, 21(1): 84-89.
摘要:
功能梯度材料是在航空航天领域的需求背景下发展起来的,但由于生产技术及工作环境等方面的原因,功能梯度材料内部常常产生各种形式的裂纹并最终导致材料破坏,因此研究含任意方向裂纹功能梯度材料的断裂问题具有重要意义。以含有任意方向裂纹的功能梯度材料为对象,运用积分变换方法,给出了相应材料平面问题的位移场的形式解。通过引入辅助函数并利用相关条件,可将问题转化为求解一组带有Cauchy核的奇异积分方程,继而采用Lobatto-Chebyshev方法对奇异积分方程进行数值求解。最后分析了裂纹方向、材料非均匀指数、载荷条件对混合型应力强度因子的影响。
功能梯度材料是在航空航天领域的需求背景下发展起来的,但由于生产技术及工作环境等方面的原因,功能梯度材料内部常常产生各种形式的裂纹并最终导致材料破坏,因此研究含任意方向裂纹功能梯度材料的断裂问题具有重要意义。以含有任意方向裂纹的功能梯度材料为对象,运用积分变换方法,给出了相应材料平面问题的位移场的形式解。通过引入辅助函数并利用相关条件,可将问题转化为求解一组带有Cauchy核的奇异积分方程,继而采用Lobatto-Chebyshev方法对奇异积分方程进行数值求解。最后分析了裂纹方向、材料非均匀指数、载荷条件对混合型应力强度因子的影响。
2004, 21(1): 90-94.
摘要:
对具有不同细观结构参数的二步法方型三维编织复合材料试件进行了轴向拉伸、三点弯曲及轴向压缩的力学性能测试,获得了这种结构材料的基本力学性能数据。针对其细观结构特点,从宏观角度分析了编织纱的种类、编织纱与轴纱的线密度之比以及编织节距长度等参数对力学性能的影响。实验和分析结果表明:二步法方型三维编织复合材料的轴纱对轴向拉伸和压缩性能起主导作用;节距长度增大,编织纱越粗,轴向拉伸强度、拉伸模量以及轴向压缩强度和模量均有增大的趋势。
对具有不同细观结构参数的二步法方型三维编织复合材料试件进行了轴向拉伸、三点弯曲及轴向压缩的力学性能测试,获得了这种结构材料的基本力学性能数据。针对其细观结构特点,从宏观角度分析了编织纱的种类、编织纱与轴纱的线密度之比以及编织节距长度等参数对力学性能的影响。实验和分析结果表明:二步法方型三维编织复合材料的轴纱对轴向拉伸和压缩性能起主导作用;节距长度增大,编织纱越粗,轴向拉伸强度、拉伸模量以及轴向压缩强度和模量均有增大的趋势。
2004, 21(1): 95-99.
摘要:
根据叠加原理将含有非对称分层的复合材料层合梁在横向载荷作用下的受力状态分解为对称和反对称情况,再将反对称受力状态分解为无分层梁受反对称横向载荷状态与含分层梁在分层表面承受附加剪切载荷状态。将分层问题归结为在附加载荷状态中,层合梁附加位移与附加应力的分析,并据此建立了一个简单的力学模型。最后,根据工程梁理论得到了由分层引起的附加位移与应力的解析解答,利用能量释放率方法确定了应力强度因子,计算分析了分层区长度与层板厚度对附加位移的影响。
根据叠加原理将含有非对称分层的复合材料层合梁在横向载荷作用下的受力状态分解为对称和反对称情况,再将反对称受力状态分解为无分层梁受反对称横向载荷状态与含分层梁在分层表面承受附加剪切载荷状态。将分层问题归结为在附加载荷状态中,层合梁附加位移与附加应力的分析,并据此建立了一个简单的力学模型。最后,根据工程梁理论得到了由分层引起的附加位移与应力的解析解答,利用能量释放率方法确定了应力强度因子,计算分析了分层区长度与层板厚度对附加位移的影响。
2004, 21(1): 100-108.
摘要:
根据叠加原理将横向载荷作用下的含有非对称矩形内部分层的层板进行状态分解,从而将分层问题归结为分层表面上的附加剪切载荷作用下层板附加位移与附加应力的分析,并据此建立一个仅包含分层区的简单的力学模型。进而在分层区中切取平行于边界的无限小的切片,将切片视为含分层的层合梁,其位移模态以相应的层合梁的附加位移模态表示。在此基础上构造层板分层区内满足位移边界条件的位移模态,最后用最小势能原理确定位移幅值的闭合解并且分析了分层区的应力场和能量释放率。
根据叠加原理将横向载荷作用下的含有非对称矩形内部分层的层板进行状态分解,从而将分层问题归结为分层表面上的附加剪切载荷作用下层板附加位移与附加应力的分析,并据此建立一个仅包含分层区的简单的力学模型。进而在分层区中切取平行于边界的无限小的切片,将切片视为含分层的层合梁,其位移模态以相应的层合梁的附加位移模态表示。在此基础上构造层板分层区内满足位移边界条件的位移模态,最后用最小势能原理确定位移幅值的闭合解并且分析了分层区的应力场和能量释放率。
2004, 21(1): 109-113.
摘要:
在Chanvillard关于非直纤维静态拔出模型基础上,建立非直纤维的细观动态模型。此模型通过纤维与基体接触界面剪应力的传递考虑纤维的动态拔出过程,并考虑应变率效应。同时,适当选取阈值,建立基于细观损伤演化的纤维脱粘和拔出动态模型。此模型可以很好地模拟Chanvillard关于非直纤维的静态实验结果,并能反映复合材料的应变率影响。
在Chanvillard关于非直纤维静态拔出模型基础上,建立非直纤维的细观动态模型。此模型通过纤维与基体接触界面剪应力的传递考虑纤维的动态拔出过程,并考虑应变率效应。同时,适当选取阈值,建立基于细观损伤演化的纤维脱粘和拔出动态模型。此模型可以很好地模拟Chanvillard关于非直纤维的静态实验结果,并能反映复合材料的应变率影响。
2004, 21(1): 114-118.
摘要:
以甲基四氢酸酐为固化剂,对含羟基长链烷基季铵盐改性蒙脱土-环氧树脂纳米复合材料的制备进行了研究。通过TEM、SEM、TGA和DMA等对其微观结构、热性能和动态力学性能等进行表征和分析。TEM结果表明:有机蒙脱土以纳米片层分散在环氧树脂基体中,形成了纳米复合材料;有机蒙脱土含量3wt％时,环氧树脂被同时增韧增强:冲击强度提高87.8%,拉伸强度提高20.9%。纳米片层蒙脱土的加入同时也改善了环氧树脂的热稳定性和动态力学性能;有机蒙脱土含量5wt%时,热分解温度提高24.7℃,热变形温度提高了8.7℃;在T<Tg时,环氧树脂的储能模量提高42.86%,在T>Tg时,提高229.8%;相应玻璃化转变温度Tg提高14.7℃。
以甲基四氢酸酐为固化剂,对含羟基长链烷基季铵盐改性蒙脱土-环氧树脂纳米复合材料的制备进行了研究。通过TEM、SEM、TGA和DMA等对其微观结构、热性能和动态力学性能等进行表征和分析。TEM结果表明:有机蒙脱土以纳米片层分散在环氧树脂基体中,形成了纳米复合材料;有机蒙脱土含量3wt％时,环氧树脂被同时增韧增强:冲击强度提高87.8%,拉伸强度提高20.9%。纳米片层蒙脱土的加入同时也改善了环氧树脂的热稳定性和动态力学性能;有机蒙脱土含量5wt%时,热分解温度提高24.7℃,热变形温度提高了8.7℃;在T<Tg时,环氧树脂的储能模量提高42.86%,在T>Tg时,提高229.8%;相应玻璃化转变温度Tg提高14.7℃。
2004, 21(1): 119-123.
摘要:
详细研究了聚氯乙烯(PVC)、氯化聚乙烯(CPE)和纳米碳酸钙(Nano-CaCO3)的三元复合体系的加工工艺和组成变化与力学性能之间的关系。研究表明:如果先将CPE等弹性体和纳米CaCO3制成母粒,然后再与PVC进行混合,有利于纳米粒子在基体中的分散,在复合体系中,纳米CaCO3和CPE达到了协同增韧PVC的作用,同时,纳米CaCO3具有补强作用,且当母粒的组成为CPE/纳米CaCO3=1∶2时,对PVC改性效果最佳。
详细研究了聚氯乙烯(PVC)、氯化聚乙烯(CPE)和纳米碳酸钙(Nano-CaCO3)的三元复合体系的加工工艺和组成变化与力学性能之间的关系。研究表明:如果先将CPE等弹性体和纳米CaCO3制成母粒,然后再与PVC进行混合,有利于纳米粒子在基体中的分散,在复合体系中,纳米CaCO3和CPE达到了协同增韧PVC的作用,同时,纳米CaCO3具有补强作用,且当母粒的组成为CPE/纳米CaCO3=1∶2时,对PVC改性效果最佳。
2004, 21(1): 124-128.
摘要:
聚合填充法制备的UHMWPE/Kaolin复合材料具有特殊的流变行为。一般情况下填料的加入使聚合物熔体粘度,动态模量升高。与此相反,由填充复合法制备的UHWMPE/Kaolin复合材料的表观粘度、复数粘度、动态模量均随Kaolin填充量呈下降趋势,其加工性得到改善。文中对此现象的实验结果进行了报道,并探讨了流变行为与聚合填充法赋予复合材料的独特结构的关系。
聚合填充法制备的UHMWPE/Kaolin复合材料具有特殊的流变行为。一般情况下填料的加入使聚合物熔体粘度,动态模量升高。与此相反,由填充复合法制备的UHWMPE/Kaolin复合材料的表观粘度、复数粘度、动态模量均随Kaolin填充量呈下降趋势,其加工性得到改善。文中对此现象的实验结果进行了报道,并探讨了流变行为与聚合填充法赋予复合材料的独特结构的关系。
2004, 21(1): 129-133.
摘要:
将光纤Mach-Zehnder干涉仪的传感臂埋入到复合材料梁的中性层来检测梁的分层。不论梁是连续支撑还是简单支撑,均取得了很好的实验结果。通过用榔头连续下压梁,由光纤干涉仪可以得到一条输出曲线,从这条曲线就可以准确判断梁内部是否存在分层,以及分层的位置。
将光纤Mach-Zehnder干涉仪的传感臂埋入到复合材料梁的中性层来检测梁的分层。不论梁是连续支撑还是简单支撑,均取得了很好的实验结果。通过用榔头连续下压梁,由光纤干涉仪可以得到一条输出曲线,从这条曲线就可以准确判断梁内部是否存在分层,以及分层的位置。
2004, 21(1): 134-140.
摘要:
界面层对复合材料的变形和破坏有着重要的影响,实际界面层的性能是随位置而连续变化的,但目前大多数考虑界面层影响的工作都假设界面层材料性能均匀或分层均匀。假设界面层的性能是空间位置的幂函数形式,给出了具有上述界面层的纤维和球形夹杂在球压和剪切载荷下的解,然后利用平均场方法建立了上述复合材料的有效弹性性质与微结构的联系。还将上述方法与均匀界面层模型进行了比较,计算结果表明,界面层的性质对复合材料有效性质和局部应力的分布有着重要影响。
界面层对复合材料的变形和破坏有着重要的影响,实际界面层的性能是随位置而连续变化的,但目前大多数考虑界面层影响的工作都假设界面层材料性能均匀或分层均匀。假设界面层的性能是空间位置的幂函数形式,给出了具有上述界面层的纤维和球形夹杂在球压和剪切载荷下的解,然后利用平均场方法建立了上述复合材料的有效弹性性质与微结构的联系。还将上述方法与均匀界面层模型进行了比较,计算结果表明,界面层的性质对复合材料有效性质和局部应力的分布有着重要影响。
2004, 21(1): 141-145.
摘要:
利用挤压铸造法制备了Al2O3f+Cf/ZL109短纤维混杂金属基复合材料,并进行了钻削加工试验研究。考察了Al2O3短纤维和C短纤维含量、纤维位向、钻削速度及进给量对钻削力、刀具磨损和钻削精度的影响,并进行了分析。结果表明:以刀具磨损作为衡量标准,该混杂复合材料的钻削加工性次于基体合金。
利用挤压铸造法制备了Al2O3f+Cf/ZL109短纤维混杂金属基复合材料,并进行了钻削加工试验研究。考察了Al2O3短纤维和C短纤维含量、纤维位向、钻削速度及进给量对钻削力、刀具磨损和钻削精度的影响,并进行了分析。结果表明:以刀具磨损作为衡量标准,该混杂复合材料的钻削加工性次于基体合金。
