2017年 第34卷 第9期
2017, 34(9): 1879-1886.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161208.004
摘要:
提出了一种通过亚临界流体辅助反应挤出制备木粉/聚丙烯（PP）复合材料的新型制备方法，其关键是在挤出过程中引入流体（乙醇和正丙醇），并使流体处于亚临界状态。同时，对木粉/PP复合材料进行了力学性能测试、FTIR和SEM观察。结果表明：在亚临界流体辅助反应挤出中，木粉发生了溶胀、液化等，有利于马来酸酐接枝聚丙烯渗入到木粉内部，其中酸酐基团与木粉中含有的大量羟基发生酯化反应增强，从而提高了木粉/PP复合材料的界面结合。在亚临界乙醇（190℃，（2.4±0.1） MPa，120 r/min）作用下制备的木粉/PP复合材料的力学性能（拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和无缺口冲击强度）与无流体时制备的木粉/PP复合材料相比，其性能得到了一定的提高，它们分别达到了23.5 MPa、52.5 MPa、4.8 GPa和5.9 kJ · m-2。
提出了一种通过亚临界流体辅助反应挤出制备木粉/聚丙烯（PP）复合材料的新型制备方法，其关键是在挤出过程中引入流体（乙醇和正丙醇），并使流体处于亚临界状态。同时，对木粉/PP复合材料进行了力学性能测试、FTIR和SEM观察。结果表明：在亚临界流体辅助反应挤出中，木粉发生了溶胀、液化等，有利于马来酸酐接枝聚丙烯渗入到木粉内部，其中酸酐基团与木粉中含有的大量羟基发生酯化反应增强，从而提高了木粉/PP复合材料的界面结合。在亚临界乙醇（190℃，（2.4±0.1） MPa，120 r/min）作用下制备的木粉/PP复合材料的力学性能（拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和无缺口冲击强度）与无流体时制备的木粉/PP复合材料相比，其性能得到了一定的提高，它们分别达到了23.5 MPa、52.5 MPa、4.8 GPa和5.9 kJ · m-2。
2017, 34(9): 1887-1894.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161129.003
摘要:
以天然石墨为原料，利用改进的HUMMERS'法制备了氧化石墨烯（GO）；采用原位复合方式制备了纳米氧化石墨烯/聚丁二酸丁二醇酯（GO/PBS）复合材料，并对其性能进行了研究。结果表明：适量GO的加入能更有效地加快GO/PBS复合材料的结晶速度；GO的加入，提高了GO/PBS复合材料的力学性能和酶降解速率；随着GO添加量的增加，复合材料晶体尺寸减小，GO起到了成核剂的作用。
以天然石墨为原料，利用改进的HUMMERS'法制备了氧化石墨烯（GO）；采用原位复合方式制备了纳米氧化石墨烯/聚丁二酸丁二醇酯（GO/PBS）复合材料，并对其性能进行了研究。结果表明：适量GO的加入能更有效地加快GO/PBS复合材料的结晶速度；GO的加入，提高了GO/PBS复合材料的力学性能和酶降解速率；随着GO添加量的增加，复合材料晶体尺寸减小，GO起到了成核剂的作用。
2017, 34(9): 1895-1901.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161124.007
摘要:
利用电子束对30wt%玻璃纤维（GF）/尼龙6（PA6）复合材料进行辐射交联改性，研究了敏化剂的用量、辐射剂量等对GF/PA6复合材料的结构、力学性能、吸水性能以及热稳定性的影响，并通过SEM对复合材料的交联结构及燃烧后形成的炭层进行了观察。结果表明：当三烯丙基异氰脲酸酯（TAIC）含量为1wt%、辐照剂量为50 kGy时，GF/PA6的拉伸强度、弯曲强度、常温及低温冲击强度分别提高了15.7%、43.2%、18.7%和17.3%；随着辐照剂量的增加，GF/PA6复合材料的交联密度不断增大；GF/PA6复合材料燃烧后会形成致密炭层，可以有效地减缓乃至消除尼龙6燃烧时形成的熔滴。
利用电子束对30wt%玻璃纤维（GF）/尼龙6（PA6）复合材料进行辐射交联改性，研究了敏化剂的用量、辐射剂量等对GF/PA6复合材料的结构、力学性能、吸水性能以及热稳定性的影响，并通过SEM对复合材料的交联结构及燃烧后形成的炭层进行了观察。结果表明：当三烯丙基异氰脲酸酯（TAIC）含量为1wt%、辐照剂量为50 kGy时，GF/PA6的拉伸强度、弯曲强度、常温及低温冲击强度分别提高了15.7%、43.2%、18.7%和17.3%；随着辐照剂量的增加，GF/PA6复合材料的交联密度不断增大；GF/PA6复合材料燃烧后会形成致密炭层，可以有效地减缓乃至消除尼龙6燃烧时形成的熔滴。
2017, 34(9): 1902-1910.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161205.001
摘要:
采用聚乙烯醇（PVA）交联对洋麻（KF）增强聚丙烯（PP）、棕榈（PF）增强聚丙烯（PP）复合材料进行改性，通过模压成型工艺制备KF/PP和PF/PP复合材料。研究不同交联方法对复合材料的结构和性能的影响，采用SEM、DMA等技术研究了改性对复合材料的界面结合及力学性能影响。结果表明：PVA协同偶联剂交联改性对天然纤维/PP复合材料的综合改性效果最好，当用5% PVA+3%偶联剂对KF/PP改性时，KF/PP复合材料的弯曲强度提升25.2%，弯曲模量提升35.49%，剪切强度提升28%，分别达到了50.90 MPa、5.76 GPa、5.4 MPa。当用5% PVA+2%偶联剂对PF/PP改性时，PF/PP复合材料的弯曲强度提升31.46%，弯曲模量提升27.07%，剪切强度提升21.75%，分别达到44.33 MPa、2.32 GPa、5.18 MPa。改性后KF/PP、PF/PP复合材料的含水率分别下降了46.89%、10.63%，吸水率分别下降了8.57%、6.12%。KF/PP改性后储能模量提高20.93%，PF/PP改性后Tg值由90.1℃上升到113.8℃。SEM表明：PVA协同偶联剂交联改性有效改善了纤维与PP间的粘结，纤维与PP间的界面结合得到改善。
采用聚乙烯醇（PVA）交联对洋麻（KF）增强聚丙烯（PP）、棕榈（PF）增强聚丙烯（PP）复合材料进行改性，通过模压成型工艺制备KF/PP和PF/PP复合材料。研究不同交联方法对复合材料的结构和性能的影响，采用SEM、DMA等技术研究了改性对复合材料的界面结合及力学性能影响。结果表明：PVA协同偶联剂交联改性对天然纤维/PP复合材料的综合改性效果最好，当用5% PVA+3%偶联剂对KF/PP改性时，KF/PP复合材料的弯曲强度提升25.2%，弯曲模量提升35.49%，剪切强度提升28%，分别达到了50.90 MPa、5.76 GPa、5.4 MPa。当用5% PVA+2%偶联剂对PF/PP改性时，PF/PP复合材料的弯曲强度提升31.46%，弯曲模量提升27.07%，剪切强度提升21.75%，分别达到44.33 MPa、2.32 GPa、5.18 MPa。改性后KF/PP、PF/PP复合材料的含水率分别下降了46.89%、10.63%，吸水率分别下降了8.57%、6.12%。KF/PP改性后储能模量提高20.93%，PF/PP改性后Tg值由90.1℃上升到113.8℃。SEM表明：PVA协同偶联剂交联改性有效改善了纤维与PP间的粘结，纤维与PP间的界面结合得到改善。
2017, 34(9): 1911-1918.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161216.002
摘要:
在挤出过程加入超声振动作用，研究超声振动对高石墨烯微片（GNP）含量的聚丙烯基（GNP/PP）复合材料微观形态、结晶、导电性和导热性的影响。结果表明：由于超声振动提供强烈的冲击波与微射流，挤出过程中加入超声振动可有效地减薄GNP片层厚度，减少GNP团聚，增强GNP在PP中的分散均匀性，有利于构建导电导热网络，从而提高GNP/PP纳米复合材料的导电导热性能。相较于无超声振动，加入100 W超声振动后，GNP含量越高，GNP/PP电导率和热导率提升幅度越大，在GNP含量为15wt%时，电导率升幅为85%，热导率升幅为9.7%。而在GNP含量同为12wt%时，随着超声振动功率的增加，电导率和热导率呈现先增大后减少的规律。当超声功率为200 W时，电导率升幅为214%，热导率升幅为17.2%。而超声功率达到300 W时，较高功率的超声振动使部分石墨烯微片的片径减少，导致片层间更难以搭建完整的导电导热网络，使GNP/PP性能均略有下降。
在挤出过程加入超声振动作用，研究超声振动对高石墨烯微片（GNP）含量的聚丙烯基（GNP/PP）复合材料微观形态、结晶、导电性和导热性的影响。结果表明：由于超声振动提供强烈的冲击波与微射流，挤出过程中加入超声振动可有效地减薄GNP片层厚度，减少GNP团聚，增强GNP在PP中的分散均匀性，有利于构建导电导热网络，从而提高GNP/PP纳米复合材料的导电导热性能。相较于无超声振动，加入100 W超声振动后，GNP含量越高，GNP/PP电导率和热导率提升幅度越大，在GNP含量为15wt%时，电导率升幅为85%，热导率升幅为9.7%。而在GNP含量同为12wt%时，随着超声振动功率的增加，电导率和热导率呈现先增大后减少的规律。当超声功率为200 W时，电导率升幅为214%，热导率升幅为17.2%。而超声功率达到300 W时，较高功率的超声振动使部分石墨烯微片的片径减少，导致片层间更难以搭建完整的导电导热网络，使GNP/PP性能均略有下降。
2017, 34(9): 1919-1925.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161130.003
摘要:
采用高温煅烧成型工艺在聚醚砜（PES）基体表面复合了AlPO4耐热层，制备得到了AlPO4-PES层状复合材料。利用SEM、激光共聚焦显微镜三维形貌分析（CLSM-3D）、FTIR和TGA等分析技术对AlPO4-PES微观结构、化学成分以及热稳定性进行了表征。研究了AlPO4含量对AlPO4-PES层状复合材料的热导率和介电性能的影响。结果表明：AlPO4层显著地改变了PES基体的微观结构，二者之间通过物理方式紧密结合；随着AlPO4含量的增加，AlPO4-PES层状复合材料的热稳定性明显增强，而热导率却不断降低；AlPO4-PES层状复合材料的介电常数和介电损耗均随着AlPO4含量的增加而减小，并且在0.1~5 MHz测试范围内表现出良好的频率稳定性。
采用高温煅烧成型工艺在聚醚砜（PES）基体表面复合了AlPO4耐热层，制备得到了AlPO4-PES层状复合材料。利用SEM、激光共聚焦显微镜三维形貌分析（CLSM-3D）、FTIR和TGA等分析技术对AlPO4-PES微观结构、化学成分以及热稳定性进行了表征。研究了AlPO4含量对AlPO4-PES层状复合材料的热导率和介电性能的影响。结果表明：AlPO4层显著地改变了PES基体的微观结构，二者之间通过物理方式紧密结合；随着AlPO4含量的增加，AlPO4-PES层状复合材料的热稳定性明显增强，而热导率却不断降低；AlPO4-PES层状复合材料的介电常数和介电损耗均随着AlPO4含量的增加而减小，并且在0.1~5 MHz测试范围内表现出良好的频率稳定性。
2017, 34(9): 1926-1933.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161202.004
摘要:
为解决目前大型电机定子线棒主绝缘现场无损检测手段缺乏的问题，本文采用基于介电响应理论的频域介电谱法（Frequency Domain Spectroscopy，FDS），对大型电机定子线棒真空压力浸渍（Vacuum Pressure Impregnating，VPI）少胶云母绝缘进行测试。通过对不同老化时间和温度下线棒电性能参数的对比分析，研究电老化对电机线棒绝缘介电性能的影响规律。结果表明，电老化使环氧云母绝缘材料介电性能下降，其中环氧胶所受影响最为明显，在电老化过程中分子链发生断裂使粘接能力下降，在绝缘结构中形成更多介质分界面，同时使绝缘材料中极性分子活性增强，加剧了界面极化与转向极化，使介损和介电常数随电老化时间增长而增大。
为解决目前大型电机定子线棒主绝缘现场无损检测手段缺乏的问题，本文采用基于介电响应理论的频域介电谱法（Frequency Domain Spectroscopy，FDS），对大型电机定子线棒真空压力浸渍（Vacuum Pressure Impregnating，VPI）少胶云母绝缘进行测试。通过对不同老化时间和温度下线棒电性能参数的对比分析，研究电老化对电机线棒绝缘介电性能的影响规律。结果表明，电老化使环氧云母绝缘材料介电性能下降，其中环氧胶所受影响最为明显，在电老化过程中分子链发生断裂使粘接能力下降，在绝缘结构中形成更多介质分界面，同时使绝缘材料中极性分子活性增强，加剧了界面极化与转向极化，使介损和介电常数随电老化时间增长而增大。
2017, 34(9): 1934-1943.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161202.003
摘要:
基于满足周期性假设和尺度分离假设的渐进展开均匀化原理，应用商业有限元软件ABAQUS实现了快速识别颗粒增强复合材料的等效弹性参数，及获取其宏-细观尺度下的非线性应力应变场信息。在细观尺度上，为了更好地逼近实际的复合材料结构，其增强颗粒采用不同直径和随机分布的球形进行近似。通过对不同颗粒含量的等效弹性参数的误差分析，证明了细观模型构造的合理性。此外，通过宏-细观尺度间的耦合机制，利用ABAQUS多个用户自定义子程序，实现了颗粒增强复合材料的非线性多尺度耦合分析，并提出了一套加速算法。最后据此研究了颗粒增强材料细观模型塑性演化过程对宏观力学性能的影响。由于编写的程序及分析的思路具有良好的通用性，这一工作为研究颗粒增强及其它复合材料的宏观力学性能提供了有益的参考。
基于满足周期性假设和尺度分离假设的渐进展开均匀化原理，应用商业有限元软件ABAQUS实现了快速识别颗粒增强复合材料的等效弹性参数，及获取其宏-细观尺度下的非线性应力应变场信息。在细观尺度上，为了更好地逼近实际的复合材料结构，其增强颗粒采用不同直径和随机分布的球形进行近似。通过对不同颗粒含量的等效弹性参数的误差分析，证明了细观模型构造的合理性。此外，通过宏-细观尺度间的耦合机制，利用ABAQUS多个用户自定义子程序，实现了颗粒增强复合材料的非线性多尺度耦合分析，并提出了一套加速算法。最后据此研究了颗粒增强材料细观模型塑性演化过程对宏观力学性能的影响。由于编写的程序及分析的思路具有良好的通用性，这一工作为研究颗粒增强及其它复合材料的宏观力学性能提供了有益的参考。
2017, 34(9): 1944-1952.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161216.003
摘要:
针对超低温介质液氮和液氧对碳纤维增强树脂基复合材料（CFs/EP）力学性能的影响进行研究，将T700碳纤维和CFs/EP在液氮和液氧中处理120 h，采用X射线光电子能谱（XPS）和SEM分析碳纤维表面元素和表面形貌的变化；并研究液氧和液氮处理后碳纤维和复合材料试样的力学性能。结果表明，在经液氮处理后的碳纤维表面，上浆剂有明显损伤产生，而经液氧处理后的碳纤维表面则没有损伤出现；两种超低温介质处理对碳纤维单丝拉伸强度、表面元素及其含量的影响几乎没有区别；经液氮和液氧超低温介质处理后，CFs/EP拉伸强度均有所下降，且两者下降率接近，分别约为15.26%和14.38%；弯曲强度均有大幅提高，且提高率接近，分别约为56.18%和57.81%。因此，液氧和液氮处理对CFs/EP力学性能的影响基本没有区别。
针对超低温介质液氮和液氧对碳纤维增强树脂基复合材料（CFs/EP）力学性能的影响进行研究，将T700碳纤维和CFs/EP在液氮和液氧中处理120 h，采用X射线光电子能谱（XPS）和SEM分析碳纤维表面元素和表面形貌的变化；并研究液氧和液氮处理后碳纤维和复合材料试样的力学性能。结果表明，在经液氮处理后的碳纤维表面，上浆剂有明显损伤产生，而经液氧处理后的碳纤维表面则没有损伤出现；两种超低温介质处理对碳纤维单丝拉伸强度、表面元素及其含量的影响几乎没有区别；经液氮和液氧超低温介质处理后，CFs/EP拉伸强度均有所下降，且两者下降率接近，分别约为15.26%和14.38%；弯曲强度均有大幅提高，且提高率接近，分别约为56.18%和57.81%。因此，液氧和液氮处理对CFs/EP力学性能的影响基本没有区别。
2017, 34(9): 1953-1959.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20170104.001
摘要:
介绍了碳纤维/铝蜂窝夹芯结构的Kevlar短纤维界面增韧方法。通过三点弯曲实验和面内压缩实验，对比增韧试件与未增韧试件的载荷位移曲线、破坏模式等特征，发现未增韧试件往往先发生界面分层破坏，继而面板和芯体分别发生局部破坏；而增韧试件通常发生整体破坏。实验数据显示，Kevlar短纤维界面增韧可以使碳纤维/铝蜂窝夹芯板的抗弯强度、压缩强度、能量吸收等力学性能分别至少提高14.06%、55.80%和61.53%。对破坏后界面的SEM观测发现：增韧试件并未发生界面脱粘，而是由于芯体撕裂造成面/芯剥离，揭示了Kevlar短纤维的界面增韧机制。对具有Kevlar短纤维界面增韧的碳纤维/铝蜂窝夹芯结构进行有限元建模，并分别对其在三点弯曲和面内压缩载荷下的力学行为进行数值分析，以指导该类夹芯结构的分析与设计。
介绍了碳纤维/铝蜂窝夹芯结构的Kevlar短纤维界面增韧方法。通过三点弯曲实验和面内压缩实验，对比增韧试件与未增韧试件的载荷位移曲线、破坏模式等特征，发现未增韧试件往往先发生界面分层破坏，继而面板和芯体分别发生局部破坏；而增韧试件通常发生整体破坏。实验数据显示，Kevlar短纤维界面增韧可以使碳纤维/铝蜂窝夹芯板的抗弯强度、压缩强度、能量吸收等力学性能分别至少提高14.06%、55.80%和61.53%。对破坏后界面的SEM观测发现：增韧试件并未发生界面脱粘，而是由于芯体撕裂造成面/芯剥离，揭示了Kevlar短纤维的界面增韧机制。对具有Kevlar短纤维界面增韧的碳纤维/铝蜂窝夹芯结构进行有限元建模，并分别对其在三点弯曲和面内压缩载荷下的力学行为进行数值分析，以指导该类夹芯结构的分析与设计。
2017, 34(9): 1960-1972.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161208.002
摘要:
以超高分子量聚乙烯（Ultra High Molecular Weight Polyethylene，UHMWPE）纤维、S-玻璃纤维、芳纶1414纤维和杂环芳纶纤维增强聚烯烃（Polyolefin，PO）和水性聚氨酯（Waterborne Polyurethane，WPU）树脂，采用热压工艺制备正交单向无纬（UD）结构复合材料装甲板；通过装甲板弹道极限速度测试，研究了纤维增强树脂基复合材料装甲板防弹性能的影响因素；通过体视显微镜观察装甲板侵彻破坏形貌，分析了纤维增强树脂基复合材料的破坏机制。结果表明：UHMWPE纤维增强PO树脂基复合材料的防弹性能与UHMWPE纤维的强度和模量呈正相关，但纤维模量对复合材料防弹性能的影响随着纤维模量的增大而逐渐变弱；在WPU树脂体系下，四种纤维的防弹性能由高到低依次是UHMWPE纤维、杂环芳纶纤维、芳纶1414纤维、S-玻璃纤维；纤维增强树脂基复合材料装甲板中纤维破坏方式有迎弹面纤维被剪切冲塞、中部被纤维拉伸变形后剪切、背弹面纤维被拉伸断裂，中部纤维拉伸变形是消耗子弹动能的主要方式。
以超高分子量聚乙烯（Ultra High Molecular Weight Polyethylene，UHMWPE）纤维、S-玻璃纤维、芳纶1414纤维和杂环芳纶纤维增强聚烯烃（Polyolefin，PO）和水性聚氨酯（Waterborne Polyurethane，WPU）树脂，采用热压工艺制备正交单向无纬（UD）结构复合材料装甲板；通过装甲板弹道极限速度测试，研究了纤维增强树脂基复合材料装甲板防弹性能的影响因素；通过体视显微镜观察装甲板侵彻破坏形貌，分析了纤维增强树脂基复合材料的破坏机制。结果表明：UHMWPE纤维增强PO树脂基复合材料的防弹性能与UHMWPE纤维的强度和模量呈正相关，但纤维模量对复合材料防弹性能的影响随着纤维模量的增大而逐渐变弱；在WPU树脂体系下，四种纤维的防弹性能由高到低依次是UHMWPE纤维、杂环芳纶纤维、芳纶1414纤维、S-玻璃纤维；纤维增强树脂基复合材料装甲板中纤维破坏方式有迎弹面纤维被剪切冲塞、中部被纤维拉伸变形后剪切、背弹面纤维被拉伸断裂，中部纤维拉伸变形是消耗子弹动能的主要方式。
2017, 34(9): 1973-1981.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20170112.002
摘要:
提出了一种考虑打紧工艺导致纤维束截面形状沿其轨迹方向连续变化的三维四向编织复合材料改进单胞模型，并用于宏观弹性常数预测方法。首先，基于编织工艺过程分析，确定了单胞内部的纤维束布局形式；然后，从几何上推导了纤维束受挤压部位的位置坐标，并假设纤维束在受挤压前截面为圆形，受挤压部位发生圆形到椭圆的过渡变化，导致纤维轨迹产生弯曲，建立了纤维束截面为圆形和椭圆连续变化的改进单胞模型。通过该模型推导单胞编织参数和几何尺寸的数学关系，由此得出的几何特征数据与试件实测数据较为吻合，花节长度的预测值相对误差小于4%，相比于不考虑纤维束挤压变形的单胞模型更接近实际情况。最后，基于该改进的单胞模型，预测了三维四向编织复合材料的宏观弹性常数，并进一步研究了编织角和纤维体积分数对弹性常数的影响规律。
提出了一种考虑打紧工艺导致纤维束截面形状沿其轨迹方向连续变化的三维四向编织复合材料改进单胞模型，并用于宏观弹性常数预测方法。首先，基于编织工艺过程分析，确定了单胞内部的纤维束布局形式；然后，从几何上推导了纤维束受挤压部位的位置坐标，并假设纤维束在受挤压前截面为圆形，受挤压部位发生圆形到椭圆的过渡变化，导致纤维轨迹产生弯曲，建立了纤维束截面为圆形和椭圆连续变化的改进单胞模型。通过该模型推导单胞编织参数和几何尺寸的数学关系，由此得出的几何特征数据与试件实测数据较为吻合，花节长度的预测值相对误差小于4%，相比于不考虑纤维束挤压变形的单胞模型更接近实际情况。最后，基于该改进的单胞模型，预测了三维四向编织复合材料的宏观弹性常数，并进一步研究了编织角和纤维体积分数对弹性常数的影响规律。
2017, 34(9): 1982-1988.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161208.005
摘要:
通过简单的水热法以及后续热处理，成功合成介孔NiCo2O4微球。利用FESEM、TEM、XPS和电化学工作站对样品的表面形貌、元素价态和电化学性能进行表征。结果表明：合成的NiCo2O4拥有丰富的多孔纳米针状结构，表现出较高的比表面积。由于这种三维多孔纳米结构，当NiCo2O4微球作为电极材料时，展现出优异的电容特性，在1 A · g-1的电流密度下比电容高达1 554 F · g-1，而且当电流密度增加到20 A · g-1时，电容保持率为87.5%。另外，在5 A · g-1的电流密度下，经过2 000次的充放电循环后，比电容仍能保持初始电容的90.4%。良好的电化学性能表明，NiCo2O4微球是一种理想的超级电容器电极材料。
通过简单的水热法以及后续热处理，成功合成介孔NiCo2O4微球。利用FESEM、TEM、XPS和电化学工作站对样品的表面形貌、元素价态和电化学性能进行表征。结果表明：合成的NiCo2O4拥有丰富的多孔纳米针状结构，表现出较高的比表面积。由于这种三维多孔纳米结构，当NiCo2O4微球作为电极材料时，展现出优异的电容特性，在1 A · g-1的电流密度下比电容高达1 554 F · g-1，而且当电流密度增加到20 A · g-1时，电容保持率为87.5%。另外，在5 A · g-1的电流密度下，经过2 000次的充放电循环后，比电容仍能保持初始电容的90.4%。良好的电化学性能表明，NiCo2O4微球是一种理想的超级电容器电极材料。
2017, 34(9): 1989-1996.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161226.001
摘要:
设计30wt%~70wt%不同Mo含量的Mo-Ni混合粉末，通过添加少量ZrO2形成梯度复合合金粉末，采用激光直接沉积技术在3Cr2W8V钢板上制备Mo-Ni-ZrO2高温耐磨复合合金梯度涂层。利用金相显微镜、显微硬度计、SEM、能谱仪及XRD等对制备梯度涂层的组织结构、裂纹与气孔消除、相组成及其硬度等进行了研究。结果表明：在Mo-Ni系复合合金梯度涂层中，由于Mo在激光作用下易氧化为MoO3，MoO3受热易挥发，在熔池中未能及时逸出，因此，涂层在50wt% Mo梯度层处开始出现裂纹和气孔，其显微硬度平均值为287.29；在Mo-Ni-ZrO2系梯度涂层中，添加ZrO2后，50wt% Mo梯度层处的裂纹和气孔明显减少，该涂层中主相为MoNi及强化相Mo1.24Ni0.76、Ni3Zr，还有少量MoO3，其显微硬度平均值为477；ZrO2具有良好的消除Mo-Ni高温复合合金梯度涂层裂纹气孔缺陷与增强梯度涂层硬度的作用。
设计30wt%~70wt%不同Mo含量的Mo-Ni混合粉末，通过添加少量ZrO2形成梯度复合合金粉末，采用激光直接沉积技术在3Cr2W8V钢板上制备Mo-Ni-ZrO2高温耐磨复合合金梯度涂层。利用金相显微镜、显微硬度计、SEM、能谱仪及XRD等对制备梯度涂层的组织结构、裂纹与气孔消除、相组成及其硬度等进行了研究。结果表明：在Mo-Ni系复合合金梯度涂层中，由于Mo在激光作用下易氧化为MoO3，MoO3受热易挥发，在熔池中未能及时逸出，因此，涂层在50wt% Mo梯度层处开始出现裂纹和气孔，其显微硬度平均值为287.29；在Mo-Ni-ZrO2系梯度涂层中，添加ZrO2后，50wt% Mo梯度层处的裂纹和气孔明显减少，该涂层中主相为MoNi及强化相Mo1.24Ni0.76、Ni3Zr，还有少量MoO3，其显微硬度平均值为477；ZrO2具有良好的消除Mo-Ni高温复合合金梯度涂层裂纹气孔缺陷与增强梯度涂层硬度的作用。
2017, 34(9): 1997-2004.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161129.001
摘要:
以AZ91D镁合金为基体，采用搅熔铸造法将球磨后的粉煤灰漂珠颗粒加入到熔融态基体中，设置球磨漂珠质量分数（2%、6%和10%）和搅拌时间（3 min和6 min），成功制备了Mg2Si/AZ91D复合材料。采用金相分析、XRD分析和动态机械热分析等方法研究了铸态和固溶态Mg2Si/AZ91D复合材料的显微组织、成分及阻尼性能。研究表明：与AZ91D镁合金相比，加入球磨漂珠颗粒后制备的Mg2Si/AZ91D复合材料中生成了Mg2Si相，而且随着漂珠质量分数的增加，Mg2Si相呈现不规则形状，固溶后Mg2Si相呈现均匀块状。随着漂珠质量分数的增加，Mg2Si/AZ91D复合材料的阻尼性能越好，搅拌时间6 min制备的复合材料阻尼性能高于搅拌时间3 min制备的复合材料的阻尼性能，并且固溶态的阻尼性能优于铸态。在室温下，Mg2Si/AZ91D复合材料阻尼性能可用位错理论来解释。
以AZ91D镁合金为基体，采用搅熔铸造法将球磨后的粉煤灰漂珠颗粒加入到熔融态基体中，设置球磨漂珠质量分数（2%、6%和10%）和搅拌时间（3 min和6 min），成功制备了Mg2Si/AZ91D复合材料。采用金相分析、XRD分析和动态机械热分析等方法研究了铸态和固溶态Mg2Si/AZ91D复合材料的显微组织、成分及阻尼性能。研究表明：与AZ91D镁合金相比，加入球磨漂珠颗粒后制备的Mg2Si/AZ91D复合材料中生成了Mg2Si相，而且随着漂珠质量分数的增加，Mg2Si相呈现不规则形状，固溶后Mg2Si相呈现均匀块状。随着漂珠质量分数的增加，Mg2Si/AZ91D复合材料的阻尼性能越好，搅拌时间6 min制备的复合材料阻尼性能高于搅拌时间3 min制备的复合材料的阻尼性能，并且固溶态的阻尼性能优于铸态。在室温下，Mg2Si/AZ91D复合材料阻尼性能可用位错理论来解释。
2017, 34(9): 2005-2011.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161202.005
摘要:
对蜂窝的代表性体积单元（RVE）研究发现，相比于均匀化边界条件，周期性边界条件能更好地预测蜂窝的等效力学性能。基于周期性边界条件，对自相似多级蜂窝进行面内不同方向的拉伸模拟，重点分析了蜂窝孔隙率与多级长度比对拉伸性能的影响。结果表明：自相似多级蜂窝在拉伸过程中会呈现面内各向异性，沿扶手椅方向拉伸时，会在节点六边形的水平连接边处发生断裂；沿锯齿形方向拉伸时，当节点六边形的边长大于壁厚和节点六边形的连接斜边的边长较长的情况下，蜂窝会出现两次拉伸破坏，分别在节点六边形边与节点六边形的连接斜边处，而在其他情况下，则只会在节点六边形连接斜边处发生一次破坏。并且自相似多级蜂窝随着孔隙率或长度比的增大，蜂窝拉伸强度呈现减小的趋势。
对蜂窝的代表性体积单元（RVE）研究发现，相比于均匀化边界条件，周期性边界条件能更好地预测蜂窝的等效力学性能。基于周期性边界条件，对自相似多级蜂窝进行面内不同方向的拉伸模拟，重点分析了蜂窝孔隙率与多级长度比对拉伸性能的影响。结果表明：自相似多级蜂窝在拉伸过程中会呈现面内各向异性，沿扶手椅方向拉伸时，会在节点六边形的水平连接边处发生断裂；沿锯齿形方向拉伸时，当节点六边形的边长大于壁厚和节点六边形的连接斜边的边长较长的情况下，蜂窝会出现两次拉伸破坏，分别在节点六边形边与节点六边形的连接斜边处，而在其他情况下，则只会在节点六边形连接斜边处发生一次破坏。并且自相似多级蜂窝随着孔隙率或长度比的增大，蜂窝拉伸强度呈现减小的趋势。
2017, 34(9): 2012-2019.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20170313.001
摘要:
以金属Al粉、单质Si粉、α-Al2O3微粉为主要原料，高温氮化反应制备β-Sialon陶瓷。通过在反应物中分别添加不同含量的Y2O3和TiO2烧结剂，研究分析和对比了Y3+和Ti4+对β-Sialon陶瓷晶相组成、晶格常数、微观结构及烧结性能的影响。采用SEM及EDS对试样的微观形貌进行观察与分析，利用X'Pert Plus软件分析晶相的晶格常数，采用半定量法计算试样晶相组成。结果表明：Y2O3和TiO2可显著降低高温氮化法制备β-Sialon陶瓷试样中β-Sialon相的生成温度。伴随着Y2O3和TiO2的引入，Al2O3在Si3N4中的固溶度提高，β-Sialon晶相的生成量增加，晶格常数和晶胞体积增大，烧结性能得到改善。综合对比分析，Y2O3和TiO2均对制备β-Sialon陶瓷具有良好的促烧结作用，用成本较低的TiO2代替传统的稀土氧化物作为助烧结剂无压烧结制备β-Sialon陶瓷是可行的。
以金属Al粉、单质Si粉、α-Al2O3微粉为主要原料，高温氮化反应制备β-Sialon陶瓷。通过在反应物中分别添加不同含量的Y2O3和TiO2烧结剂，研究分析和对比了Y3+和Ti4+对β-Sialon陶瓷晶相组成、晶格常数、微观结构及烧结性能的影响。采用SEM及EDS对试样的微观形貌进行观察与分析，利用X'Pert Plus软件分析晶相的晶格常数，采用半定量法计算试样晶相组成。结果表明：Y2O3和TiO2可显著降低高温氮化法制备β-Sialon陶瓷试样中β-Sialon相的生成温度。伴随着Y2O3和TiO2的引入，Al2O3在Si3N4中的固溶度提高，β-Sialon晶相的生成量增加，晶格常数和晶胞体积增大，烧结性能得到改善。综合对比分析，Y2O3和TiO2均对制备β-Sialon陶瓷具有良好的促烧结作用，用成本较低的TiO2代替传统的稀土氧化物作为助烧结剂无压烧结制备β-Sialon陶瓷是可行的。
2017, 34(9): 2020-2029.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20170103.001
摘要:
在热防护材料及结构高温力学性能研究中，测量其在热载荷与机械载荷作用下产生的变形是重要且基础的工作。基于数字图像相关方法，建立了可实现800℃变形测量的非接触式测量系统。针对陶瓷纤维增强SiO2气凝胶复合材料，从面外和面内两个材料方向，以25℃为参考温度，试验测量了材料加热至300~800℃范围内不同温度时产生的热变形。研究结果表明，在此试验系统基础上的变形测量方法可用来测量此类热防护材料的高温变形。陶瓷纤维增强SiO2气凝胶复合材料的高温热变形具有明显的各向异性，面外方向上表现为"收缩"，面内方向上表现为"膨胀"。SiO2气凝胶基体中的颗粒团聚以及增强纤维在面内方向上的铺层分布是导致热变形各向异性的主要原因。
在热防护材料及结构高温力学性能研究中，测量其在热载荷与机械载荷作用下产生的变形是重要且基础的工作。基于数字图像相关方法，建立了可实现800℃变形测量的非接触式测量系统。针对陶瓷纤维增强SiO2气凝胶复合材料，从面外和面内两个材料方向，以25℃为参考温度，试验测量了材料加热至300~800℃范围内不同温度时产生的热变形。研究结果表明，在此试验系统基础上的变形测量方法可用来测量此类热防护材料的高温变形。陶瓷纤维增强SiO2气凝胶复合材料的高温热变形具有明显的各向异性，面外方向上表现为"收缩"，面内方向上表现为"膨胀"。SiO2气凝胶基体中的颗粒团聚以及增强纤维在面内方向上的铺层分布是导致热变形各向异性的主要原因。
2017, 34(9): 2030-2037.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20170220.001
摘要:
通过熔融共混挤出法制备不同质量比的热塑性聚氨酯-聚乳酸（TPU-PLA）共混物，采用SEM、DSC、TG、微卡软化点温度测定仪和熔融流动速率仪对共混物的表面形态结构、热学、高温加工等性能进行研究。结果表明：TPU-PLA共混物表面光滑且呈现出脆性断裂形貌特征，共混体系两种高聚物呈"海岛"分布；TPU-PLA共混体系中PLA与单独PLA相比，玻璃化转变温度Tg由69.60℃（Original PLA）变为57.58℃（PLA70）、53.29℃（PLA50）和55.64℃（PLA30），TPU均匀分散于PLA基体中且相界面分明，这都说明TPU-PLA共混体系为部分相容体系；TPU-PLA共混物的热失重起始分解温度范围为180~200℃，最快分解温度范围为310~350℃，热稳定性良好；TPU含量占共混物10%~30%时，共混物高温的临界变形温度相对单一体系有所提高；随TPU含量的继续增加，共混物熔融指数呈现先增大后减小的变化趋势，其中PLA与TPU质量比为4：6的TPU-PLA共混物熔融指数达到最大，为1 406 g ·（10 min）-1。
通过熔融共混挤出法制备不同质量比的热塑性聚氨酯-聚乳酸（TPU-PLA）共混物，采用SEM、DSC、TG、微卡软化点温度测定仪和熔融流动速率仪对共混物的表面形态结构、热学、高温加工等性能进行研究。结果表明：TPU-PLA共混物表面光滑且呈现出脆性断裂形貌特征，共混体系两种高聚物呈"海岛"分布；TPU-PLA共混体系中PLA与单独PLA相比，玻璃化转变温度Tg由69.60℃（Original PLA）变为57.58℃（PLA70）、53.29℃（PLA50）和55.64℃（PLA30），TPU均匀分散于PLA基体中且相界面分明，这都说明TPU-PLA共混体系为部分相容体系；TPU-PLA共混物的热失重起始分解温度范围为180~200℃，最快分解温度范围为310~350℃，热稳定性良好；TPU含量占共混物10%~30%时，共混物高温的临界变形温度相对单一体系有所提高；随TPU含量的继续增加，共混物熔融指数呈现先增大后减小的变化趋势，其中PLA与TPU质量比为4：6的TPU-PLA共混物熔融指数达到最大，为1 406 g ·（10 min）-1。
2017, 34(9): 2038-2046.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161208.001
摘要:
采用振动成型设备以压实度为指标确定了泡沫沥青冷再生混合料振动成型的振动时间。振动成型、静压成型、马歇尔成型及旋转压实成型试件在总空隙率相同的条件下，对比了不同成型方法混合料的力学强度，分析了强度差异产生的原因。基于CT检测手段，分析了不同成型方法混合料内部空隙分布状态、空隙分形维数、最可几孔径及平均孔径。结果表明：旋转压实的"揉搓作用"显著增大了冷再生混合料的间接拉伸强度，振动成型次之，静压成型与马歇尔成型混合料间接拉伸强度（ITS）较接近，而四种成型方法混合料的无侧限抗压强度差别不大；旋转压实及振动成型会影响泡沫沥青冷再生混合料内部细颗粒的分布，进而影响混合料内部空隙的分布状态，这两种成型方式混合料内部空隙数目多且等效半径小。不同压实方法的压实机理的差异导致混合料内部空隙平均孔径、空隙维数及最可几孔径存在差异。空隙特征的不同是引起冷再生混合料力学强度差异的本质原因。
采用振动成型设备以压实度为指标确定了泡沫沥青冷再生混合料振动成型的振动时间。振动成型、静压成型、马歇尔成型及旋转压实成型试件在总空隙率相同的条件下，对比了不同成型方法混合料的力学强度，分析了强度差异产生的原因。基于CT检测手段，分析了不同成型方法混合料内部空隙分布状态、空隙分形维数、最可几孔径及平均孔径。结果表明：旋转压实的"揉搓作用"显著增大了冷再生混合料的间接拉伸强度，振动成型次之，静压成型与马歇尔成型混合料间接拉伸强度（ITS）较接近，而四种成型方法混合料的无侧限抗压强度差别不大；旋转压实及振动成型会影响泡沫沥青冷再生混合料内部细颗粒的分布，进而影响混合料内部空隙的分布状态，这两种成型方式混合料内部空隙数目多且等效半径小。不同压实方法的压实机理的差异导致混合料内部空隙平均孔径、空隙维数及最可几孔径存在差异。空隙特征的不同是引起冷再生混合料力学强度差异的本质原因。
2017, 34(9): 2047-2052.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161212.001
摘要:
以介孔硅藻为改性剂改性制备了不同掺量的介孔硅改性沥青，通过IR、SEM、OM对其改性过程及其改性机制进行了微观分析，并根据IR、SEM以及沥青四组分的分析结果绘制出改性过程模型图，利用TG及针入度、软化点、延度等测试方法对不同掺量介孔硅改性沥青与原质沥青的相关性能进行了比较。结果表明：介孔硅改性沥青的过程没有明显的化学变化，主要为介孔硅物理吸附沥青的过程，介孔硅由于多孔、比表面积大的特性更易吸收沥青中流动性强、分子量小的溶剂组分（饱和组分及芳香组分）到其内部孔隙和周围，它们在温度降低时冷凝硬化与介孔硅相互固定形成均匀稳定的整体，这是介孔硅改性沥青高温性能提高的主要原因；介孔硅藻的掺量与改性沥青性能并不呈正相关，改性沥青的温度敏感性和低温性能会随着掺量的增加而变差，介孔硅质量分数为13%时，介孔硅改性沥青的综合性能相对较好。
以介孔硅藻为改性剂改性制备了不同掺量的介孔硅改性沥青，通过IR、SEM、OM对其改性过程及其改性机制进行了微观分析，并根据IR、SEM以及沥青四组分的分析结果绘制出改性过程模型图，利用TG及针入度、软化点、延度等测试方法对不同掺量介孔硅改性沥青与原质沥青的相关性能进行了比较。结果表明：介孔硅改性沥青的过程没有明显的化学变化，主要为介孔硅物理吸附沥青的过程，介孔硅由于多孔、比表面积大的特性更易吸收沥青中流动性强、分子量小的溶剂组分（饱和组分及芳香组分）到其内部孔隙和周围，它们在温度降低时冷凝硬化与介孔硅相互固定形成均匀稳定的整体，这是介孔硅改性沥青高温性能提高的主要原因；介孔硅藻的掺量与改性沥青性能并不呈正相关，改性沥青的温度敏感性和低温性能会随着掺量的增加而变差，介孔硅质量分数为13%时，介孔硅改性沥青的综合性能相对较好。
2017, 34(9): 2053-2060.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161209.001
摘要:
通过动态剪切流变试验（DSR）和小梁弯曲蠕变劲度试验（BBR），对添加不同掺量（1%、2%、3%）有机降黏剂（LP）的胶粉改性沥青（CR）高低温性能进行研究。结果表明：LP的添加使胶粉改性沥青的高温性能得到改善，复数剪切模量G*增大，相位角δ减小，且随着LP掺量的增加，其高温抗变形能力逐渐增强。对于低温性能，LP的添加可以提高胶粉改性沥青的低温性能，但不同温度下，随着降黏剂LP掺量的增加，其低温抗裂性能呈减小趋势，对改善胶粉改性沥青低温性能有一定的负面影响，且随着温度的降低，LP对胶粉改性沥青的低温性能改善效果减小，不同掺量对其影响相差不大。
通过动态剪切流变试验（DSR）和小梁弯曲蠕变劲度试验（BBR），对添加不同掺量（1%、2%、3%）有机降黏剂（LP）的胶粉改性沥青（CR）高低温性能进行研究。结果表明：LP的添加使胶粉改性沥青的高温性能得到改善，复数剪切模量G*增大，相位角δ减小，且随着LP掺量的增加，其高温抗变形能力逐渐增强。对于低温性能，LP的添加可以提高胶粉改性沥青的低温性能，但不同温度下，随着降黏剂LP掺量的增加，其低温抗裂性能呈减小趋势，对改善胶粉改性沥青低温性能有一定的负面影响，且随着温度的降低，LP对胶粉改性沥青的低温性能改善效果减小，不同掺量对其影响相差不大。
2017, 34(9): 2061-2069.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161220.002
摘要:
基于表面自由能理论，首先测定不同沥青、集料与已知试剂的接触角，然后通过相关公式计算得到沥青-集料复合材料的黏附功、剥落功及水稳定性指标ER，并分析老化前后沥青-集料复合材料的黏附性变化。研究结果表明：沥青-集料复合材料的黏附过程和剥落过程均对外放热且自发进行；同种沥青不同集料的复合材料黏附性和抵抗水损害能力排序为沥青-石灰岩 > 沥青-玄武岩 > 沥青-花岗岩，不同沥青同种集料复合材料黏附性强弱和抵抗水损害能力排序为复合改性沥青（CM）-集料 > 胶粉改性沥青（CRM）-集料 > 苯乙烯-丁二烯-苯乙烯改性沥青（SBSM）-集料复合材料；老化后沥青-集料复合材料的黏附性能和抵抗水损害能力均呈现下降趋势，且压力老化（PAV）比旋转薄膜烘箱老化（RTFOT）更为明显，但老化过程并未改变沥青与集料间的配伍性；对三种改性沥青的SEM图像进行分析，发现老化后沥青与集料界面黏结特性发生变化，导致沥青-集料复合材料黏附能力下降。
基于表面自由能理论，首先测定不同沥青、集料与已知试剂的接触角，然后通过相关公式计算得到沥青-集料复合材料的黏附功、剥落功及水稳定性指标ER，并分析老化前后沥青-集料复合材料的黏附性变化。研究结果表明：沥青-集料复合材料的黏附过程和剥落过程均对外放热且自发进行；同种沥青不同集料的复合材料黏附性和抵抗水损害能力排序为沥青-石灰岩 > 沥青-玄武岩 > 沥青-花岗岩，不同沥青同种集料复合材料黏附性强弱和抵抗水损害能力排序为复合改性沥青（CM）-集料 > 胶粉改性沥青（CRM）-集料 > 苯乙烯-丁二烯-苯乙烯改性沥青（SBSM）-集料复合材料；老化后沥青-集料复合材料的黏附性能和抵抗水损害能力均呈现下降趋势，且压力老化（PAV）比旋转薄膜烘箱老化（RTFOT）更为明显，但老化过程并未改变沥青与集料间的配伍性；对三种改性沥青的SEM图像进行分析，发现老化后沥青与集料界面黏结特性发生变化，导致沥青-集料复合材料黏附能力下降。
2017, 34(9): 2070-2078.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20170117.002
摘要:
基于表面自由能理论，利用接触角测量仪测定不同沥青、集料与已知试剂的接触角，通过相关公式计算并对比不同沥青-集料系统的黏附功和剥落功，研究不同因素对沥青-集料系统黏附性能的影响；对各影响因素进行灰关联熵分析，以确定各因素对沥青-集料系统黏附性能的影响程度。结果表明：不同沥青-集料系统具有不同的黏附功和剥落功，即具有不同的水稳定性；原材料中，沥青黏度越大，与集料的黏附性越好；而集料则表现为pH值越大，与沥青黏附性越好。外界环境影响因素中，除冰盐浓度越大、冻融循环次数越多、老化越严重，沥青-集料的黏附性越差。灰关联熵分析结果表明，影响沥青与集料黏附性的因素中，按其影响程度强弱从大到小排序为集料种类 > 沥青种类 > 盐浓度 > 冻融循环次数 > 老化水平。因此，在道路工程中不仅要合理进行配合比设计以严格控制空隙率，还应选择黏度较大的沥青和pH值较大的集料，此外应严格控制除冰盐的用量。
基于表面自由能理论，利用接触角测量仪测定不同沥青、集料与已知试剂的接触角，通过相关公式计算并对比不同沥青-集料系统的黏附功和剥落功，研究不同因素对沥青-集料系统黏附性能的影响；对各影响因素进行灰关联熵分析，以确定各因素对沥青-集料系统黏附性能的影响程度。结果表明：不同沥青-集料系统具有不同的黏附功和剥落功，即具有不同的水稳定性；原材料中，沥青黏度越大，与集料的黏附性越好；而集料则表现为pH值越大，与沥青黏附性越好。外界环境影响因素中，除冰盐浓度越大、冻融循环次数越多、老化越严重，沥青-集料的黏附性越差。灰关联熵分析结果表明，影响沥青与集料黏附性的因素中，按其影响程度强弱从大到小排序为集料种类 > 沥青种类 > 盐浓度 > 冻融循环次数 > 老化水平。因此，在道路工程中不仅要合理进行配合比设计以严格控制空隙率，还应选择黏度较大的沥青和pH值较大的集料，此外应严格控制除冰盐的用量。
2017, 34(9): 2079-2084.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161228.001
摘要:
为了研究多聚磷酸（PPA）改性沥青的宏观和微观性能，基于表面形态学与流变学原理，利用原子力显微镜（AFM）与动态剪切流变仪（DSR）对基质沥青、4%苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）改性沥青（SBS与基质沥青的质量比）和2% PPA改性沥青（PPA与基质沥青的质量比）进行研究。利用AFM测出三种沥青的形貌图与相位图，发现：PPA改性沥青的蜜蜂结构尺寸略大于基质沥青与SBS改性沥青，PPA改性沥青的整体图像明亮度也大于基质沥青与SBS改性沥青。通过表面承载系数（Sbi）与峰密度（Sds）分析得出，PPA改性沥青硬度较高，且表面更为均一。利用DSR对上述三种沥青进行测试，通过复数剪切模量（G*）、相位角（δ）和车辙因子（G*/sin δ）三个参数分析得出，PPA改性沥青具有更好的高温抗变形能力。
为了研究多聚磷酸（PPA）改性沥青的宏观和微观性能，基于表面形态学与流变学原理，利用原子力显微镜（AFM）与动态剪切流变仪（DSR）对基质沥青、4%苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）改性沥青（SBS与基质沥青的质量比）和2% PPA改性沥青（PPA与基质沥青的质量比）进行研究。利用AFM测出三种沥青的形貌图与相位图，发现：PPA改性沥青的蜜蜂结构尺寸略大于基质沥青与SBS改性沥青，PPA改性沥青的整体图像明亮度也大于基质沥青与SBS改性沥青。通过表面承载系数（Sbi）与峰密度（Sds）分析得出，PPA改性沥青硬度较高，且表面更为均一。利用DSR对上述三种沥青进行测试，通过复数剪切模量（G*）、相位角（δ）和车辙因子（G*/sin δ）三个参数分析得出，PPA改性沥青具有更好的高温抗变形能力。
2017, 34(9): 2085-2092.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161207.003
摘要:
为研究磁流变弹性体（Magneto-Rheological Elastomer，MRE）压阻效应机制及其影响因素，基于场致发射效应机制，结合均匀型与磁致链化型MRE结构特点，分别建立了两类镍粉填充液态硅橡胶型MRE的导电模型，得出了相应的MRE端面电阻表达式，分析了镍粉质量分数、测试电压对两类MRE阻值的影响；在零场下制备了均匀型MRE，在匀强磁场下制备了磁致链化型MRE，对两类MRE的压阻特性进行了系统测试；通过分析比较两类MRE的正压力与电阻对数的映射关系，验证了理论模型的合理性；相比于均匀型MRE样品的高阻抗和较小的阻值变化范围，在0~6 kPa压力下，磁致链化型MRE样品阻值变化区间为10~106 Ω，在触觉传感应用中具有更好的适用性。
为研究磁流变弹性体（Magneto-Rheological Elastomer，MRE）压阻效应机制及其影响因素，基于场致发射效应机制，结合均匀型与磁致链化型MRE结构特点，分别建立了两类镍粉填充液态硅橡胶型MRE的导电模型，得出了相应的MRE端面电阻表达式，分析了镍粉质量分数、测试电压对两类MRE阻值的影响；在零场下制备了均匀型MRE，在匀强磁场下制备了磁致链化型MRE，对两类MRE的压阻特性进行了系统测试；通过分析比较两类MRE的正压力与电阻对数的映射关系，验证了理论模型的合理性；相比于均匀型MRE样品的高阻抗和较小的阻值变化范围，在0~6 kPa压力下，磁致链化型MRE样品阻值变化区间为10~106 Ω，在触觉传感应用中具有更好的适用性。
2017, 34(9): 2093-2098.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161207.004
摘要:
以Cu （NO3）2 · 3H2O和Ce （NO3）3 · 6H2O为改性剂，采用溶胶-凝胶法制备Cu-Ce/TiO2。通过正交设计与多元非线性回归结合分析Cu-Ce负配载量、Cu与Ce摩尔比、烧结温度对Cu-Ce/TiO2湿性能和光催化性能的显著性。获得优化Cu-Ce/TiO2制备参数，运用SEM、LPSA、XRD和UV-Vis对优化Cu-Ce/TiO2进行性能研究和表征分析。结果表明，各因素对Cu-Ce/TiO2湿性能和光催化性能的影响重要程度顺序：Cu-Ce负配载量 > Cu与Ce摩尔比 > 烧结温度 > 空白因素。优化Cu-Ce/TiO2制备参数：Cu-Ce负配载量为3.26%、Cu与Ce摩尔比为0.87：1、烧结温度为505℃。优化Cu-Ce/TiO2的湿性能为0.0869 g · g-1，光催化性能为50.7%。Cu-Ce/TiO2形貌较好，粒径分布为1 183.68~3 916.05 nm，促使吸收边带发生红移。
以Cu （NO3）2 · 3H2O和Ce （NO3）3 · 6H2O为改性剂，采用溶胶-凝胶法制备Cu-Ce/TiO2。通过正交设计与多元非线性回归结合分析Cu-Ce负配载量、Cu与Ce摩尔比、烧结温度对Cu-Ce/TiO2湿性能和光催化性能的显著性。获得优化Cu-Ce/TiO2制备参数，运用SEM、LPSA、XRD和UV-Vis对优化Cu-Ce/TiO2进行性能研究和表征分析。结果表明，各因素对Cu-Ce/TiO2湿性能和光催化性能的影响重要程度顺序：Cu-Ce负配载量 > Cu与Ce摩尔比 > 烧结温度 > 空白因素。优化Cu-Ce/TiO2制备参数：Cu-Ce负配载量为3.26%、Cu与Ce摩尔比为0.87：1、烧结温度为505℃。优化Cu-Ce/TiO2的湿性能为0.0869 g · g-1，光催化性能为50.7%。Cu-Ce/TiO2形貌较好，粒径分布为1 183.68~3 916.05 nm，促使吸收边带发生红移。
2017, 34(9): 2099-2105.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161207.002
摘要:
为了研究不同膨胀剂质量分数和钢管侧限对混凝土徐变应变的影响，共进行了12组有、无钢管侧限的混凝土徐变试验。结果表明：加载龄期到480天的试验试件中，有钢管侧限的混凝土徐变应变约是无钢管侧限徐变应变的0.175~0.181倍，钢管侧限大大降低了混凝土的徐变应变。同时进行了三种不同质量分数膨胀剂（质量分数分别为4%、8%和12%）的混凝土徐变试验。结果表明：无论有、无钢管侧限的混凝土结构，膨胀剂质量分数对混凝土徐变应变的影响关系为：质量分数4%时，结构徐变应变均最大；质量分数为8%时，结构徐变应变次之；质量分数为12%时，结构徐变应变最小。通过钢管侧限对混凝土的套箍效应计算分析表明，在混凝土结构加载应力相同情况下，有钢管侧限的混凝土结构应力比小于无侧限的混凝土结构应力比；钢管侧限对混凝土的侧向约束增加，限制了混凝土纵向变形；随着应力比的减小，结构徐变变形减小。同时应用扫描电镜二次电子成像分析膨胀剂的作用机制得出：水泥浆中膨胀剂水化产生粗棒状、互相交叉的三硫型硫铝酸钙（AFt）结晶体，填充在原来被溶液占据的小孔里，使水泥石更密实。
为了研究不同膨胀剂质量分数和钢管侧限对混凝土徐变应变的影响，共进行了12组有、无钢管侧限的混凝土徐变试验。结果表明：加载龄期到480天的试验试件中，有钢管侧限的混凝土徐变应变约是无钢管侧限徐变应变的0.175~0.181倍，钢管侧限大大降低了混凝土的徐变应变。同时进行了三种不同质量分数膨胀剂（质量分数分别为4%、8%和12%）的混凝土徐变试验。结果表明：无论有、无钢管侧限的混凝土结构，膨胀剂质量分数对混凝土徐变应变的影响关系为：质量分数4%时，结构徐变应变均最大；质量分数为8%时，结构徐变应变次之；质量分数为12%时，结构徐变应变最小。通过钢管侧限对混凝土的套箍效应计算分析表明，在混凝土结构加载应力相同情况下，有钢管侧限的混凝土结构应力比小于无侧限的混凝土结构应力比；钢管侧限对混凝土的侧向约束增加，限制了混凝土纵向变形；随着应力比的减小，结构徐变变形减小。同时应用扫描电镜二次电子成像分析膨胀剂的作用机制得出：水泥浆中膨胀剂水化产生粗棒状、互相交叉的三硫型硫铝酸钙（AFt）结晶体，填充在原来被溶液占据的小孔里，使水泥石更密实。
2017, 34(9): 2106-2113.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161216.004
摘要:
对预应力碳纤维缠绕制造重型压机机架进行了研究，选用碳纤维（T700SC-12000）和钛合金（TC11）框架作为预应力结构的部件，把全新的材料应用到了25 MN模锻压机机架主要部件的设计中，进行了碳纤维缠绕机架的结构设计，依据输入的设计参数，建立了压机机架的模型，同时也对25 MN模锻压机进行了A型变张力缠绕设计，并对设计之后的结构进行了有限元分析。结果表明，应用预应力碳纤维缠绕技术极大地提高了预紧力对重型压机的梁和柱的保护，增加了零件的可靠性，并降低了大型零部件的制造风险，预应力碳纤维缠绕制造的重型压机机架强度设计满足要求，机架在预紧状态下的等效应力为863.9 MPa，小于钛合金TC11的屈服强度，而且减重效果明显，压机机架的质量从8 022 kg下降到了1 950.76 kg，下降了75.7%。
对预应力碳纤维缠绕制造重型压机机架进行了研究，选用碳纤维（T700SC-12000）和钛合金（TC11）框架作为预应力结构的部件，把全新的材料应用到了25 MN模锻压机机架主要部件的设计中，进行了碳纤维缠绕机架的结构设计，依据输入的设计参数，建立了压机机架的模型，同时也对25 MN模锻压机进行了A型变张力缠绕设计，并对设计之后的结构进行了有限元分析。结果表明，应用预应力碳纤维缠绕技术极大地提高了预紧力对重型压机的梁和柱的保护，增加了零件的可靠性，并降低了大型零部件的制造风险，预应力碳纤维缠绕制造的重型压机机架强度设计满足要求，机架在预紧状态下的等效应力为863.9 MPa，小于钛合金TC11的屈服强度，而且减重效果明显，压机机架的质量从8 022 kg下降到了1 950.76 kg，下降了75.7%。
2017, 34(9): 2114-2120.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161220.005
摘要:
以简支钢板夹芯混凝土组合梁为对象，建立了组合梁在集中载荷作用下的简化计算模型，推导出钢板与混凝土界面间的界面滑移及组合梁变形的计算公式。该公式既能描述组合梁的界面滑移规律，又能体现界面滑移对组合梁变形的影响。并把按本文推导出的计算公式计算变形的结果与文献中的实验结果进行了对比，结果吻合良好。通过算例研究结果表明：随着载荷与剪力连接件间距的增大，界面滑移增大，变形也增大。
以简支钢板夹芯混凝土组合梁为对象，建立了组合梁在集中载荷作用下的简化计算模型，推导出钢板与混凝土界面间的界面滑移及组合梁变形的计算公式。该公式既能描述组合梁的界面滑移规律，又能体现界面滑移对组合梁变形的影响。并把按本文推导出的计算公式计算变形的结果与文献中的实验结果进行了对比，结果吻合良好。通过算例研究结果表明：随着载荷与剪力连接件间距的增大，界面滑移增大，变形也增大。
