1997年 第14卷 第2期
1997, 14(2): 1-5.
摘要:
本文以Raman光谱方法的基本原理为依据,结合纤维复合材料研究对结构表征和性能测试技术的要求,评述了Raman光谱在本领域中应用所取得的成果。通过分析在测定界面应力分布、评价界面性质、表征界面和基体结构、测量残留应力等方面应用Raman光谱所遇到的问题,探讨了在研究纤维复合材料本构关系和跟踪复合材料加工过程等领域采用现代Raman光谱技术的前景。
本文以Raman光谱方法的基本原理为依据,结合纤维复合材料研究对结构表征和性能测试技术的要求,评述了Raman光谱在本领域中应用所取得的成果。通过分析在测定界面应力分布、评价界面性质、表征界面和基体结构、测量残留应力等方面应用Raman光谱所遇到的问题,探讨了在研究纤维复合材料本构关系和跟踪复合材料加工过程等领域采用现代Raman光谱技术的前景。
1997, 14(2): 6-11.
摘要:
本文用半缩聚法合成双环戊二烯型不饱和聚酯树脂。研究结果表明,合成反应的最佳工艺条件为总酸酐丙二醇DCPD=11.10.10～0.15;加成温度为120～140℃;加成反应时系统酸值为120～140mgKOH/g;加成反应时间为2小时。
本文用半缩聚法合成双环戊二烯型不饱和聚酯树脂。研究结果表明,合成反应的最佳工艺条件为总酸酐丙二醇DCPD=11.10.10～0.15;加成温度为120～140℃;加成反应时系统酸值为120～140mgKOH/g;加成反应时间为2小时。
1997, 14(2): 12-16.
摘要:
本文用循环伏安法,测定了几种烯类单体水溶液体系在碳纤维表面的伏-安曲线,选出了各自相应的最佳聚合电位。以碳纤维为电极,在最佳电位下,进行了上述溶液体系的间断法和连续法电聚合作业。使用扫描电镜,对碳纤维表面电聚合涂层的形貌、厚度进了研究。测定了经电聚合处理后的碳纤维的单丝拉伸强度、拉伸模量以及断裂伸长率的变化。用上述方法处理过的碳纤维/环氧树脂基复合材料,层剪强度有了大幅度提高,冲击强度也有了明显改善。
本文用循环伏安法,测定了几种烯类单体水溶液体系在碳纤维表面的伏-安曲线,选出了各自相应的最佳聚合电位。以碳纤维为电极,在最佳电位下,进行了上述溶液体系的间断法和连续法电聚合作业。使用扫描电镜,对碳纤维表面电聚合涂层的形貌、厚度进了研究。测定了经电聚合处理后的碳纤维的单丝拉伸强度、拉伸模量以及断裂伸长率的变化。用上述方法处理过的碳纤维/环氧树脂基复合材料,层剪强度有了大幅度提高,冲击强度也有了明显改善。
1997, 14(2): 17-22.
摘要:
本文叙述了硅灰石短纤维的组成、性质及主要作用,重点研究硅灰石短纤维-玻璃纤维-环氧树脂-咪唑缠绕增强体系。通过对硅灰石短纤维的长径比、粒径、填充量及表面改性等方面的研究探讨表明,硅灰石短纤维具有明显的增强作用和电绝缘性,特别是对玻璃纤维垂直方向增强作用显着,并可以有效防止缠绕制品开裂。利用硅灰石短纤维调节环氧灌注胶的粘度,可避免缠绕过程中的甩胶现象。借助扫描电镜,分析硅灰石短纤维在体系中的分散情况,并提出无机短纤维的增强模型。
本文叙述了硅灰石短纤维的组成、性质及主要作用,重点研究硅灰石短纤维-玻璃纤维-环氧树脂-咪唑缠绕增强体系。通过对硅灰石短纤维的长径比、粒径、填充量及表面改性等方面的研究探讨表明,硅灰石短纤维具有明显的增强作用和电绝缘性,特别是对玻璃纤维垂直方向增强作用显着,并可以有效防止缠绕制品开裂。利用硅灰石短纤维调节环氧灌注胶的粘度,可避免缠绕过程中的甩胶现象。借助扫描电镜,分析硅灰石短纤维在体系中的分散情况,并提出无机短纤维的增强模型。
1997, 14(2): 23-29.
摘要:
本工作以平面Charpy冲击、缺口与非缺口Charpy冲击全面地研究了本实验所制备的超高模量聚乙烯(UHMPE)纤维-碳纤维混杂增强环氧复合材料的冲击性能。同时根据试样在冲击过程中的载荷-时间曲线以及试样在冲击破坏后的形貌对该类混杂复合材料的冲击破坏过程与冲击破坏模式进行了分析。结果表明,将UHMPE纤维与碳纤维相混杂,复合材料的冲击性能呈现出明显的正混杂效应。
本工作以平面Charpy冲击、缺口与非缺口Charpy冲击全面地研究了本实验所制备的超高模量聚乙烯(UHMPE)纤维-碳纤维混杂增强环氧复合材料的冲击性能。同时根据试样在冲击过程中的载荷-时间曲线以及试样在冲击破坏后的形貌对该类混杂复合材料的冲击破坏过程与冲击破坏模式进行了分析。结果表明,将UHMPE纤维与碳纤维相混杂,复合材料的冲击性能呈现出明显的正混杂效应。
1997, 14(2): 30-34.
摘要:
本文对自增韧热压Si3N4陶瓷材料进行了研究,着重研究了材料的自增韧机理,Y2O3与La2O3之间的配比和(Y2O3+La2O3)的重量含量对自增韧热压氮化硅陶瓷结构及性能的影响。对最优助剂含量和配比的热压氮化硅试样进行了氧化行为和抗热震性的研究。研究发现热压氮化硅陶瓷材料的自增韧机理为β-Si3N4柱状晶使裂纹发生桥接和偏转。当Y2O3La2O3=11且(Y2O3+La2O3)为20wt%时,1350℃时的抗弯强度达最大值(σf1350℃为715MPa),且(Y2O3+La2O3)为16wt%时,室温的断裂韧性达最大值(KICRT为7.8MPa·m1/2).1150℃热压氮化硅材料经200小时氧化处理,内部析出针状晶体。经1100℃→100℃多次热循环后,强度下降的主要原因是裂纹的产生和扩展。
本文对自增韧热压Si3N4陶瓷材料进行了研究,着重研究了材料的自增韧机理,Y2O3与La2O3之间的配比和(Y2O3+La2O3)的重量含量对自增韧热压氮化硅陶瓷结构及性能的影响。对最优助剂含量和配比的热压氮化硅试样进行了氧化行为和抗热震性的研究。研究发现热压氮化硅陶瓷材料的自增韧机理为β-Si3N4柱状晶使裂纹发生桥接和偏转。当Y2O3La2O3=11且(Y2O3+La2O3)为20wt%时,1350℃时的抗弯强度达最大值(σf1350℃为715MPa),且(Y2O3+La2O3)为16wt%时,室温的断裂韧性达最大值(KICRT为7.8MPa·m1/2).1150℃热压氮化硅材料经200小时氧化处理,内部析出针状晶体。经1100℃→100℃多次热循环后,强度下降的主要原因是裂纹的产生和扩展。
1997, 14(2): 35-39.
摘要:
本文以大功率CO2激光器为能源,以廉价的六甲基二硅胺烷[(CH3)3Si]2NH(简称HMDS)和NH3(加或不加)为原料,合成出纳米非晶Si/C/N复合粉末。研究了HMDS流量和NH3对粉末组成的影响。结果表明:随HMDS流量(1000～2000ml/min)的升高,粉末的碳含量稍微降低,氢含量稍微升高,而硅、氮含量基本不变。加入NH3可大幅度降低粉末的碳含量,提高氮含量。粉末的粒径分布范围为10～50nm,为非晶态。在实验范围内,粉末的制备产率为62～113g/h.
本文以大功率CO2激光器为能源,以廉价的六甲基二硅胺烷[(CH3)3Si]2NH(简称HMDS)和NH3(加或不加)为原料,合成出纳米非晶Si/C/N复合粉末。研究了HMDS流量和NH3对粉末组成的影响。结果表明:随HMDS流量(1000～2000ml/min)的升高,粉末的碳含量稍微降低,氢含量稍微升高,而硅、氮含量基本不变。加入NH3可大幅度降低粉末的碳含量,提高氮含量。粉末的粒径分布范围为10～50nm,为非晶态。在实验范围内,粉末的制备产率为62～113g/h.
1997, 14(2): 41-44.
摘要:
本文采用XPS配合Ar+离子原位刻蚀研究了用射频磁控溅射法制备Ti/Al2O3(0001),Ti/Al2O3(多晶)和Ti/MgO(001)体系的界面结构。结果表明,在Ti/Al2O3体系的界面处存在Al3+的还原态和Ti的氧化态,且在刻蚀过程中,Al3+的还原态出现在Ti的氧化态之前。用相同方法制备的Ti/MgO界面没有产生类似的界面反应。
本文采用XPS配合Ar+离子原位刻蚀研究了用射频磁控溅射法制备Ti/Al2O3(0001),Ti/Al2O3(多晶)和Ti/MgO(001)体系的界面结构。结果表明,在Ti/Al2O3体系的界面处存在Al3+的还原态和Ti的氧化态,且在刻蚀过程中,Al3+的还原态出现在Ti的氧化态之前。用相同方法制备的Ti/MgO界面没有产生类似的界面反应。
1997, 14(2): 45-49.
摘要:
利用透射电镜(TEM)动态拉伸技术研究了外力作用下Al2O3短纤维增强Al-5.5Zn基复合材料的细观力学行为。结果表明,该材料中裂纹形核及扩展主要是在基体中或纤维/基体界面处进行。导致这一结果的原因在于纤维、基体之间强度差异太大。实验中还发现,卸载时,微裂纹有闭合现象。
利用透射电镜(TEM)动态拉伸技术研究了外力作用下Al2O3短纤维增强Al-5.5Zn基复合材料的细观力学行为。结果表明,该材料中裂纹形核及扩展主要是在基体中或纤维/基体界面处进行。导致这一结果的原因在于纤维、基体之间强度差异太大。实验中还发现,卸载时,微裂纹有闭合现象。
1997, 14(2): 50-55.
摘要:
本文采用脉冲激光引发不同材料间界面脱粘的方法,并结合有限元方法对上述脱粘过程进行数值模拟,从而决定界面的拉伸强度。对铜与碳化硅间的界面强度进行了测定,结果表明该界面的拉伸强度为8.36GPa.
本文采用脉冲激光引发不同材料间界面脱粘的方法,并结合有限元方法对上述脱粘过程进行数值模拟,从而决定界面的拉伸强度。对铜与碳化硅间的界面强度进行了测定,结果表明该界面的拉伸强度为8.36GPa.
1997, 14(2): 56-60.
摘要:
SHS/QP技术是一种新的材料制备方法。本文分析了组成、稀释剂等对TiC-xNi体系的SHS过程和结构的影响。TiC-20mol%Ni的SHS过程激活能为166kJ/mol,预示着其反应过程为溶解-析晶机理控制。采用CFQ法,分析了TiC-20mol%Ni在SHS过程中结构形成的机理
SHS/QP技术是一种新的材料制备方法。本文分析了组成、稀释剂等对TiC-xNi体系的SHS过程和结构的影响。TiC-20mol%Ni的SHS过程激活能为166kJ/mol,预示着其反应过程为溶解-析晶机理控制。采用CFQ法,分析了TiC-20mol%Ni在SHS过程中结构形成的机理
1997, 14(2): 61-65.
摘要:
已经研制出新的SHS/QP材料制备系统。本文中研究了高压延迟、高压延时、高压压力等工艺参数对TiC-xNi金属陶瓷密实度和结构的影响。讨论了SHS/QP过程中材料结构形成的机理。通过优化工艺参数和材料组成,制备出了良好性能的金属陶瓷。为金属陶瓷的制备提供了一条新的途径。
已经研制出新的SHS/QP材料制备系统。本文中研究了高压延迟、高压延时、高压压力等工艺参数对TiC-xNi金属陶瓷密实度和结构的影响。讨论了SHS/QP过程中材料结构形成的机理。通过优化工艺参数和材料组成,制备出了良好性能的金属陶瓷。为金属陶瓷的制备提供了一条新的途径。
1997, 14(2): 66-70.
摘要:
本研究采用一种新型的原位反应工艺,使TiO2粉剂与纯铝熔体反应,生成Al3Ti颗粒,然后采用搅拌铸造法制备Al/Al3Ti复合材料。生成的Al3Ti颗粒尺寸细小,为2～3μm,而且分布均匀,与基体结合好。当TiO2加入量为纯铝基体的30wt%、反应温度为920℃时,复合材料的抗拉强度比纯铝基体提高71.5%,硬度提高134%,而延伸率较纯铝稍有下降。
本研究采用一种新型的原位反应工艺,使TiO2粉剂与纯铝熔体反应,生成Al3Ti颗粒,然后采用搅拌铸造法制备Al/Al3Ti复合材料。生成的Al3Ti颗粒尺寸细小,为2～3μm,而且分布均匀,与基体结合好。当TiO2加入量为纯铝基体的30wt%、反应温度为920℃时,复合材料的抗拉强度比纯铝基体提高71.5%,硬度提高134%,而延伸率较纯铝稍有下降。
1997, 14(2): 71-75.
摘要:
本文通过SiCP/2024复合材料的车削试验,得出了刀具材料、切削用量及SiCP含量对切削力和刀具磨损的影响规律。并认为K类硬质合金可用于粗加工和半精加工,而且要采用较低切削速度和较大进给量,但SiCP含量较高时会出现切深分力大于主切削力。SiCP含量越高差值越大;PDC是精加工最佳刀具材料,也不会出现切深分力大于主切削力现象
本文通过SiCP/2024复合材料的车削试验,得出了刀具材料、切削用量及SiCP含量对切削力和刀具磨损的影响规律。并认为K类硬质合金可用于粗加工和半精加工,而且要采用较低切削速度和较大进给量,但SiCP含量较高时会出现切深分力大于主切削力。SiCP含量越高差值越大;PDC是精加工最佳刀具材料,也不会出现切深分力大于主切削力现象
1997, 14(2): 76-79.
摘要:
本文用SEM,TEM研究了SiC颗粒增强AZ80镁合金复合材料的界面结构和断口形貌。结果表明,SiC颗粒与镁合金界面结合紧密,没有发生界面化学反应,但在界面处可以观察到Mg17Al12共晶相在SiC表面形核生长。对复合材料断口观察表明,SiC颗粒与镁合金界面之间的粘结强度大于基体的撕裂强度,SiC颗粒的聚集、团聚是导致复合材料断裂的主要原因,且复合材料的断裂形式趋向脆性断裂。
本文用SEM,TEM研究了SiC颗粒增强AZ80镁合金复合材料的界面结构和断口形貌。结果表明,SiC颗粒与镁合金界面结合紧密,没有发生界面化学反应,但在界面处可以观察到Mg17Al12共晶相在SiC表面形核生长。对复合材料断口观察表明,SiC颗粒与镁合金界面之间的粘结强度大于基体的撕裂强度,SiC颗粒的聚集、团聚是导致复合材料断裂的主要原因,且复合材料的断裂形式趋向脆性断裂。
1997, 14(2): 80-85.
摘要:
本文研究了用电沉积法制备的碳毡/铜复合材料的摩擦磨损特性。研究结果表明,在干摩擦条件下,复合材料的耐磨性主要与摩擦副间维持连续有效碳膜时间的长短有关,该时间取决于碳毡纤维的体积分数。在油润滑条件下,碳毡/铜复合材料的耐磨性与复合材料的硬度及纤维弯曲和破断所消耗能量的多少有关。在这两种条件下,复合材料的耐磨性均明显优于常用耐磨铜合金ZQSn6-6-3.
本文研究了用电沉积法制备的碳毡/铜复合材料的摩擦磨损特性。研究结果表明,在干摩擦条件下,复合材料的耐磨性主要与摩擦副间维持连续有效碳膜时间的长短有关,该时间取决于碳毡纤维的体积分数。在油润滑条件下,碳毡/铜复合材料的耐磨性与复合材料的硬度及纤维弯曲和破断所消耗能量的多少有关。在这两种条件下,复合材料的耐磨性均明显优于常用耐磨铜合金ZQSn6-6-3.
1997, 14(2): 86-91.
摘要:
本文研究了在高温空气氛中涂覆在Al-Mg-Si合金表面的SiO2对铝合金直接氧化的影响规律。实验揭示了SiO2对Al-Mg-Si合金熔体直接氧化生长表面的形态的影响规律,发现SiO2有助于Al2O3/Al复合材料以光滑的方式进行氧化生长,提高了材料的致密度。实验还发现,SiO2可消减Al-Mg-Si合金熔体直接氧化所需的孕育期,缩短Al2O3/Al复合材料的生长时间。
本文研究了在高温空气氛中涂覆在Al-Mg-Si合金表面的SiO2对铝合金直接氧化的影响规律。实验揭示了SiO2对Al-Mg-Si合金熔体直接氧化生长表面的形态的影响规律,发现SiO2有助于Al2O3/Al复合材料以光滑的方式进行氧化生长,提高了材料的致密度。实验还发现,SiO2可消减Al-Mg-Si合金熔体直接氧化所需的孕育期,缩短Al2O3/Al复合材料的生长时间。
1997, 14(2): 92-96.
摘要:
采用直接熔化方法合成铁-巴基管复合材料,研究了复合材料淬火处理后的硬度及显微组织变化。实验结果表明:在适当的淬火工艺下,铁-巴基管复合材料硬度可达HRc65,而且比相同工艺下普通铁碳合金的硬度平均高出5～10HRc.显微组织分析发现淬火马氏体中有规则晶体外形的白亮相存在,波谱分析结果证明它们是贫铁相。差热分析结果表明直到1400℃的高温,巴基管没有相变。高分辨透射电镜观察到复合材料中弥散分布着巴基管,巴基管能在复合材料中稳定存在而起强化作用。
采用直接熔化方法合成铁-巴基管复合材料,研究了复合材料淬火处理后的硬度及显微组织变化。实验结果表明:在适当的淬火工艺下,铁-巴基管复合材料硬度可达HRc65,而且比相同工艺下普通铁碳合金的硬度平均高出5～10HRc.显微组织分析发现淬火马氏体中有规则晶体外形的白亮相存在,波谱分析结果证明它们是贫铁相。差热分析结果表明直到1400℃的高温,巴基管没有相变。高分辨透射电镜观察到复合材料中弥散分布着巴基管,巴基管能在复合材料中稳定存在而起强化作用。
1997, 14(2): 97-102.
摘要:
本文分析计算了基体开裂及大变形对纤维缠绕壳体变形的影响,得到了比较满意的理论分析结果。在变形分析的同时,对纤维缠绕壳体进行了失效评估分析,获得了切实可行的失效评估计算分析方法,为制定合理的水压检验规范提供了理论依据。
本文分析计算了基体开裂及大变形对纤维缠绕壳体变形的影响,得到了比较满意的理论分析结果。在变形分析的同时,对纤维缠绕壳体进行了失效评估分析,获得了切实可行的失效评估计算分析方法,为制定合理的水压检验规范提供了理论依据。
1997, 14(2): 103-107.
摘要:
本文提出了一个复合材料层合扁壳的位移场。据此导出了在力载和热载作用下的板壳运动方程。该位移场满足层间位移和横向剪应力的连续性,较充分反映了横向剪切对层合板壳力学行为的影响,但位移场的变量和运动方程均为五个,与一阶剪切变形理论相同。文中以暂态响应为例考察了横向剪切变形对层合板壳动力响应的影响,显着改善了解的精度。
本文提出了一个复合材料层合扁壳的位移场。据此导出了在力载和热载作用下的板壳运动方程。该位移场满足层间位移和横向剪应力的连续性,较充分反映了横向剪切对层合板壳力学行为的影响,但位移场的变量和运动方程均为五个,与一阶剪切变形理论相同。文中以暂态响应为例考察了横向剪切变形对层合板壳动力响应的影响,显着改善了解的精度。
1997, 14(2): 108-113.
摘要:
本文提出了通过测量位移来获取复合材料正交异性板的弯曲刚度系数的反演方法。给出了最小二乘法的迭代格式。详细讨论了不同的反分析模型对数值结果的影响以及数值解的收敛性及灵敏度系数计算等问题。应用实例表明,本文的方法是实用的、有效的。
本文提出了通过测量位移来获取复合材料正交异性板的弯曲刚度系数的反演方法。给出了最小二乘法的迭代格式。详细讨论了不同的反分析模型对数值结果的影响以及数值解的收敛性及灵敏度系数计算等问题。应用实例表明,本文的方法是实用的、有效的。
1997, 14(2): 114-119.
摘要:
本文研究了含压电作动器和传感器层的复合材料层板理论,建立了位移和电自由度的四节点有限元素,利用总势能最小原理推导了静力平衡方程,实现和验证了含压电作动器/传感器复合材料层板静态分析有限元程序。并对该类复合材料层板进行了形状控制研究。
本文研究了含压电作动器和传感器层的复合材料层板理论,建立了位移和电自由度的四节点有限元素,利用总势能最小原理推导了静力平衡方程,实现和验证了含压电作动器/传感器复合材料层板静态分析有限元程序。并对该类复合材料层板进行了形状控制研究。
1997, 14(2): 121-125.
摘要:
本文在弹性流体动力润滑理论的基础上,把各向同性线弹性的材料性能假设扩展为各向异性热粘弹性,建立了各向异性热粘弹性流体动力润滑理论,以适应复合材料齿轮和复合材料滚动轴承的工程设计需要。
本文在弹性流体动力润滑理论的基础上,把各向同性线弹性的材料性能假设扩展为各向异性热粘弹性,建立了各向异性热粘弹性流体动力润滑理论,以适应复合材料齿轮和复合材料滚动轴承的工程设计需要。
1997, 14(2): 126-131.
摘要:
本文采用有限元分步计算方法,对酚醛片状模塑料(P-SMC)在模压过程中的流动变形情况进行了计算机仿真模拟,与试验结果做了对比。编制了相应的有限元计算与后处理软件,分析了模压料在封闭模具中充满模腔的过程、在一定合模速率下的充模时间以及在一定粘度下的模压成型压力。对SMC模压时模具的设计以及优化成型工艺参数具有一定的理论指导意义。
本文采用有限元分步计算方法,对酚醛片状模塑料(P-SMC)在模压过程中的流动变形情况进行了计算机仿真模拟,与试验结果做了对比。编制了相应的有限元计算与后处理软件,分析了模压料在封闭模具中充满模腔的过程、在一定合模速率下的充模时间以及在一定粘度下的模压成型压力。对SMC模压时模具的设计以及优化成型工艺参数具有一定的理论指导意义。
1997, 14(2): 132-136.
摘要:
用AES(Auger Electron Spectroscopy)微区成分分析法研究了金刚石与Fe的相界面附近C原子的分布与规律,建立了在950℃、6min烧结条件下C原子在Fe中分布的经验公式,并探讨了Fe对金刚石刻蚀的过程与机制
用AES(Auger Electron Spectroscopy)微区成分分析法研究了金刚石与Fe的相界面附近C原子的分布与规律,建立了在950℃、6min烧结条件下C原子在Fe中分布的经验公式,并探讨了Fe对金刚石刻蚀的过程与机制
