2003年 第20卷 第3期
2003, 20(3): 1-6.
摘要:
基于一阶剪切变形理论,zig-zag变形假定和von Karman大挠度理论,提出了含不同形状面\芯开裂损伤复合材料夹层板在受压缩载荷作用下的开裂前缘能量释放率研究的有限元分析方法,研究了在轴向应变作用下,具有面\芯开裂损伤复合材料夹层板的分层断裂力学行为,并讨论了在大变形下几何非线性对能量释放率分布规律的影响。通过典型算例分析表明:具有面\芯开裂损伤复合材料夹层板的分层前缘能量释放率的大小和分布规律与开裂面积、开裂形状和受载方向有关。
基于一阶剪切变形理论,zig-zag变形假定和von Karman大挠度理论,提出了含不同形状面\芯开裂损伤复合材料夹层板在受压缩载荷作用下的开裂前缘能量释放率研究的有限元分析方法,研究了在轴向应变作用下,具有面\芯开裂损伤复合材料夹层板的分层断裂力学行为,并讨论了在大变形下几何非线性对能量释放率分布规律的影响。通过典型算例分析表明:具有面\芯开裂损伤复合材料夹层板的分层前缘能量释放率的大小和分布规律与开裂面积、开裂形状和受载方向有关。
2003, 20(3): 7-12.
摘要:
通过定义广义应力,提出了一个改进的刚度矩阵,以克服固体壳元的厚度自锁问题,并能保证沿复合材料层合结构厚度方向上的连续应力分布;将应力插值函数分为低阶和高阶两部分,建议了一个新的非线性变分泛函,推导了一个用于几何非线性分析的九节点固体壳单元,该单元的计算精度和效率基本上与九节点减缩积分单元相当,与同类型其他单元相比,该单元显著提高了计算效率。
通过定义广义应力,提出了一个改进的刚度矩阵,以克服固体壳元的厚度自锁问题,并能保证沿复合材料层合结构厚度方向上的连续应力分布;将应力插值函数分为低阶和高阶两部分,建议了一个新的非线性变分泛函,推导了一个用于几何非线性分析的九节点固体壳单元,该单元的计算精度和效率基本上与九节点减缩积分单元相当,与同类型其他单元相比,该单元显著提高了计算效率。
2003, 20(3): 13-16.
摘要:
根据TaC和C/C复合材料的物理化学性质及烧蚀环境推测C/TaC/C复合材料的烧蚀机理,并对其抗侵蚀机理及剥蚀进行了预测分析,在分析C/TaC/C复合材料烧蚀机理的基础上建立其烧蚀模型。根据Darcy定律确定TaC液体流动的速度,并在此基础上利用流体动力学和质量守恒定律等推导出C/TaC/C复合材料质量烧蚀率公式。
根据TaC和C/C复合材料的物理化学性质及烧蚀环境推测C/TaC/C复合材料的烧蚀机理,并对其抗侵蚀机理及剥蚀进行了预测分析,在分析C/TaC/C复合材料烧蚀机理的基础上建立其烧蚀模型。根据Darcy定律确定TaC液体流动的速度,并在此基础上利用流体动力学和质量守恒定律等推导出C/TaC/C复合材料质量烧蚀率公式。
2003, 20(3): 17-21.
摘要:
介绍了一种制备增强纤维/热塑性纤维混杂纤维束的新方法——共编法,通过改变编织工艺参数、纤维丝束大小、纤维种类、编纱和轴向纱的数量等制备了一系列GF/PP共编纱。以此共编纱,成功地制备出GF/PP复合材料板材,并研究了成型压力、成型温度以及保温时间等对复合材料的预浸及板材质量的影响;同时,对增强纤维种类、丝束大小及其含量等对复合材料中空隙含量的影响也进行了研究;采用圆形模型探讨了GF/PP共编纱中树脂对玻璃纤维的预浸过程,提出了影响预浸效果的主要因素。
介绍了一种制备增强纤维/热塑性纤维混杂纤维束的新方法——共编法,通过改变编织工艺参数、纤维丝束大小、纤维种类、编纱和轴向纱的数量等制备了一系列GF/PP共编纱。以此共编纱,成功地制备出GF/PP复合材料板材,并研究了成型压力、成型温度以及保温时间等对复合材料的预浸及板材质量的影响;同时,对增强纤维种类、丝束大小及其含量等对复合材料中空隙含量的影响也进行了研究;采用圆形模型探讨了GF/PP共编纱中树脂对玻璃纤维的预浸过程,提出了影响预浸效果的主要因素。
2003, 20(3): 22-26.
摘要:
采用IR和DSC研究了经聚乙二醇改性的BMC专用不饱和聚酯的固化特征及固化动力学。利用Kissinger方程和Crane方程求出了改性体系的固化动力学参数。研究结果表明,含有反应性端基的聚乙二醇能参与不饱和聚酯的固化反应,使固化放热峰温降低,并加速了固化反应的进程。
采用IR和DSC研究了经聚乙二醇改性的BMC专用不饱和聚酯的固化特征及固化动力学。利用Kissinger方程和Crane方程求出了改性体系的固化动力学参数。研究结果表明,含有反应性端基的聚乙二醇能参与不饱和聚酯的固化反应,使固化放热峰温降低,并加速了固化反应的进程。
2003, 20(3): 27-30.
摘要:
以改进的PMR方法由联苯四甲酸二甲酯(BPDE), 二氨基二苯甲烷(MDA)及降冰片烯二酸单甲酯(NE)合成的树脂为基体制备了AS4碳纤维增强的超高温聚酰亚胺复合材料。研究了树脂预聚物的高温流变行为。制得的复合材料在室温的弯曲强度为1190MPa,弯曲模量为121GPa,层间剪切强度为42MPa;在371℃的力学性能分别是763MPa、116GPa、26MPa;在371℃时的力学强度保持率可达50 %以上;玻璃化温度为472℃;该基体树脂和复合材料在空气中371℃下100h老化后,热失重分别为1.9％和2%。
以改进的PMR方法由联苯四甲酸二甲酯(BPDE), 二氨基二苯甲烷(MDA)及降冰片烯二酸单甲酯(NE)合成的树脂为基体制备了AS4碳纤维增强的超高温聚酰亚胺复合材料。研究了树脂预聚物的高温流变行为。制得的复合材料在室温的弯曲强度为1190MPa,弯曲模量为121GPa,层间剪切强度为42MPa;在371℃的力学性能分别是763MPa、116GPa、26MPa;在371℃时的力学强度保持率可达50 %以上;玻璃化温度为472℃;该基体树脂和复合材料在空气中371℃下100h老化后,热失重分别为1.9％和2%。
2003, 20(3): 31-34.
摘要:
在RTM成型过程中采用超声技术。探讨了超声处理的最佳工艺参数,着重研究超声处理对RTM成型复合材料界面性能的影响。结果表明,在RTM成型过程中采用超声技术增加了树脂对纤维增强体的浸润性,使树脂中的空气和成型过程中产生的气泡易于排出,从而减少了复合材料的孔隙率,进而改善复合材料的界面性能。
在RTM成型过程中采用超声技术。探讨了超声处理的最佳工艺参数,着重研究超声处理对RTM成型复合材料界面性能的影响。结果表明,在RTM成型过程中采用超声技术增加了树脂对纤维增强体的浸润性,使树脂中的空气和成型过程中产生的气泡易于排出,从而减少了复合材料的孔隙率,进而改善复合材料的界面性能。
2003, 20(3): 35-40.
摘要:
通过对比分析Dunlop、 B.F.Goodrich、Missier、Bendix和中南大学粉末冶金研究所制备的几种炭/炭复合材料的显微组织、石墨化度、导热系数、洛氏硬度、抗压、抗弯、层间剪切强度、摩擦磨损性能后,得出如下结论:C/C复合材料作为一种性能优良的制动材料,必须具有合理的炭纤维骨架结构,一定比例的粗糙层气相沉积炭结构,较高的石墨化度和垂直摩擦面方向上的导热系数;我国具有自己知识产权的C/C复合材料飞机刹车盘的研制工作已取得了较大的进展和突破,其各项性能指标与国外同类产品性能相当。
通过对比分析Dunlop、 B.F.Goodrich、Missier、Bendix和中南大学粉末冶金研究所制备的几种炭/炭复合材料的显微组织、石墨化度、导热系数、洛氏硬度、抗压、抗弯、层间剪切强度、摩擦磨损性能后,得出如下结论:C/C复合材料作为一种性能优良的制动材料,必须具有合理的炭纤维骨架结构,一定比例的粗糙层气相沉积炭结构,较高的石墨化度和垂直摩擦面方向上的导热系数;我国具有自己知识产权的C/C复合材料飞机刹车盘的研制工作已取得了较大的进展和突破,其各项性能指标与国外同类产品性能相当。
2003, 20(3): 41-46.
摘要:
用模拟刹车制动的摩擦试验机,研究探讨了一种针刺毡结构C/C复合材料在不同制动压力和制动速度下的摩擦磨损性能,并用扫描电子显微镜对摩擦表面进行了观察和分析。摩擦磨损机理由磨屑经挤压、剪切堆积在表面形成的磨屑层所决定。在5m/s制动速度或静态条件下,表面温度低(<150~200℃)吸附水气未脱附,其润滑作用导致了较低的摩擦系数值;当制动速度达到10m/s,摩擦使表面温度升高,达到了吸附水气脱附温度,引起摩擦系数急剧升高,达到了最大;此后,随制动速度及表面温度的继续升高,磨屑层间剪切强度降低,导致摩擦系数随之下降。在较高制动速度下,该种材料仍能保持较高的摩擦系数,显示出优良的高温高能摩擦性能。
用模拟刹车制动的摩擦试验机,研究探讨了一种针刺毡结构C/C复合材料在不同制动压力和制动速度下的摩擦磨损性能,并用扫描电子显微镜对摩擦表面进行了观察和分析。摩擦磨损机理由磨屑经挤压、剪切堆积在表面形成的磨屑层所决定。在5m/s制动速度或静态条件下,表面温度低(<150~200℃)吸附水气未脱附,其润滑作用导致了较低的摩擦系数值;当制动速度达到10m/s,摩擦使表面温度升高,达到了吸附水气脱附温度,引起摩擦系数急剧升高,达到了最大;此后,随制动速度及表面温度的继续升高,磨屑层间剪切强度降低,导致摩擦系数随之下降。在较高制动速度下,该种材料仍能保持较高的摩擦系数,显示出优良的高温高能摩擦性能。
2003, 20(3): 47-51.
摘要:
对几种C/C复合材料在不同的测试位向(指外加磁场与材料某特定表面的夹角)下的磁电阻效应进行了研究。研究结果表明,C/C复合材料不同位向下的磁电阻大小不同,且不同结构、不同处理工艺的材料出现最大磁电阻的位向不同;已石墨化的材料各位向磁电阻均呈正值,未石墨化材料各位向的磁电阻为负值,但它们的绝对值都随测试温度的增高而线性降低;温度升高到一定值,一些材料的磁电阻为0不再变化;外磁场一定时,对同一材料各位向下磁电阻-温度曲线进行回归,所得回归方程斜率项相同,截距项不同;将各位向磁电阻排序发现,不同工艺和结构的材料位向序列不同;外加磁场强度的改变,只改变各位向磁电阻的大小,不影响位向序列。
对几种C/C复合材料在不同的测试位向(指外加磁场与材料某特定表面的夹角)下的磁电阻效应进行了研究。研究结果表明,C/C复合材料不同位向下的磁电阻大小不同,且不同结构、不同处理工艺的材料出现最大磁电阻的位向不同;已石墨化的材料各位向磁电阻均呈正值,未石墨化材料各位向的磁电阻为负值,但它们的绝对值都随测试温度的增高而线性降低;温度升高到一定值,一些材料的磁电阻为0不再变化;外磁场一定时,对同一材料各位向下磁电阻-温度曲线进行回归,所得回归方程斜率项相同,截距项不同;将各位向磁电阻排序发现,不同工艺和结构的材料位向序列不同;外加磁场强度的改变,只改变各位向磁电阻的大小,不影响位向序列。
2003, 20(3): 52-56.
摘要:
选用某种叔胺类化合物作苯酚和甲醛反应的催化剂,并加入少量苯胺衍生物,制备了一种分子量较高的改性酚醛树脂。根据IR、NMR和GPC的测试分析,对苯胺衍生物改性酚醛树脂的结构特征等进行了研究。它与环氧树脂合成压制的玻璃布层压板的浸水后绝缘电阻可达1011Ω以上,其它主要性能也达到了国外同类产品水平。
选用某种叔胺类化合物作苯酚和甲醛反应的催化剂,并加入少量苯胺衍生物,制备了一种分子量较高的改性酚醛树脂。根据IR、NMR和GPC的测试分析,对苯胺衍生物改性酚醛树脂的结构特征等进行了研究。它与环氧树脂合成压制的玻璃布层压板的浸水后绝缘电阻可达1011Ω以上,其它主要性能也达到了国外同类产品水平。
2003, 20(3): 57-63.
摘要:
以多层机织布为对象,首先基于两个分别对应于两种典型叠加模式的单元结构模型,通过理论分析,建立了多层机织布纵向切面内气泡形成的分析模型;然后采用有限元-控制体积方法对单元结构内树脂的扩散及气泡形成的过程进行了数值模拟。理论分析和数值模拟的结果符合一致,均表明:不同局部区域差异很大的渗透系数是气泡形成的最根本原因,而纬线的轴向渗透系数和经线的横向渗透系数之比对多层机织布纵向切面内气泡的形成及尺度起着决定性的作用。
以多层机织布为对象,首先基于两个分别对应于两种典型叠加模式的单元结构模型,通过理论分析,建立了多层机织布纵向切面内气泡形成的分析模型;然后采用有限元-控制体积方法对单元结构内树脂的扩散及气泡形成的过程进行了数值模拟。理论分析和数值模拟的结果符合一致,均表明:不同局部区域差异很大的渗透系数是气泡形成的最根本原因,而纬线的轴向渗透系数和经线的横向渗透系数之比对多层机织布纵向切面内气泡的形成及尺度起着决定性的作用。
2003, 20(3): 64-68.
摘要:
基于自蔓延高温合成(SHS)技术,在碳钢的铸造过程中,同步合成了厚10 mm的TiC-Fe金属陶瓷复合涂层。采用X射线衍射(XRD)确定了合成涂层的相组成,并分别用光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)分析了涂层的显微组织及其与钢基体的界面结构。实验结果表明,合成的涂层除表面2 mm的区域外,其它部分均具有较致密的结构。而且,涂层中原位合成的TiC颗粒的数量和尺寸均沿涂层的厚度方向逐渐递减,直至与钢基体实现梯度复合。初步认为,浇铸的钢液向Ti-C-Fe预制块中的渗透以及预制块中Fe粉的熔化对上述梯度复合涂层的形成起到了积极的作用。
基于自蔓延高温合成(SHS)技术,在碳钢的铸造过程中,同步合成了厚10 mm的TiC-Fe金属陶瓷复合涂层。采用X射线衍射(XRD)确定了合成涂层的相组成,并分别用光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)分析了涂层的显微组织及其与钢基体的界面结构。实验结果表明,合成的涂层除表面2 mm的区域外,其它部分均具有较致密的结构。而且,涂层中原位合成的TiC颗粒的数量和尺寸均沿涂层的厚度方向逐渐递减,直至与钢基体实现梯度复合。初步认为,浇铸的钢液向Ti-C-Fe预制块中的渗透以及预制块中Fe粉的熔化对上述梯度复合涂层的形成起到了积极的作用。
2003, 20(3): 69-73.
摘要:
通过在SiC颗粒预制块中加入铝粉的方法制备了颗粒含量可控的SiC颗粒预制块,并用挤压铸造法制备了可变形SiCP/Al复合材料。通过对颗粒体积含量为25%的SiCP/Al复合材料进行热挤压变形,研究了挤压变形的可行性及其对复合材料组织与性能的影响规律。实验结果表明,用本文中提出的新工艺制备的25vol%SiCP/Al复合材料可以成功地进行挤压比为25∶1的热挤压变形,并且热挤压变形可以明显提高复合材料的强度、刚度和塑性。
通过在SiC颗粒预制块中加入铝粉的方法制备了颗粒含量可控的SiC颗粒预制块,并用挤压铸造法制备了可变形SiCP/Al复合材料。通过对颗粒体积含量为25%的SiCP/Al复合材料进行热挤压变形,研究了挤压变形的可行性及其对复合材料组织与性能的影响规律。实验结果表明,用本文中提出的新工艺制备的25vol%SiCP/Al复合材料可以成功地进行挤压比为25∶1的热挤压变形,并且热挤压变形可以明显提高复合材料的强度、刚度和塑性。
2003, 20(3): 74-78.
摘要:
采用喷射共沉积方法制备了SiCP/6061Al复合材料,研究了五种热处理工艺对其阻尼性能和内耗峰的影响。结果表明:各种热处理状态试样,在150~200℃范围内均出现温度内耗峰,且随频率增加该峰峰位向高温移动,峰高增加。通过Arrhenius方程测得内耗峰的激活能均高于1eV;另外,不同的淬火处理对该内耗峰有明显影响,当淬火冷却速度高于水淬时,随冷却速度的加大,内耗峰峰位向高温移动。
采用喷射共沉积方法制备了SiCP/6061Al复合材料,研究了五种热处理工艺对其阻尼性能和内耗峰的影响。结果表明:各种热处理状态试样,在150~200℃范围内均出现温度内耗峰,且随频率增加该峰峰位向高温移动,峰高增加。通过Arrhenius方程测得内耗峰的激活能均高于1eV;另外,不同的淬火处理对该内耗峰有明显影响,当淬火冷却速度高于水淬时,随冷却速度的加大,内耗峰峰位向高温移动。
2003, 20(3): 79-84.
摘要:
利用挤压铸造法制备了Al2O3f+Cf/ZL109短纤维混杂增强金属基复合材料,并利用统计学方法对比研究了在滑动速度为0.837 m/s、压力为196 N的条件下热处理对该混杂复合材料干摩擦磨损性能的影响。研究结果表明:铸态和热处理态复合材料的磨损率和摩擦系数均服从正态分布,铸态复合材料的磨损率和摩擦系数均值都大于热处理态复合材料,热处理有利于复合材料摩擦磨损性能的提高。铸态复合材料的磨损机制主要为犁沟磨损和层离,热处理后复合材料抗层离的能力增强,磨损机制主要为轻微的犁沟磨损。
利用挤压铸造法制备了Al2O3f+Cf/ZL109短纤维混杂增强金属基复合材料,并利用统计学方法对比研究了在滑动速度为0.837 m/s、压力为196 N的条件下热处理对该混杂复合材料干摩擦磨损性能的影响。研究结果表明:铸态和热处理态复合材料的磨损率和摩擦系数均服从正态分布,铸态复合材料的磨损率和摩擦系数均值都大于热处理态复合材料,热处理有利于复合材料摩擦磨损性能的提高。铸态复合材料的磨损机制主要为犁沟磨损和层离,热处理后复合材料抗层离的能力增强,磨损机制主要为轻微的犁沟磨损。
2003, 20(3): 85-88.
摘要:
把金属/陶瓷界面反应处理成表面相之间的反应,运用表面热力学基本原理研究了活性金属/陶瓷体系的粘着功。提出了一个活性体系的粘着功计算方法,并和文献实验结果进行了验证。研究结果表明,活性体系的最终粘着功由两部分组成:一部分是每单位面积的金属/陶瓷表面相之间反应自由能的变化,另一部分是陶瓷或固相产物与基体金属的粘着功。界面反应越剧烈,固相产物与金属粘着功越大,则活性体系最终粘着功越大,这就为改善金属/陶瓷润湿性和粘着功提供了理论依据。
把金属/陶瓷界面反应处理成表面相之间的反应,运用表面热力学基本原理研究了活性金属/陶瓷体系的粘着功。提出了一个活性体系的粘着功计算方法,并和文献实验结果进行了验证。研究结果表明,活性体系的最终粘着功由两部分组成:一部分是每单位面积的金属/陶瓷表面相之间反应自由能的变化,另一部分是陶瓷或固相产物与基体金属的粘着功。界面反应越剧烈,固相产物与金属粘着功越大,则活性体系最终粘着功越大,这就为改善金属/陶瓷润湿性和粘着功提供了理论依据。
2003, 20(3): 89-92.
摘要:
利用激光熔覆技术在Ti板上制备了非晶复合涂层,利用X射线衍射仪、能谱仪、扫描电镜和透射电子显微镜对熔覆层和结合区的组织结构进行了表征。研究发现,熔覆层组织主要由非晶、Zr的金属间化合物、氧化物及局部纳米晶组成。基体与熔覆层结合区由Ti的柱状晶和α(Ti/Zr)固溶体所构成,保证了基体与熔覆层之间有良好的冶金结合。
利用激光熔覆技术在Ti板上制备了非晶复合涂层,利用X射线衍射仪、能谱仪、扫描电镜和透射电子显微镜对熔覆层和结合区的组织结构进行了表征。研究发现,熔覆层组织主要由非晶、Zr的金属间化合物、氧化物及局部纳米晶组成。基体与熔覆层结合区由Ti的柱状晶和α(Ti/Zr)固溶体所构成,保证了基体与熔覆层之间有良好的冶金结合。
2003, 20(3): 93-97.
摘要:
采用一种新型工艺制备了Al2O3/Cu复合材料。高能球磨制备亚稳态的Cu-0.8 wt% Al合金粉,再将Cu2O粉与其一起进行高能球磨,然后将复合粉末压坯在真空炉中同时进行氧化和烧结。该工艺省略了还原剩余Cu2O的环节,氧化和烧结时间仅为1 h。生成的Al2O3的粒径约250nm,颗粒间距约500 nm,均匀弥散分布;该材料冷加工后性能接近SCM制品性能。该配比的Al2O3/Cu复合材料的热稳定性良好,在800℃下循环冷淬20次无裂纹;软化温度为700℃。
采用一种新型工艺制备了Al2O3/Cu复合材料。高能球磨制备亚稳态的Cu-0.8 wt% Al合金粉,再将Cu2O粉与其一起进行高能球磨,然后将复合粉末压坯在真空炉中同时进行氧化和烧结。该工艺省略了还原剩余Cu2O的环节,氧化和烧结时间仅为1 h。生成的Al2O3的粒径约250nm,颗粒间距约500 nm,均匀弥散分布;该材料冷加工后性能接近SCM制品性能。该配比的Al2O3/Cu复合材料的热稳定性良好,在800℃下循环冷淬20次无裂纹;软化温度为700℃。
2003, 20(3): 98-101.
摘要:
采用LAS玻璃粉末和激光诱导法制备的纳米SiC(N)粉体,通过热压烧结法制备了SiC(N)/LAS纳米陶瓷复合材料,研究了该复合材料在8.2~12.4GHz频率范围内的微波介电特性。结果表明,SiC(N)/LAS的介电常数主要受纳米SiC(N)粉体含量的控制,此外还与烧结温度有关。随着烧结温度的提高,复合材料介电常数和介电损耗均随之增大。SiC(N)/LAS对电磁波的损耗作用明显优于同体积分数的纳米SiC(N)与石蜡混合体,这与烧结过程中形成的碳界面有关。
采用LAS玻璃粉末和激光诱导法制备的纳米SiC(N)粉体,通过热压烧结法制备了SiC(N)/LAS纳米陶瓷复合材料,研究了该复合材料在8.2~12.4GHz频率范围内的微波介电特性。结果表明,SiC(N)/LAS的介电常数主要受纳米SiC(N)粉体含量的控制,此外还与烧结温度有关。随着烧结温度的提高,复合材料介电常数和介电损耗均随之增大。SiC(N)/LAS对电磁波的损耗作用明显优于同体积分数的纳米SiC(N)与石蜡混合体,这与烧结过程中形成的碳界面有关。
2003, 20(3): 102-107.
摘要:
采用等离子体处理方法对PBO(聚对苯撑苯并二 口 恶 唑)纤维表面进行改性。用XPS和AFM测试分析等离子处理时间对PBO纤维表面组成和表面形貌的影响规律;首次采用浸润性测试和IR测试分析等离子体处理前后纤维浸润性和表面官能团的变化。用Microbond测试方法表征了纤维与树脂基体的界面剪切强度,并用SEM观察微复合材料破坏形貌。结果表明:等离子体处理后纤维浸润性得到改善,纤维表面苯环上引入了很多羟基。等离子体处理最佳条件下(170 W,10 min),纤维表面粗糙度最大,纤维表面O元素含量最大, O/C比率提高了50.5 %, IFSS值提高了64.7 %。
采用等离子体处理方法对PBO(聚对苯撑苯并二 口 恶 唑)纤维表面进行改性。用XPS和AFM测试分析等离子处理时间对PBO纤维表面组成和表面形貌的影响规律;首次采用浸润性测试和IR测试分析等离子体处理前后纤维浸润性和表面官能团的变化。用Microbond测试方法表征了纤维与树脂基体的界面剪切强度,并用SEM观察微复合材料破坏形貌。结果表明:等离子体处理后纤维浸润性得到改善,纤维表面苯环上引入了很多羟基。等离子体处理最佳条件下(170 W,10 min),纤维表面粗糙度最大,纤维表面O元素含量最大, O/C比率提高了50.5 %, IFSS值提高了64.7 %。
2003, 20(3): 108-112.
摘要:
研究了不同玻璃纤维表面处理对PTFE复合材料在干摩擦条件下滑动磨损性能的影响,并借助扫描电子显微镜(SEM)分析了磨损机理。结果表明:在干摩擦条件下,经表面处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料的摩擦系数和摩擦表面温度比未经处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料的低,且减磨性能优于未经处理的;而稀土处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料的摩擦系数和摩擦表面温度最低,减磨性能最好;未经处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料和偶联剂处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料都发生了剧烈的粘着转移;偶联剂与稀土处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料的磨损机理主要是明显的磨粒磨损;稀土处理玻璃纤维填充PTFE复合材料的磨损形式主要是粘着转移和轻微的磨粒磨损。
研究了不同玻璃纤维表面处理对PTFE复合材料在干摩擦条件下滑动磨损性能的影响,并借助扫描电子显微镜(SEM)分析了磨损机理。结果表明:在干摩擦条件下,经表面处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料的摩擦系数和摩擦表面温度比未经处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料的低,且减磨性能优于未经处理的;而稀土处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料的摩擦系数和摩擦表面温度最低,减磨性能最好;未经处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料和偶联剂处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料都发生了剧烈的粘着转移;偶联剂与稀土处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料的磨损机理主要是明显的磨粒磨损;稀土处理玻璃纤维填充PTFE复合材料的磨损形式主要是粘着转移和轻微的磨粒磨损。
2003, 20(3): 113-117.
摘要:
采用显微激光喇曼光谱,以增强体为薄毡叠层、基体分别为粗糙层及光滑层结构热解炭的两种C/C复合材料为研究对象,分析、表征了两种材料炭结构的微观分布特征及其在石墨化过程中的变化状况。结果表明,不仅复合材料中不同组元,而且同一组元不同部位石墨微晶的完整度不同。在石墨化过程中,各自的石墨化进程及可石墨化能力存在差异:炭纤维体积含量较高的炭布层中的热解炭,与网胎层中的热解炭相比,石墨微晶的完整度较好,石墨化进程较快;在炭纤维体积含量较低的网胎层中,炭纤维及热解炭在其界面部位的石墨化进程较快;粗糙层结构热解炭比光滑层结构热解炭容易石墨化。借助激光喇曼光谱微区分析手段,有可能实现对复合材料中石墨化程度微观分布状态的调整和控制。
采用显微激光喇曼光谱,以增强体为薄毡叠层、基体分别为粗糙层及光滑层结构热解炭的两种C/C复合材料为研究对象,分析、表征了两种材料炭结构的微观分布特征及其在石墨化过程中的变化状况。结果表明,不仅复合材料中不同组元,而且同一组元不同部位石墨微晶的完整度不同。在石墨化过程中,各自的石墨化进程及可石墨化能力存在差异:炭纤维体积含量较高的炭布层中的热解炭,与网胎层中的热解炭相比,石墨微晶的完整度较好,石墨化进程较快;在炭纤维体积含量较低的网胎层中,炭纤维及热解炭在其界面部位的石墨化进程较快;粗糙层结构热解炭比光滑层结构热解炭容易石墨化。借助激光喇曼光谱微区分析手段,有可能实现对复合材料中石墨化程度微观分布状态的调整和控制。
2003, 20(3): 118-121.
摘要:
利用XDTM法制备高颗粒含量的TiC/Al预制合金。采用自制的实验装置研究分析了TiC/Al预制合金块中的TiC颗粒在静止锌液中的均匀化过程,建立了TiC颗粒在锌液中均匀化过程的模型。结果表明:锌液温度低于铝熔点时,TiC/Al预制合金块置于锌液后,锌向TiC/Al合金中扩散,在预制合金表层内形成Zn的扩散层,随着TiC/Al合金块中锌浓度的逐渐增大,其液相线温度降低。当预制合金表层的液相线温度等于或低于锌液温度时,便处于熔融状态,使TiC颗粒从TiC/Al合金块上脱落。脱落下来的TiC颗粒不断地向锌液内部传输,最终将均匀分布在锌液中。
利用XDTM法制备高颗粒含量的TiC/Al预制合金。采用自制的实验装置研究分析了TiC/Al预制合金块中的TiC颗粒在静止锌液中的均匀化过程,建立了TiC颗粒在锌液中均匀化过程的模型。结果表明:锌液温度低于铝熔点时,TiC/Al预制合金块置于锌液后,锌向TiC/Al合金中扩散,在预制合金表层内形成Zn的扩散层,随着TiC/Al合金块中锌浓度的逐渐增大,其液相线温度降低。当预制合金表层的液相线温度等于或低于锌液温度时,便处于熔融状态,使TiC颗粒从TiC/Al合金块上脱落。脱落下来的TiC颗粒不断地向锌液内部传输,最终将均匀分布在锌液中。
2003, 20(3): 122-126.
摘要:
用钛酸酯和钛酸丁酯偶联剂对BaTiO3粉进行表面处理,使用熔融法制备了BaTiO3/PVDF复合材料薄片。通过疏水亲油实验定性地分析了钛酸酯和钛酸丁酯偶联剂对BaTiO3粉的偶联作用,通过测定BaTiO3/PVDF的介电常数和介电损耗角正切值表征了复合材料的介电性能,BaTiO3/PVDF扫描电子显微镜(SEM)的微观形态分析发现,经过偶联剂表面处理,BaTiO3粉在PVDF中的分散情况改善。
用钛酸酯和钛酸丁酯偶联剂对BaTiO3粉进行表面处理,使用熔融法制备了BaTiO3/PVDF复合材料薄片。通过疏水亲油实验定性地分析了钛酸酯和钛酸丁酯偶联剂对BaTiO3粉的偶联作用,通过测定BaTiO3/PVDF的介电常数和介电损耗角正切值表征了复合材料的介电性能,BaTiO3/PVDF扫描电子显微镜(SEM)的微观形态分析发现,经过偶联剂表面处理,BaTiO3粉在PVDF中的分散情况改善。
2003, 20(3): 127-131.
摘要:
采用高温拉伸、透射电镜、X射线衍射仪、差示扫描量热计和超塑性经典理论,对低压浸渗、小挤压和热轧制备的SiC晶须增强2024Al基复合材料超塑性的力学行为和变形机制进行了研究。研究表明:复合材料的晶粒细小,尺寸约为1 μm;在温度为788 K、初始应变速率为3.3×10-3s-1的拉伸条件下,超塑伸长率为370％;DSC曲线上有一小的初期熔化吸热峰,其温度相应于偏晶反应:Al+Al2Cu+Cu4Mg5Si4Al<em>x→液相+Mg2Si,785 K;超塑性变形的主导机制为传统的晶界扩散机制和适量液相共同控制的晶界(界面)滑动。
采用高温拉伸、透射电镜、X射线衍射仪、差示扫描量热计和超塑性经典理论,对低压浸渗、小挤压和热轧制备的SiC晶须增强2024Al基复合材料超塑性的力学行为和变形机制进行了研究。研究表明:复合材料的晶粒细小,尺寸约为1 μm;在温度为788 K、初始应变速率为3.3×10-3s-1的拉伸条件下,超塑伸长率为370％;DSC曲线上有一小的初期熔化吸热峰,其温度相应于偏晶反应:Al+Al2Cu+Cu4Mg5Si4Al<em>x→液相+Mg2Si,785 K;超塑性变形的主导机制为传统的晶界扩散机制和适量液相共同控制的晶界(界面)滑动。
