关键词： SiC_p/Al复合材料   体积分数   力学性能   强化机制  

摘要： 采用热等静压粉末冶金工艺,以2024和6061铝合金为基体,分别制备体积分数为35%,45%,55%的中高体积分数SiC_(p)/Al复合材料。探究基体合金与SiC体积分数对复合材料力学性能的影响。结果表明:相同体积分数时,以2024铝合金为基体的复合材料具有更高的弯曲强度和弹性模量;但以6061铝合金为基体的复合材料则呈现出了更高的断裂应变。随着体积分数的增加,两类复合材料力学性能的变化规律相同,弯曲强度呈先增大后减小的趋势,当体积分数为45%时达到峰值,分别为656.54 MPa和548.00 MPa;弹性模量呈持续上升趋势,当体积分数为55%时分别达到202 GPa和188 GPa。基体合金差异对力学性能的影响在体积分数较低时更为明显,提高体积分数将会弱化这种差异。结合理论公式计算发现,对于微米级的增强体颗粒,Orowan机制带来的强化效应极小,可忽略不计;其他各类强化机制的强化效果将随着增强体体积分数的增加呈现不同程度的提高;几何必须位错强化和热错配强化对材料屈服强度的贡献始终占据主导地位。

关键词： 医疗防护   防水透湿   多层结构   非织造材料:湿舒适性  

摘要： 为进一步优化医疗防护材料的防护性能和穿着舒适性,设计了一种由SS表层、SMMS中层和SS衬层组成的防水透湿非织造复合材料。采用三抗整理剂、纳米二氧化硅(SiO2)对表层材料进行聚合物改性,采用聚乙二醇(PEG)对衬层材料进行改性处理,热轧复合得到防水透湿非织造复合材料样品,并测试了样品的力学性能、湿舒适性能和医疗防护特性。结果表明:受益于多层致密结构,样品纵向断裂强力为143.18N,横向断裂强力为68.54N,样品耐破度可达1126.75kPa,均高于GB19082—2009标准的要求;样品的耐静水压值为22.82kPa,过滤效率高达99.82%,可有效抵御各类液体和非油性颗粒的渗透;样品透气率达6.89mm/s,水蒸气透过率为4637g/(m^(2)·d),兼具有高防护特性和湿舒适性,远优于复合透气膜等同类医疗防护产品。

关键词： SiCp/Al复合材料   疲劳强度   缺口疲劳   三维应力场强   高周疲劳试验  

摘要： 为了考虑应力梯度对SiCp/Al复合材料结构疲劳强度的影响,基于三维空间矢量应力场强法和光滑件疲劳强度,发展了一种SiCp/Al复合材料缺口疲劳强度预测方法,其中三维空间矢量应力场强法计算中分别应用了经典一维应力场强与有效距离点应力场强的等效应力积分形式,避免了构建三维权函数和人为确定疲劳损伤区域。采用升降法制定了SiCp/2009Al复合材料光滑件疲劳试验方案,获得了SiCp/2009Al复合材料10^(7)循环周次对应的轴向(R=-1)疲劳强度为180.91 MPa,并以散点法开展疲劳试验获得了SiCp/2009Al疲劳寿命分布,光滑件疲劳试验结果显示SiCp/2009Al复合材料应力-寿命关系存在明显的平台区。采用逐级加载法开展了SiCp/2009Al复合材料缺口件轴向(R=-1)疲劳试验,获得了缺口件的疲劳强度为82.2 MPa。缺口件疲劳强度预测结果与试验结果吻合较好,最大误差在10%以内,其中基于有效距离点应力场强的三维空间矢量应力场强法建立的SiCp/Al复合材料缺口疲劳强度预测方法预测精度更高。

关键词： 富营养化控制   过氧化钙   镧(La)   缓释凝胶   磷(P)   海藻酸钠(SA)  

摘要： 以载纳米过氧化钙海泡石为基本骨架,采用海藻酸钠包覆和镧离子交联研制了CPS60@SA/La复合材料,通过批量吸附实验和表征分析考察了其对富营养化水体中磷的去除效果及机制.结果表明,所制材料具有良好的释氧性和除磷能力,纳米过氧化钙和镧位点是其主要的活性组分.随着缓释凝胶用量增加,磷的去除率也相应增加;CPS60@SA/La对高浓度磷的去除过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型的描述,最大吸附容量为198.25 mg·g^(-1) (20℃);CPS60@SA/La在p H 3~9范围内均对磷酸盐有良好的去除能力,F^(-)、HCO_(3)^(-)、CO_(3)^(2-)和HA的共存对CPS60@SA/La的除磷效果有轻微抑制作用;在实际河道水体中,该复合材料可缓慢释氧,保持水体溶解氧浓度大约为8.51 mg·L^(-1),为泥水界面处的好氧微生物提供良好条件,对上覆水和间隙水中的磷酸盐均有良好的去除和固定能力,去除效果稳定,其使用有望提升水体自净能力.

关键词： 聚丁二酸丁二醇酯   DOPO/g-C_(3)N_(4)   阻燃性能   非牛顿流体  

摘要： 通过熔融法将PBS和DOPO/g-C_(3)N_(4)混合,制备了PBS/DOPO/g-C_(3)N_(4)共混复合材料,采用氧指数仪、红外光谱仪、高级旋转流变仪等对复合材料性能进行研究.结果表明:随着体系中DOPO/g-C_(3)N_(4)质量分数的增大,氧指数由22提升至25以上,垂直燃烧等级由无等级提升至V-1、V-0等级,可见DOPO/g-C_(3)N_(4)的加入提高了PBS的阻燃性能;当PBS中加入DOPO/g-C_(3)N_(4)后,复合熔体由剪切变稀转变为剪切变稠,复合熔体属于典型的非牛顿流体,随着温度升高,其表观黏度变小;PBS/DOPO/g-C_(3)N_(4)熔体的非牛顿指数随着DOPO/g-C_(3)N_(4)质量分数的增加而提高,当DOPO/g-C_(3)N_(4)质量分数为10%时,非牛顿指数趋近于1.0.

关键词： 三维五向编织   圆形编织   三单胞法   刚度体积平均法   复合材料   刚度预测  

摘要： 在细观尺度下,根据1种径向轴纱的三维五向圆形编织纱线的空间结构,考虑纱线相互挤压后的截面形状,通过引入圆形单胞的周期性边界条件,建立了包含上、下表面子单胞以及内部单胞的三维五向圆形编织复合材料单胞模型。基于该单胞模型,采用刚度体积平均法,建立了三维五向圆形编织复合材料的刚度预测模型,对花节长度分别为0.6、0.7、0.8 mm的三维五向圆形编织复合材料进行刚度预测,并与复合材料力学刚度理论计算方法所得结果进行了对比。结果表明:3种花节的纤维体积分数分别为24.94%、23.33%、22.04%,纤维体积分数、编织角与花节长度呈负相关;单胞模型的弹性模量预测结果分别为16.42、15.63、14.83 GPa,理论计算结果分别为16.96、16.25、15.34 GPa,纵向刚度与花节长度负相关;单胞几何模型考虑了复合材料成型后纱线的相互挤压,使得单胞模型中的纤维体积含量略小于理论计算方法,造成理论计算结果略大于单胞预测结果。研究结果能够有效提高三维五向圆形编织复合材料刚度预测精度,扩展了细观单胞法的应用领域,为今后三维五向圆形编织复合材料的应用提供必要的理论依据。

关键词： 应力松弛   本构建模   碳纳米管   铝基复材   人工时效  

摘要： 针对新一代航空航天用轻量化壁板结构用高比模量、比强度碳纳米管增强铝基复合材料(CNTs/Al)成形需求,研究了CNTs/Al应力松弛时效变形强化行为及其形性协同预测建模。在130℃条件下,对CNTs/AA2024开展了涵盖弹塑性初始加载条件(215 MPa、390 MPa和4%、6%)的应力松弛时效强化系列实验。结果表明,CNTs/AA2024的应力松弛曲线呈现较短的初始变速率松弛阶段(2.5 h)和稳定速率松弛阶段;进入塑性阶段后,应力松弛量未明显提高,可能来源于CNTs对位错移动的阻碍作用。在390 MPa初始应力下,材料的屈服强度随时间延长而提高,在5 h左右达到峰值时效,屈服强度为485 MPa,至16 h未出现明显过时效。在相同时效时间下,CNTs/AA2024屈服强度随着初始应力的提高而增加;塑性加载阶段,屈服强度提升效果更为明显(576 MPa),主要是由于加工硬化和位错诱导析出强化的协同作用。进一步的,建立了针对CNTs/AA2024应力松弛时效的统一本构模型,实现了其应力松弛变形、时效强化以及关键微观变量的协同预测。

关键词： 有机蒙脱土   硬质聚氨酯   阻燃   氧指数   燃烧增长速率指数  

摘要： 为提高硬质聚氨酯的阻燃性能,对蒙脱土进行有机改性,得到性能优异的改性有机蒙脱土(OMMT),将OMMT添加至硬质聚氨酯(RPUF)中,制备OMMT/RPUF纳米复合材料,通过测试分析发现:添加OMMT的聚氨酯复合材料,氧指数增加,最大热释放速率降低,降低总热释放量,降低了总烟释放量,复合材料的燃烧增长速率指数降低,火灾安全性明显提高;燃烧前,复合材料的泡孔多为封闭泡孔,未添加阻燃剂的RPUF孔泡结构孔径大,孔泡不密集,孔壁比较薄,泡孔容易被破坏,添加OMMT的RPUF的孔泡结构密集、均匀,添加EG的RPUF泡孔致密,形状呈多面体;燃烧后,纯RPUF表面凹凸不平,有裂纹和缝隙,添加OMMT的RPUF燃烧后碳层的厚度增加。OMMT的添加提高了RPUF复合材料的阻燃性能。

关键词： 耐高温树脂   复合材料   性能研究  

摘要： 针对固体火箭发动机复杂管路一体化成型工艺技术要求,进行了TDS型苯并噁嗪树脂的粘度、热重曲线、流变性能以及复合材料的力学性能测试,得到了TDS型苯并噁嗪在注胶温度下粘度小于0.3Pa.s,工艺窗口大于6h,该树脂在800℃氮气气氛下,残碳率为55.6%,也获得了复合材料的拉伸强度、压缩强度、压缩模量、弯曲强度和层间剪切强度等参数。研究结果表明:TDS型苯并噁嗪耐高温树脂初步满足了固体火箭发动机复杂管路一体化成型工艺技术要求。

关键词： 表面改性   润湿渗透剂   BF/EP复合材料   非线性蠕变   改进Findley模型  

摘要： 采用润湿渗透剂协同硅烷偶联剂对玄武岩纤维(BF)进行表面改性,并缠绕成型制备了玄武岩纤维/环氧树脂(BF/EP)复合材料。采用万能材料试验机测定了BF/EP的弯曲性能及在不同应力水平下测定了BF/EP复合材料240 min的蠕变性能,借助场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察了纤维及弯曲断裂断口的表面形貌,并分析了纤维表面改性对各项力学性能的影响。结果表明:采用润湿渗透剂协同硅烷偶联剂对BF进行表面改性后,BF/EP弯曲性能得到有效改善,层间剪切强度得到提高,FESEM形貌显示BF的协同改性提高了纤维与树脂之间的界面性能;在多种应力水平下的短期蠕变实验中,均表现出蠕变柔量增量的显著降低。使用改进Findley模型可描述BF/EP复合材料在低于其断裂应力水平下的蠕变性能,以此可进行其在不同应力水平下的蠕变性能预测。