关键词： 长脉冲热像法   傅里叶变换   相位增强   复合材料  

摘要： 针对长脉冲热波激励后采集到的红外原始热图中缺陷对比度低、缺陷边缘模糊等问题,本文提出了一种基于傅里叶变换、频域相位积分和保边滤波的红外序列图像处理方法,该算法首先对冷却时间段内采集到的红外原始热图进行消背景处理,再利用傅里叶变换将试样表面的红外辐射信息转化为相位信息,频域相位积分处理可以将不同频率下缺陷的相位信息整合至一幅相位积分图中,最后通过保边滤波器及自适应伽马变换对积分图像进行增强和量化。该算法克服了传统方法需要人工从多张频率或成分图中甄别出最优检测结果的缺点,并且可以消除加热不均匀的影响,改善缺陷的可视化。试验结果从定性和定量两个角度验证评估了该算法的有效性,并讨论了采集参数的影响。

关键词： 钛基复合材料   SiC纤维   偏轴拉伸   断口形貌   临界偏轴角度  

摘要： 连续SiC纤维增强钛基(SiCf/Ti)复合材料是未来高性能动力装置的关键材料之一。针对SiCf/Ti复合材料中纤维与试样轴向载荷常存在一定偏轴角度的问题,通过室温拉伸、有限元模拟和断口表征研究了偏轴角度对SiCf/TC17复合材料力学性能和失效机理的影响。根据SiCf/TC17复合材料力学性能、断口形貌和应力分布可以定义一个临界偏轴角度,其数值约为1°。结果表明,随偏轴角度的增加,复合材料试样的抗拉强度下降,且当偏轴角度超过临界值时,抗拉强度下降速率增加。复合材料的失效机制与偏轴角度相关,当偏轴角度小于临界值时,试样断口由数个平坦的断面组成,纤维拔出和界面开裂程度都较低,纤维断面基本垂直于轴线,为典型的正应力断裂形貌;当偏轴角度大于临界值时,断口的起伏程度增加,纤维拔出和界面开裂现象都更加明显,部分纤维开始出现剪切断裂,表明拉剪耦合在断裂中起到重要作用。因此,对于SiCf/TC17复合材料轴向试样而言,应将纤维与试样整体的偏轴角度控制在临界值内,以获得有效的性能测试数据。

关键词： Mn_(3)O_(4)/rGO   复合材料   多孔   Mn_(3)O_(4)   超级电容器   氢气还原  

摘要： Mn_(3)O_(4)资源丰富、结构稳定,具有较高的理论电容,是一种较有潜力的超级电容器材料,但其较差的导电性却阻碍了其在这方面应用。本文以实心ε-MnO_(2)微米粉体和具有亲水性的氧化石墨烯(GO)粉体为原料,在去离子水中通过磁力搅拌和冷冻干燥制备出具有良好接触的MnO_(2)/GO复合粉体。然后经一步氢气还原处理,使实心ε-MnO_(2)和GO同步转化为具有纳米多孔结构的多孔Mn_(3)O_(4)和还原氧化石墨烯(rGO),从而获得分散均匀、具有高比表面积和优良导电性的高性能Mn_(3)O_(4)/rGO复合粉体。经电化学测试可知,Mn_(3)O_(4)/rGO复合粉体在2mV/s的扫描速率下的比电容为25.2F/g,且具有较好的电容留存率。

关键词： 金刚石涂层刀具   复合材料   钻削加工  

摘要： 本文针对传统硬质合金涂层刀具钻削碳纤维复合材料(CFRP)使用寿命短、加工后工件易产生毛边等缺陷、孔加工粗糙度波动大的问题,制备并对比了不同涂层结构和不同刃口结构的金刚石涂层刀具的加工性能。结果表明,利用金刚石涂层刀具进行CFRP材料的钻削加工时,微晶金刚石(MCD)/纳米金刚石(NCD)复合结构比单一MCD涂层结构的耐磨性更好,使用寿命更长;通过减小钻头倒锥、钻尖角,增大槽前角、钻尖容屑槽前角和背宽优化刃口结构后,金刚石涂层刀具加工孔径粗糙度平均值显著降低,粗糙度极差由4.105µm下降至0.848µm。

关键词： 光催化   铁电极化   综合化学实验   综合应用与创新能力  

摘要： 本文围绕环境问题设计了一个综合化学实验。制备了C/Bi/Bi_(2)MoO_(6)复合材料,并对其施加直流电压进行电极化处理,通过扫描电镜和X射线粉末衍射等表征得出电极化法不影响材料的形貌和组成结构,并且能有效增强复合材料的光催化降解活性。本实验实现了化学、环境、能源与材料等多学科交叉融合,实验可操作性强且绿色环保。通过实验改进和仪器表征,激发学生的科研热情,培养创新思维和动手能力。

关键词： 碳-碳复合材料   石墨   测试温度   微观组织   摩擦性能  

摘要： 碳-碳(C-C)复合材料是一种在高温下具有优异机械性能和耐磨特性的材料,已被广泛应用于航空发动机的密封结构。相较于石墨,C-C复合材料在高温环境下可表现出更卓越的耐磨能力。本文通过化学气相渗透和前驱体热解渗透法制备的C-C复合材料可展现出良好的摩擦磨损性能。本研究制备了C-C复合材料与石墨2种试样,并在25~450℃对它们的摩擦磨损性能进行了测试。结果表明:随着测试温度的升高,C-C复合材料的磨损量呈先上升后下降的趋势,而石墨的磨损量逐渐增大;并且C-C复合材料的摩擦系数先减小后增大再减小,而石墨的摩擦系数整体呈增大趋势。在250℃时,C-C复合材料的平均磨损率达到最大,其值为12×10^(-5)g·s^(-1),石墨的平均磨损率为15×10^(-5)g·s^(-1)。在450℃时,C-C复合材料的平均磨损率仅为5×10^(-5)g·s^(-1),石墨的平均磨损率为34×10^(-5)g·s^(-1),此条件下C-C复合材料的平均磨损率比石墨降低了近7倍,呈现了其显著的耐磨效果。

关键词： 木质素   聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)   可生物降解   复合材料   功能特性  

摘要： 木质素作为可再生自然资源,具有多种高附加值的功能特性,将其与可生物降解高分子聚合物复合是其转化利用的重要途径之一。然而,木质素的异质性限制了其在复合材料中的开发和利用,采取针对性的策略和方法生产高附加值的木质素基可生物降解复合材料至关重要。本文主要阐述了高性能木质素/聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)复合材料的不同制备策略,如添加增容剂、木质素的溶剂分级、纳米化和化学改性等,进一步总结了该复合材料在紫外屏蔽、水蒸气/氧气阻隔和抗菌等方面的潜在应用,并对木质素/PBAT复合材料所面临的挑战和未来发展方向进行总结和展望。

关键词： 电极材料   钴酸锌   钨酸钴   纳米复合材料   水热合成法   电化学性能  

摘要： 采用水热合成法在泡沫镍基体上生长ZnCo_(2)O_(4)纳米针阵列,并在其表面沉积CoWO_(4)纳米片,进而制备核壳ZnCo_(2)O_(4)@CoWO_(4)复合电极材料。利用SEM、XRD和电化学工作站表征了电极材料的微观形貌、相结构和电化学性能。结果表明:ZnCo_(2)O_(4)@CoWO_(4)电极材料的微观形貌呈棒状,CoWO_(4)纳米片紧紧地包裹在ZnCo_(2)O_(4)纳米针的表面,同时其电化学性能在单体的基础上明显提高。ZnCo_(2)O_(4)@CoWO_(4)复合电极材料具有高比容量,充放电循环性能增强,能有效地解决单体ZnCo_(2)O_(4)材料导电性差和体积膨胀带来的循环稳定性差的问题。

关键词： 柏木   CFRP   声发射   数字图像相关技术   数值模拟   裂纹  

摘要： 为研究2层不同角度碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic, CFRP)加固柏木的受压裂纹演化规律,对分别粘贴2层30°、60°、90°CFRP的柏木进行单轴压缩试验,利用声发射(Acoustic Emission, AE)技术和数字图像相关(Digital Image Correlation, DIC)技术对试件的裂纹演化过程进行监测,最后结合数值模拟对试件的荷载位移曲线进行验证并提供加固木材的方法指导。结果表明,声发射信号可以反映试件裂纹的萌生规律及力学特性,CFRP包裹角度越大,试件裂纹扩展越平缓,延性越高,最大承载力越高;RA-AF分析法和DIC表面云图的结合可以反映试件裂纹类型、萌生的位置及扩展过程,试件的裂纹均以张拉型裂纹为主,且CFRP包裹角度越大,裂纹就越容易在端部产生;AE技术、RA-AF分析法、DIC技术和数值模拟的结合为进一步研究CFRP包裹角度与裂纹演化规律的影响关系提供参考。

关键词： 高压凝固   原位自生Al_(2)O_(3)颗粒   微观组织   热膨胀系数(CTE)  

摘要： Al_(2)O_(3)颗粒增强铝基复合材料具有众多优异性能,使其成为汽车轻量化和电子封装等行业的首选材料。但随着Al_(2)O_(3)体积分数的增加,复合材料强度和硬度提升而塑韧性明显降低。主要是因为Al_(2)O_(3)强化相润湿性差而发生团聚现象。在Al-12Si粉末中添加不同含量的Fe_(2)O_(3)(1%与3%)粉末制坯。采用高压凝固(0.02,2.5和3 GPa)将坯料烧结。复合材料中Fe_(2)O_(3)与Al发生置换反应制得纳米级Al_(2)O_(3)颗粒。结果表明:复合材料由α-Al,β-Si,Fe_(2)O_(3)和新生成的Al_(2)O_(3)衍射峰组成,呈现“网状晶界+块状硅+基体”形貌。通过对“网状晶界”分析,发现网状晶界是由纳米级的Al_(2)O_(3)颗粒、部分未参与反应的Fe_(2)O_(3)以及反应生成的Fe相组成。在XRD图谱中无Fe相衍射峰是由于生成的Fe相含量较少并且其在Al中有一定的固溶度。另外,凝固的压力越高网状晶界越密集,Fe_(2)O_(3)含量越高网状晶界越明显。对比复合材料热膨胀系数第一次与第二次加热结果发现。第一次加热时,由于高压固溶的硅析出热膨胀系数(CTE)曲线有峰值出现。另外,由于Fe_(2)O_(3)自身的CTE值也较铝合金的小,加入Fe_(2)O_(3)含量高的材料的热膨胀系数反而较小。在第二次加热时,由于第一次加热后缓慢冷却,所以均无热膨胀系数峰值出现。并且第二次加热最大热膨胀系数值较第一次降低75%。