分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-18 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 用电磁感应法在碳/碳复合材料表面制备与人骨镁含量相当的羟基磷灰石涂层, 镁占涂层的重量百分含量分别为0、0.28%、0.32%、0.49%。用SEM、EDS、XRD、FT-IR 等手段对涂层进行了评价, 结果表明: 镁离子能进入羟基磷灰石晶格内部,不同镁含量涂层的物相有微小差异。在人骨镁含量的范围内, 涂层的镁含量越高体外大鼠成骨细胞(MC3T3-E1)的粘附、增殖以及分化能力越强。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-18 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 用粉末冶金法制备了分别用Al2O3、SiC 颗粒增强的颗粒体积分数为25%的6061Al 基复合材料, 在不同温度对其进行固溶-时效热处理, 通过拉伸曲线分析和断口SEM分析研究了增强颗粒与基体适配性对颗粒增强铝基复合材料拉伸性能的影响。结果表明, 低强度Al2O3颗粒不适合用于增强高强度的6061Al 基体; 研究了增强颗粒与基体适配性对颗粒增强铝基复合材料强化机制的影响, 发现主要通过影响应力传递机制来影响复合材料性能; 揭示了适配性与增强颗粒开裂、复合材料屈服之间的关系, 得出增强颗粒相对于基体强度越高, 颗粒开裂越少, 并总结了一种表示增强颗粒与基体适配性关系的方法。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-18 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 研究了三层连接、四层连接、五层连接的碳纤维纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料在0°和90°方向的层间剪切性能, 结果表明: 随着纤维体积含量的增加其层间剪切强度提高。复合材料的层间剪切载荷-挠度曲线趋于线性变化, 达到最大值后载荷突然下降, 表现出脆性断裂的特征。层间剪切试样断口形貌的分析结果表明, 增强体结构对复合材料的层间剪切性能有显著的影响, 试样的剪切破坏形式是分层破坏, 在各织物组之间产生的裂纹较多。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要: 运用热-力耦合有限元法对SiCp/2009Al 复合材料进行了热轧模拟, 研究了复杂应力状态下的轧制成型过程、温度场、变形场及应力场分布, 得到了轧制过程中表面和中心区域的温度、应力、应变以及应变率的变化曲线, 从而可以更好地理解复合材料的热轧机理. 模拟结果表明: 在轧制入口处, 最大主应力由压应力向拉应力转变, 与出口处变化规律相反. 在轧制稳定阶段, 变形区的最大主应力则以压应力为主; 轧板表面的热传递温降效应远大于摩擦温升效应, 而轧板中心温度主要由塑性变形温升效应控制; 此外, 在轧制入口和出口处, 应变率对流动应力的贡献起主导作用; 在轧板变形区, 轧板表面的流变应力主要由应变和温度决定, 但表面黏着区是由应变率控制; 轧板中心的流动应力在变形区主要受温度影响.
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-18 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 制备了N掺杂纳米ZnO/聚氯乙烯复合材料。红外光谱和紫外可见漫反射吸收光谱的结果表明, 这种复合材料在紫外和可见光区均有很强的吸收。研究了复合材料光催化降解甲基橙的效率, 结果表明: 聚氯乙烯的复合减少了电子-空穴的复合几率, 也拓宽了整个体系的可见光谱响应范围, 提高了复合材料在可见光照射下的光催化性能。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2017-03-31 合作期刊: 《腐蚀科学与防护技术》
摘要: 复合改性能够有效的改善聚苯胺涂层材料的防腐性能,拓宽其在防腐领域的应用。本文综述了聚苯胺复合材料制备方法,并对聚苯胺及其复合材料的防腐性能研究现状进行了简单介绍。对聚苯胺复合防腐材料今后发展进行了展望。
分类: 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间: 2023-11-10 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要: 基于断裂力学理论,应用有限元法分析带有初始边缘直裂纹的二维橡胶板在单轴拉伸下的撕裂特性。采用随机顺序吸附(random sequential adsorption,RSA)算法在ABAQUS软件中生成短纤维随机分布的模型,研究网格尺寸和积分路径对J积分的影响; 计算复合材料在不同拉伸载荷下的J积分值; 分析了J积分(扩展方向平行于初始裂纹方向)随短纤维含量、短纤维长度、短纤维直径和短纤维取向角的变化关系。研究结果表明:网格尺寸和积分路径对J积分有一定的影响;J积分随拉伸载荷的增大而增大; 在同一初始边缘直裂纹(a0=6.25 mm)下,短纤维填充橡胶复合材料抗撕裂性能随短纤维含量、长度和直径的增大而提高,随短纤维取向角的增大而降低; 短纤维在小角度范围内随机取向的抗撕裂性优于大角度范围内随机取向。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2016-11-07 合作期刊: 《中国腐蚀与防护学报》
摘要: 采用碳纳米管孕育块铸造法制备了碳纳米管/AZ31镁基复合材料,对复合材料进行了电化学极化曲线测定,研究了碳纳米管加入量对复合材料抗腐蚀性能的影响,利用扫描电子显微镜对复合材料腐蚀前后的表面形貌进行了观察和分析;并对复合材料的抗腐蚀机理进行了探讨。研究结果表明:碳纳米管的加入有效的提高了复合材料的抗腐蚀性能,随着复合材料中碳纳米管加入量的增加,腐蚀电流密度Icorr由5.279μA/cm2减小到2.994μA/cm2。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-31 合作期刊: 《中国腐蚀与防护学报》
摘要: 对SiCp表面化学镀镍后制备的铝基复合材料(SiCp-Ni/Al)界面及耐蚀性差异进行研究。采用XRD,SEM及EDS观察SiCp-Ni/Al与未镀镍SiCp制备的Al基复合材料(SiCp/Al)界面,通过极化曲线及电化学噪声测试其耐蚀性。结果表明,镀镍层改善了SiCp与Al基体间的润湿性,提高了界面结合强度,减少了有害界面反应物A14C3的生成。SiCp/Al在3.5%(质量分数)NaCl溶液中浸泡2000s前表现为局部腐蚀行为,之后转变为均匀腐蚀。而SiCp-Ni/Al在整个浸泡过程表现为局部腐蚀,且其自腐蚀电位较高,噪声电阻较大,耐蚀性更好。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-18 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 针对由环氧树脂膜及增强碳纤维织物交替铺放构成的碳纤维复合材料(CFRP)随温度变化所呈现的干态(室温固态)、软态(玻璃态转化温度区间)、湿态(树脂融熔温度区间)及固态(开始固化温度)特征, 使用自主设计的剪切冲裁模具进行系列冲裁实验, 分析了多态CFRP材料在不同工艺条件下的垂直剪切断裂行为和特征, 并解释了相应的影响机理。结果表明: 相对于干态碳纤维织物, 干态/固态、软态、湿态CFRP材料在垂直剪切断裂过程中呈现出典型的非线性变形、非连续、分层断裂特性, 但是剪切断裂所需的最大载荷依次增大; 另外, 较小的冲裁间隙和剪切角度、较高的冲裁速度有利于减弱局部纤维束的非连续断裂, 使分层断裂更为集中和稳定。
分类: 力学 >> 基础力学 提交时间: 2023-11-09 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要: 对不同铺层方式和不同胶层厚度的复合材料胶接单搭结构(SLJs)的连接性能进行了研究。使用内聚力模型模拟了SLJs的胶层退化及失效过程,通过与实验对比验证了数值模型的有效性; 基于改进后的三维Hashin失效准则,模拟了复合材料层合板的损伤演化。结果表明:胶层的退化形态及失效规律与胶层粘连的复合材料铺层角度密切相关,当胶层两侧粘连的复合材料铺层角度为0时,胶层会退化形成椭圆环状; 当胶层两侧粘连的复合材料铺层角度为45或-45时,胶层会退化形成上下中心对称的水滴状; 当胶层两侧粘连的复合材料铺层角度为90时,胶层会退化成沙漏状。0铺层与胶层相邻时,结构的极限失效载荷最大,此时复合材料未出现损伤; 当90铺层与胶层相邻,结构的极限失效载荷最小且复合材料出现基体损伤、纤维损伤和分层损伤。胶层厚度在0.05~0.5mm时,复合材料胶接单搭结构的连接性能最好,当胶层厚度大于0.5mm,结构的连接性能会大幅下降。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-31 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 模拟天然骨组织中胶原的有序结构,构建多级有序的胶原液晶膜,以胶原非液晶膜作为参照,通过体外的仿生矿化考察了胶原液晶模板对于仿生矿化的影响。采用偏光显微镜、扫描电镜、原子力显微镜、X-射线衍射等手段分析了仿生矿化不同时间后在两种模板上沉积的钙磷盐的形貌与结构。结果表明,胶原液晶的多级有序结构对仿生矿化有比较明显的影响;与胶原非液晶模板相比,在胶原液晶模板上沉积的钙磷盐不仅在微观上有序,而且在宏观上也很有序且致密。这表明,胶原液晶的这种多级有序结构有利于构建仿生骨组织修复材料。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要: 通过增大铸造棒材直径来调整熔体的冷却速率, 可在Zr46.9Cu45.5Al5.6Y2.0块体金属玻璃(BMG)中获得体积分数可变化的球形B2-CuZr相均匀分布于金属玻璃基体、并且具有较大尺寸的内生复合材料, 其中含25%B2-CuZr相(体积分数)复合材料在压缩载荷下的塑性应变由单相金属玻璃的1.6%增大至6.5%, 但在单向拉伸时样品没有观察到明显的延性应变. 分析认为, 复合材料在拉伸载荷下发生脆性断裂的本征原因在于CuZr相晶粒尺寸和间距与金属玻璃基体塑性区尺寸不满足尺寸匹配关系. 在ZrCuAl 合金中添加2%Y (原子分数)严重损伤了金属玻璃基体的断裂韧性和塑性区尺寸, 与Zr46.9Cu45.5Al5.6Y2.0BMG相比, 不含Y的Zr48Cu45Al7 BMG样品可预制疲劳裂纹, 三点弯曲实验测得断裂韧性为(62±3) MPa·m1/2, 平面应变条件下在裂纹尖端的塑性区尺寸可达150 mm.
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-18 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 用去离子水超声、浓硝酸浸泡、浓硝酸超声等对碳纤维进行表面处理, 研究了表面处理对碳纤维的微结构、表面化学组成、相结构、复丝拉伸强度、以及改性碳纤维增强环氧树脂复合材料的结构和力学性能的影响。结果表明: 硝酸氧化和超声处理对碳纤维表面进行了有效改性, 其中硝酸处理使碳纤维表面粗糙度和含氧官能团数量显著增大, 超声处理使碳纤维获得良好的分散性并使碳纤维比表面积和含氧官能团增加。硝酸氧化与超声空化相结合强化了碳纤维表面的氧化和刻蚀作用, 从而增强了碳纤维与树脂基体界面之间的“机械锚定”和化学键合作用, 使碳纤维与树脂之间的界面结合强度得以有效提高, 从而显著提高了复合材料的力学性能。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-18 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 用直流电弧等离子体法制备Fe 纳米粒子, 用作微波吸收剂。用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对Fe 纳米粒子的表面改性, 然后按不同比例与环氧树脂均匀混合。在混合物中添加碳纤维后制备出Fe 纳米粒子/碳纤维/环氧树脂基功能/结构一体化吸波复合材料, 研究了吸收剂的添加量和浓度梯度、碳纤维以及平板结构等因素对其在2-18 GHz范围内吸波性能的影响。结果表明, 碳纤维促进了结构体内电磁波的多重反射与吸收, 在低频段出现反射损耗峰并提高吸波性能; 随着Fe 纳米粒子含量的提高吸波能力逐渐增强, 吸收峰向低频移动; 在环氧树脂的固化过程重力导致Fe 纳米粒子浓度呈梯度分布, 使平板状复合材料正、反两面的吸波性能出现差异, 吸收剂浓度的梯度分布有利于电磁波的进入和吸收。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-18 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 以SiO2为载体材料、以脂肪酸为相变材料、以无水酒精和去离子水为溶剂, 用溶胶-凝胶法制备脂肪酸/SiO2复合相变材料, 用SEM、LPSA、FT-IR、DSC等手段对其表征, 研究了芯材种类、相变材料用量、无水酒精用量、去离子水用量、溶液pH值、超声波功率等因素对脂肪酸/SiO2复合相变材料织构的影响。结果表明, 脂肪酸/SiO2复合相变材料织构受到芯材种类、相变材料用量、无水酒精用量和去离子水用量的影响较大, 也与溶液pH值和超声波功率有关。其最佳工艺参数为: 癸酸-棕榈酸为芯材、癸酸-棕榈酸与正硅酸乙酯的物质的量比为0.4、无水酒精与正硅酸乙酯的物质的量比为5、去离子水与正硅酸乙酯的物质的量比为9、溶液pH值4 和超声波功率为200W。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-18 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 在不同类型和尺寸的陶瓷颗粒表面化学镀铜, 研究了镀铜对陶瓷颗粒增强铁基复合材料力学性能的影响。结果表明: 对于不同粒度的陶瓷颗粒, 需要调整络合剂柠檬酸纳的加入量以制备出质量合格的镀铜层。在碳化硅(SiC)、碳化钛(TiC)和氮化钛(TiN)三种陶瓷颗粒表面镀铜, 都能改善相应的铁基复合材料的机械性能。对于拉伸强度最高的SiC 颗粒增强铁基复合材料, SiC 颗粒镀铜后性能提高的幅度不是最大; 而TiN 颗粒镀铜后, TiN 颗粒增强铁基复合材料拉伸强度的提高最大。这个结果表明, 铁基复合材料的界面缺陷是决定性能的关键。研究还发现, 强化粒子的含量比较高时镀铜对性能的改善更显著。镀铜使性能改善的机理是, 铜在界面处呈现包敷形貌, 当粒子团聚接触时能提供粒子间的金属连接。显微组织观察表明, 镀铜后界面缺陷显著减少。
分类: 力学 >> 力学其他学科 提交时间: 2023-06-21 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要: 本研究建立了纤维增强复合材料层合板混合模式弯曲破坏试件有限元模型,采用内聚力模型和黏结单元模拟复合材料界面层的力学行为,对现有复合材料层合板混合模式分层破坏试验进行数值模拟,预测与试验荷载-位移曲线吻合良好。根据已建立的有限元模型,探讨了内聚力模型的材料参数如界面单元刚度、界面破坏强度、断裂能以及单元尺寸、不同材料软化法则和材料破坏准则等对弯曲试件混合模式破坏试验数值模拟准确性和收敛性的影响。结果表明,合理选择单元尺寸可保证数值模拟的精确性; 合理选用材料软化法则和界面单元刚度对运算效率提高尤为关键; 断裂能取值必须足够准确以获得合理的数值分析结果; 界面极限强度的选择对运算结果影响微小。而材料破坏准则的选取对混合模式分层破坏数值模拟运算效率区别明显。研究结果为更有效地使用内聚力模型及黏结单元提供了参考指导作用。有利于工程师在进行复合材料层合板分层失效分析遇到收敛困难时,更好地选择相关参数和准则以保证数值计算的收敛性,精确性和运算效率。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-31 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 采用ANSYS有限元法建立三维模型,研究了基体热膨胀系数和弹性模量对复合材料界面径向、轴向和周向残余应力大小和分布的影响。结果表明,界面残余应力的改变量均与基体热膨胀系数的改变量成正比,且随着基体热膨胀系数的减小界面周向残余应力沿着纤维周向分布的不均匀性减弱;界面残余应力变化的总趋势是随着基体弹性模量的增大而增大,但是增加的幅度不断减小。
分类: 材料科学 >> 材料科学(综合) 提交时间: 2023-03-31 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要: 采用溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备出漂珠/钡铁氧体低密度磁性复合材料,用扫描电镜、热重-差热分析仪、X射线衍射仪、振动样品磁强计和矢量网络分析仪表征了样品的形貌、结构、电磁性能和吸波性能。结果表明:在漂珠表面形成的钡铁氧体包覆层厚度为5-15nm,颗粒粒径均小于60nm。复合材料由六角晶钡铁氧体、α-氧化铁及少量莫来石和石英组成,其磁性能随钡铁氧体与漂珠质量比的增大而增强。复合材料在2-18GHz频段具有较好的介电损耗和磁损耗性能,当吸波材料厚度为1.5mm、在14.2GHz处反射损耗峰值为-29.2dB,反射损耗小于-10dB的带宽为4.5GHz。