关键词： 铁氧体   电磁吸波材料   低温制备   复合材料  

摘要： 铁氧体作为常见的磁损耗型吸波材料,制备方法对其结构以及吸波性能的影响至关重要。传统的铁氧体制备多采用高温高压的溶剂热或者水热法制备,耗能大,材料后续复合时兼容性差。以氯化亚铁作为铁源,利用硝酸钾对亚铁离子进行可控的氧化反应,采用低温(50℃)共沉淀法制备了正八面体结构的Fe_(3)O_(4),研究了不同反应条件制备产物的吸波效果,并将其与介电材料NiCo_(2)O_(4)复合,制备的复合材料具有较好的吸波性能。低温法降低了对生产设备的要求,减小了耗能,提高了材料复合的兼容性,大大拓宽了铁氧体材料的应用范围。

关键词： 介电常数   短切纤维   磷酸盐  

摘要： 针对飞行器对耐高温透波材料的需求,开展不同短切纤维对磷酸盐复合材料性能的研究,并对不同短切纤维增强磷酸盐复合材料的弯曲性能、介电性能和微观形貌进行分析。研究结果表明:石英短切纤维作为磷酸盐复合材料的增强纤维,能最大程度地提高磷酸盐复合材料的性能,当石英短切纤维用量为15%(wt)时,磷酸盐复合材料的弯曲强度可达到170 MPa,介电常数可达3.72,微观形貌致密,石英短切纤维与磷酸盐基体结合紧密。

关键词： 激光烧蚀   碳纤维/环氧树脂基复合材料   四点弯曲   失效模式   剩余强度  

摘要： 碳纤维增强聚合物（CFRP）以其轻量、高强度等优点，已成为航空航天领域不可缺少的关键材料。本文采用试验与数值模拟相结合的方法，研究了激光烧蚀损伤对碳纤维/环氧树脂基复合材料的弯曲失效模式和承载能力的影响。在试验方面，对激光烧蚀(热流密度为4000 kW/m2；热源半径为20 mm；加热时长为7 s)后的试样进行了四点弯曲试验，实验结果表明，失效过程大致分成三个阶段：Ⅰ阶段为热解区域的纤维失效后出现的Ⅰ型分层损伤；Ⅱ阶段为纤维断裂和分层失效沿着厚度方向的持续扩展；Ⅲ阶段为上表面由压缩载荷所导致的屈曲诱发的分层损伤。烧蚀后复合材料的承载能力显著下降，其弯曲强度较烧蚀前下降45.04％。数值模拟方面，结合传热方程、阿伦尼乌斯方程、连续性方程、刚度矩阵、Hashin失效准则和刚度退化准则，提出了受烧蚀因素影响的Hashin失效准则和刚度退化准则，通过对UMAT、UMATHT和DFLUX用户子程序进行二次开发，建立了碳纤维/环氧树脂基复合材料的热-化-力耦合模型，分析了试样的烧蚀过程及其在四点弯曲情况下的失效行为，得到了含激光烧蚀损伤试样在失效第一阶段对应的载荷位移曲线，模拟结果与实验结果吻合较好。本研究可为含有热损伤材料在机械加载下的失效形式及其剩余强度的评估提供参考。

关键词： 铜基复合材料   界面结合   润湿性   第一性原理  

摘要： 采用第一性原理计算了WC/Cu和W/Cu体系的界面能、界面粘附功、润湿角、弹性模量及电子结构,从理论上对比分析了WC/Cu和W/Cu复合材料的界面结合强度以及在熔渗制备时的界面润湿性。结果表明,W端的WC(0001)/Cu(111)的界面能最低,WC/Cu界面结构比W/Cu界面结构稳定;WC(0001)/Cu(111)界面粘附功大于W(110)/Cu(111)的,WC/Cu比W/Cu更具有界面结合的优势;C端和W端的WC/Cu体系的润湿角分别为13°和19°,远低于W/Cu体系的润湿角(53°),Cu在WC表面的润湿性更好;WC/Cu和W/Cu的弹性模量介于Cu和WC、Cu和W之间,且泊松比均大于0.26,WC对Cu的增强效果优于W。从电子结构的角度分析,WC/Cu复合材料比W/Cu复合材料具有更好的界面结合能力。

关键词： 衬套式干涉连接   非均匀塑性变形   CFRP   渐进损伤模型   干涉量  

摘要： 强度增益的衬套式干涉连接技术已成为碳纤维增强复合材料结构的先进连接技术之一,然而在复杂轴、径向安装载荷下,衬套容易发生非均匀塑性变形,从而导致不均匀的损伤分布,降低连接质量。对CFRP沉头衬套螺栓干涉安装进行了试验研究,提出基于应变3D-Hashin准则和连续刚度退化理论的渐进损伤模型,用于模拟CFRP干涉安装层内损伤行为,并采用内聚力模型揭示CFRP分层损伤起始与扩展。结果表明:有限元模型与试验结果拟合度较好,沉头衬套材料在安装过程中向出口处流动堆积,孔壁径向位移沿安装方向逐渐增大;孔壁出口处损伤最为严重,基体压缩损伤面积最大,其与孔壁径向位移分布趋势相似;衬套螺栓的设计干涉量为3%时,能在降低制孔精度的要求下有效控制干涉安装损伤。

关键词： 聚乙烯醇基复合膜   开放拓展性实验   教学设计   考核体系  

摘要： 基于成果导向教育(OBE)理念对学生实践能力和创新能力的培养要求,设计了“再生纤维素纤维增强聚乙烯醇膜的制备和力学性能”的开放拓展性实验。实验内容围绕聚乙烯醇基复合膜制备、结构表征分析、力学性能测试及包装应用拓展等开展。通过教师引导,学生查阅文献了解聚乙烯醇基复合膜制备方法,设计实验方案,学习红外光谱、X-射线衍射、热重、扫描电镜等表征实验方法,掌握膜材料力学性能测试方法,利用Jade、Origin等软件处理分析实验数据。同时,建立过程和结果相融合的考核体系,使学生的实践能力得到全面考查。该实验教学设计突出了学生主体地位,增强了的学生思考能力和动手实践能力,也培养了学生的团队精神和创新思维。

关键词： 聚醚醚酮   复合材料   碳纤维   界面改性  

摘要： 采用聚乙烯亚胺(PEI)上浆剂及聚酰胺-胺(PAMAM)偶联剂接枝法分别对碳纤维(CF)进行改性,从而提高碳纤维/聚醚醚酮复合材料的界面结合强度.采用热压烧结法制备了纯聚醚醚酮(PEEK)及改性前后CF/PEEK复合材料.探究改性前后复合材料的界面性能、力学性能,以及在干摩擦条件下的摩擦磨损性能.结果表明:填料CF经PEI上浆及PAMAM接枝改性后,表面能分别比纯PEEK提高了30.9%和10.58%,两种改性对CF/PEEK复合材料的界面结合强度均提高.在摩擦磨损试验中,在固定转速200 r/min的情况下,随着载荷提高,改性后的复合材料的摩擦系数先升高再降低,磨损率逐渐升高.与未改性CF/PEEK复合材料相比,PAMAM-CF/PEEK和PEI-CF/PEEK的摩擦系数和磨损率分别低11.63%、72.34%和11.51%、75.58%,比纯PEEK分别低30.12%、95.17%和25.32%、95.74%.虽然PEI-CF/PEEK的摩擦系数比PAMAM-CF/PEEK高0.84%,但是其磨损率降低了22.13%.在固定载荷90 N的情况下,随着转速的提高,摩擦系数和磨损率均呈现先降低再升高的趋势.PAMAM-CF/PEEK和PEI-CF/PEEK的摩擦系数和磨损率比CF/PEEK分别低15.1%、52.53%和18.78%、63.04%,比纯PEEK分别低25.42%、88.86%和25.32%、91.33%,虽然PEI-CF/PEEK的摩擦系数比PAMAM-CF/PEEK高4.33%,但磨损率降低了28.42%.改性后的复合材料在界面结合强度与摩擦磨损性能方面均有改善,且经PEI上浆改性的CF/PEEK复合材料的综合性能优于经PAMAM接枝改性的CF/PEEK.

关键词： 高速直角切削   碳纤维增强复合材料   切削力   亚表面损伤   已加工表面  

摘要： 直角切削试验是理解材料去除机理、验证理论模型的重要手段。然而,关于单向碳纤维增强复合材料(UD-CFRPs)的直角切削试验主要集中在低速和低中速,而现有的直线加速平台试验成本高昂,难以开展全因素分析试验。因此,本研究在经典车床上搭建了可实现最高31.40m/s的高速直角切削试验平台,并开展了不同钝圆半径、前后角以及切削速度的直角切削试验,重点分析了切削力、已加工表面和亚表面损伤行为在不同速度、每齿进给下的区别。结果表明:“速度效应”主要体现在切削力数值大小,对于不同前、后角以及钝圆半径的切削力、已加工表面趋势与现有结论趋势一致。另一方面,切削速度对亚表面损伤行为影响较为显著,纤维最大变形角度从8.2°逐渐减少到1.6°。本研究为高速直角切削机理研究、理论模型验证以及UD-CFRPs刀具结构优化提供了简易可靠的实验方法。

关键词： 立德树人   新工科   矿物材料   改革   课程思政  

摘要： 以矿物材料为特色,以科技创新能力培养为核心,通过教学体系及教学内容、课程思政和教学方法多维度改革和建设,推进“三全育人”和工程教育贯穿教学全过程,全面提升育人功效,培养符合国家需求的复合型优秀人才。

关键词： 中华按蚊   拟除虫菊酯   氟氯氰菊酯   亚致死效应   年龄-龄期两性生命表  

摘要： 【目的】氟氯氰菊酯(cyfluthrin)是一种被广泛应用于农业害虫和卫生害虫防治的新型拟除虫菊酯类杀虫剂。本研究旨在探究氟氯氰菊酯对中华按蚊Anopheles sinensis的亚致死效应,为合理使用氟氯氰菊酯防治中华按蚊提供理论依据。【方法】采用WHO推荐的幼虫浸渍法处理中华按蚊4龄幼虫24 h,计算氟氯氰菊酯对中华按蚊4龄幼虫的LC_(10)和LC_(30)值;采用幼虫浸渍法以LC_(10)和LC_(30)浓度氟氯氰菊酯胁迫中华按蚊4龄幼虫24 h,统计F_(0)代雌雄成虫寿命和单雌产卵量,收集成虫所产卵为F_(1)代试虫,统计其孵化率、各发育阶段历期、羽化率、成虫产卵前期、总产卵前期和单雌产卵量,构建年龄-龄期两性生命表,预测各处理下中华按蚊种群动态。【结果】24 h内氟氯氰菊酯对中华按蚊4龄幼虫的LC_(10)和LC_(30)值分别为1.223×10^(-3)和4.454×10^(-3)mg/L。与对照(去氯自来水处理)相比,LC_(10)和LC_(30)浓度氟氯氰菊酯处理中华按蚊4龄幼虫显著抑制了F_(0)代雄成虫寿命和单雌产卵量,且LC_(30)浓度氟氯氰菊酯显著缩短了F_(0)代雌成虫寿命。f_(x7)曲线显示,与对照组相比,LC_(10)和LC_(30)浓度氟氯氰菊酯处理中华按蚊4龄幼虫减少了其F_(1)代雌成虫产卵天数和产卵量;并且LC_(10)和LC_(30)浓度氟氯氰菊酯处理降低了F_(1)代l_(x)m_(x),m_(x)和v xj峰值,LC_(10)浓度氟氯氰菊酯处理中华按蚊4龄幼虫延后了其F_(1)代m_(x)峰的出现,而LC_(30)浓度氟氯氰菊酯将提前F_(1)代m_(x)峰的出现。s_(xj),l_(x)和e_(xj)曲线显示LC_(10)和LC_(30)浓度的氟氯氰菊酯处理中华按蚊4龄幼虫会对其F_(1)代的存活率和期望寿命产生有利影响。与对照组相比,LC_(10)浓度氟氯氰菊酯处理组中华按蚊F_(1)代雌虫蛹历期、成虫前历期和雄虫卵历期显著延长,F_(1)代雄成虫寿命和总发育历期显著缩短;LC_(10)和LC_(30)浓度氟氯氰菊酯胁迫中华按蚊4龄幼虫显著升高了其F_(1)代成虫前期存活率,但显著减少了其F_(1)代单雌产卵量;LC_(10)浓度氟氯氰菊酯处理中华按蚊4龄幼虫显著延长了其F_(1)代平均世代周期(T),LC_(30)浓度氟氯氰菊酯处理中华按蚊4龄幼虫却显著缩短了其F_(1)代平均世代周期。【结论】亚致死浓度(LC_(10)和LC_(30)浓度)氟氯氰菊酯胁迫显著抑制了中华按蚊F_(1)代繁殖力,提高了F_(1)代成虫的存活率和期望寿命,故对F_(1)代种群数量无显著影响。本研究结果为合理使用氟氯氰菊酯防治中华按蚊提供了理论依据。