关键词： 碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料   有限元仿真   振幅   轴向力  

摘要： C_(f)/SiC复合材料具有低密度、高强度比、高硬度、良好的耐腐蚀性和良好的热稳定性等优异性能,广泛应用于航天、航空及能源等领域。但由于其各向异性、非均匀性和高硬度使钻削加工过程中存在钻削轴向力大、刀具磨损严重等问题,纵向超声钻削能够明显降低钻削轴向力。本文运用Abaqus有限元仿真软件建立纵向超声钻削模型,材料模型由基体、纤维、界面组成,研究超声振幅对轴向力的影响规律,结果显示在转速6000r/min、进给量40mm/min,随着振幅的增加,轴向力相较普通钻削先降低后升高,在振幅幅值6μm处轴向力最小。

关键词： 磁性功能材料   磁性形状记忆合金   Heusler合金   马氏体相变   第一性原理计算  

摘要： 探究新型磁性Heusler合金对于开发新一代智能传感材料具有重要的意义。本工作采用第一性原理计算对8种新型A_(2)BTi型磁性功能合金,包括3种钴基合金(Co_(2)MnTi、Co_(2)FeTi和Co_(2)NiTi)、3种铁基合金(Fe_(2)MnTi、Fe_(2)CoTi和Fe_(2)NiTi)以及2种镍基合金(Ni_(2)FeTi、Ni_(2)CoTi),在四方晶格畸变过程中的相稳定性演化进行了理论计算,并对其L2_(1)相稳定性演变规律及背后机制进行了探讨。研究发现,价电子浓度和磁性是决定A_(2)BTi型合金L2_(1)相结构稳定性的关键参数。针对理论计算筛选出的L2_(1)相为非最稳定结构的Co_(2)NiTi、Fe_(2)NiTi和Ni_(2)CoTi,分别制备了合金样品并对其晶体结构、相变行为、磁性能、电阻和力学性能进行了实验研究。结果表明,室温下Co_(2)NiTi由有序面心立方L12结构基体相和六方Co_(3)Ti型第二相构成,Fe_(2)NiTi由六方Fe_(2)Ti型基体相和四方FeNi型第二相构成,Ni_(2)CoTi为单一的Ni_(3)Ti型六方结构。Co_(2)NiTi、Fe_(2)NiTi和Ni_(2)CoTi均不存在一阶结构相变,这可能与其L2_(1)结构低的晶格稳定性致使其难以被形成有关。Fe_(2)NiTi和Ni_(2)CoTi具有较强的磁性且存在二阶Curie磁性转变。Fe_(2)NiTi具有高的压缩强度(1280 MPa)、中等压缩应变(5%)及较大电阻(120μΩ·cm),而Co_(2)NiTi和Ni_(2)CoTi具有优异的压缩塑性和较小的电阻,这3种合金不同的功能行为可能与其价电子浓度差异带来的化学键中金属键和共价键组分比例不同有关。

关键词： 聚乳酸   改性埃洛石   纳米复合材料   力学性能  

摘要： 聚乳酸(PLA)是一种应用前景良好的生物可降解材料。为进一步改善聚乳酸材料的综合性能,采用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)偶联剂改性埃洛石(HNTs),将其作为填充材料与聚乳酸进行熔融共混,制备了聚乳酸/改性埃洛石(mHNTs)纳米复合材料,探究了该复合材料的力学性能,热稳定性及结晶性能。研究表明:mHNTs在PLA基体内分散性良好,且与纯PLA相比,制备的纳米复合材料拉伸强度提高了33%,且聚乳酸的结晶度提高了约10.5%。

关键词： 鳞片石墨   复合材料   力学性能   断口形貌  

摘要： 为研究石墨体积分数对复合材料显微组织、力学性能的影响规律,采用真空热压烧结技术制备不同石墨体积分数的石墨/铝复合材料,并对其进行性能测试。结果表明:石墨片在复合材料中分布均匀、取向高度集中;随着石墨体积分数的增加,复合材料的硬度从4501 HV降低至3564 HV,拉伸强度从150 MPa降低至5 MPa,抗弯强度从19212 MPa降低至2504 MPa;通过拉伸和弯曲试件的断口形貌观察发现,随着石墨片体积分数的增多,鳞片石墨/铝复合材料的断裂由韧性和脆性混合断裂转变为完全脆性断裂。随着石墨体积分数的增加,鳞片石墨在压力作用下聚集并相互挤压,导致鳞片石墨/铝复合材料的力学性能下降。

关键词： 聚乳酸   二氧化硅   复合膜   热稳定性  

摘要： 为了探究不同溶剂对聚乳酸/二氧化硅(PLA/SiO_(2))复合膜合成工艺的影响,利用3种不同体积分数的混合溶剂(组份为二氯甲烷、三氯甲烷和丙酮)通过溶液共混添加SiO_(2),制备PLA/SiO_(2)复合膜。利用傅里叶红外光谱对复合膜的化学结构进行表征,测试了3种复合膜的亲-疏水性、水蒸气透过率、光透过率及热稳定性能。并探究二氧化硅通过共混改性对聚乳酸的各项性能的影响。结果表明,PLA/SiO_(2)复合膜表面具有疏水性能,其接触角约为99°;复合膜水蒸气透过率较好,其均值为135.62g/(m^(2)·d);复合膜的光透过率为20%~84%;复合膜发生热分解时熔融结晶峰温度为147~167℃,其焓变值为12.84~17.7J/g;其分解温度为340~380℃,焓变值为343.6~386.3J/g。复合膜具有较高玻璃化转变温度、热焓变及良好热稳定性。综合性能考虑,PLA/SiO_(2)复合膜在农用地膜领域具有潜在的应用前景。

关键词： 回收聚苯乙烯   高胶粉   SBS   SEBS   相容性   增韧改性  

摘要： 分别采用高胶粉、SBS和SEBS对回收聚苯乙烯(rPS)进行增韧改性研究,通过对增韧rPS改性材料缺口冲击性能、拉伸性能、弯曲性能、熔体流动性能以及SEM的分析测试,对增韧rPS共混物的机械力学性能、熔体流动性能、微观结构和增韧机理进行了研究分析。结果显示:高胶粉、SBS和SEBS对rPS均具有增韧作用。SEBS增韧rPS效果最好,与基体形成互穿网络;SBS次之,形成了强的两相界面结合;高胶粉虽能起到一定增韧作用,但相容性差导致增韧效果不明显,SBS和SEBS均可作为rPS良好的增韧剂。

关键词： 纤维增强复合材料   建筑结构设计   抗震性   加固方法   经济效益  

摘要： 本研究聚焦于建筑结构设计与加固中纤维增强复合材料(FRP)的独特优势。通过实验与理论分析,探讨了FRP在提升建筑结构稳定性、耐久性及抗震性方面的作用。研究对不同种类的FRP进行了分类与比较,设计并构建了系列FRP加固的建筑结构模型,并进行了加载测试。实验结果显示,相比传统材料,FRP展现出更优的抗震性和耐久性,适用于建筑结构设计与加固。本研究为FRP在建筑结构加固中的应用提供了研究依据,同时提出了一种创新、技术可行且经济效益显著的结构加固方法。

关键词： 聚四氟乙烯   碳纤维   二硫化钼   复合材料   分子动力学  

摘要： 采用分子动力学模拟法研究了碳纤维(CF)和二硫化钼(MoS2)对聚四氟乙烯(PTFE)力学性能和摩擦学性能的影响规律。建立了PTFE、CF/PTFE、MoS2/PTFE、CF/MoS2/PTFE 4个无定型模型,建立了复合材料与铁的摩擦副模型,并进行限制性剪切计算模拟摩擦运动,分别计算其力学性能、摩擦性能。结果表明,当碳纤维和二硫化钼的填充量分别为5%和3%时,PTFE复合材料的力学性能与摩擦性能均提升,弹性模量提高了460%,泊松比降低了18%,复合材料的摩擦因数下降了53%。此外,通过提取摩擦界面温度、沿厚度方向原子相对浓度、Fe-F原子径向分布函数等数据,从原子层面分析了碳纤维、二硫化钼对聚四氟乙烯材料性能的影响机制,为复合材料开发提供了技术指导。

关键词： 苛刻环境   金属基复合材料   表面性能  

摘要： 随着我国航空航天、海洋、核能、高端制造等工业的快速发展,重大工程机械装备面临日益苛刻的服役环境,多因素强耦合环境使机械系统的安全可靠服役面临严峻挑战。金属基复合材料可设计性强,通过合理设计结合制备工艺,能够实现优异的强韧一体化力学性能,经过表面改性后更是兼具高比强度、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等优势,实现多性能协同。金属基复合材料作为结构与表面功能一体化材料在重大工程领域发挥着日益重要的作用。综述航空航天、海洋钻探、核用密封、精密加工和装甲防护五类典型苛刻环境用金属基复合材料的服役环境、材料性能要求、主要金属基复合材料体系及其面临的挑战,介绍典型的金属基复合材料制备工艺及表面改性技术,提出针对不同金属基复合材料体系制定合适的制备工艺以及表面改性技术是开发综合性能优异的金属基复合材料的有效手段,针对典型应用环境面临的突出表面问题,即摩擦、腐蚀、氧化,梳理金属基复合材料表面性能研究现状,指出改善金属基复合材料耐磨性、耐蚀性和抗氧化性的策略,并对金属基复合材料未来的发展方向进行展望,为开发强韧性、耐磨、防腐、耐高温等结构-表面功能一体化金属基复合材料提供思路。

关键词： 超级电容器   稻壳   活性炭   二氧化硅   电化学性能  

摘要： 以稻壳(husk rice,HR)为生物质碳源,碳酸钾(K2CO3)为活化剂,通过一步活化的方法同时制备活性炭与白炭黑,研究工艺参数碱炭比、活化温度等参数以及碱煮过程对活性炭物化特性和电化学性能的影响。结果表明,碳酸钾作为活化剂对活性炭蚀刻造孔能力优秀,可以大幅改善活性炭的孔隙结构;碱煮对于活性炭影响不大,同时可以联产制备高品质的白炭黑。最佳的工艺参数下制得的A-RHAC,碘吸附值达1282.9 mg/g,亚甲基蓝吸附值达440.4 mg/g,比表面积达1410.9 m^(2)/g,介孔率达30.28%,应用于超级电容器中,A-RHAC的比电容可达177.454 F/g,充放电循环5000次后的比电容保持率达到95.11%,20000次循环后仍达到75.86%,倍率性能和循环稳定性优秀。