关键词： 混合所有制   新能源材料   上海大学   央企   新材料科技   中国钢研   创新团队   龙凤山  

摘要： 2025年1月22日,河北龙凤山新材料科技集团有限公司董事长白居秉一行协同上海大学与上善院董瀚教授团队,走访安泰创明新能源材料(常州)研究院有限公司。安泰创明新能源材料(常州)研究院有限公司是由中国钢研科技集团(央企)所属上市公司安泰科技股份有限公司参股出资、卓越创新团队控股组建的混合所有制高新技术企业。

关键词： SiC_(f)/SiC复合材料   SiC纤维   界面相   EBC涂层   制备工艺  

摘要： 连续碳化硅纤维增强碳化硅(SiC_(f)/SiC)陶瓷基复合材料具有轻质、高强韧、耐高温、抗氧化等优异的综合性能,是在航空涡轮发动机热端部件和新型空天飞行器防热结构等领域具有广泛应用前景的先进材料。本文从SiC_(f)/SiC复合材料的四大组成单元出发,综述了SiC纤维、界面相、SiC基体和环境障涂层(EBC)制备技术研究进展,并提出了SiC_(f)/SiC复合材料未来发展需要突破的瓶颈问题。目前第三代SiC纤维具有近化学计量的C/Si比,并且具有优异的高温力学性能和耐温性能。界面相的结构和抗氧化性能对SiC_(f)/SiC复合材料在高温有氧环境下的力学性能起着决定性作用,探索与SiC相匹配且具有优异抗氧化性能的新型界面相,并且实现连续均匀制备,是界面相发展的研究重点。SiC_(f)/SiC复合材料常用的制备方法主要有PIP法、CVI法和RMI法,但是单一方法已经无法满足复合材料的性能需求,由此研究者主要开展了CVI-PIP联用工艺制备SiC_(f)/SiC复合材料的工艺参数、微观结构和力学性能等研究。环境障涂层作为防止SiC_(f)/SiC复合材料受到外界环境侵蚀的屏障,在第三代Si/Yb2Si2O7环境障涂层体系基础上,通过补充Si源、自愈合等策略可制备得到高可靠、长寿命的环境障涂层,从而提高SiC_(f)/SiC复合材料构件的服役寿命。为了实现SiC_(f)/SiC复合材料的广泛应用,未来还需要在复合材料结构设计、低成本制造、新型抗氧化界面相开发、抗开裂、抗剥落的新型环境障涂层研制、失效分析与寿命预测等方面开展进一步的研究工作。

关键词： 二氧化硅   3-氨基丙基三乙氧基硅烷   聚丙烯   降解性能  

摘要： 采用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)对纳米二氧化硅(SiO_(2))进行表面改性,将功能化SiO_(2)纳米颗粒引入聚丙烯(PP)基体。通过热重分析(TG)、紫外光降解实验、生物降解测试和力学性能测试对添加不同质量分数功能化SiO_(2)纳米颗粒(0、1%、3%、5%、7%)的PP复合材料进行表征。结果显示:功能化SiO_(2)的加入显著提升了PP复合材料的降解性能。5%SiO_(2)样品在紫外光降解实验中的质量损失率达到5%,在生物降解实验中的CO_(2)释放量增至40.0 mg CO_(2)/g样品,热降解实验中的起始降解温度由纯PP的350℃提高至365℃,残炭率达7.2%。然而,7%SiO_(2)样品因颗粒团聚导致性能略有下降。研究表明,功能化SiO_(2)在3%~5%添加质量分数范围内表现较好,可显著改善PP的降解性能。实验为开发环境友好型PP材料提供依据。

关键词： 聚氯乙烯(PVC)复合材料   氮化硼(BN)   白石墨基阻燃剂   抑烟改性  

摘要： 为解决聚氯乙烯(PVC)热降解或燃烧过程中释放大量的有毒烟雾和阻燃性差的问题,基于路易斯酸碱理论进行设计,成功合成了“白石墨”基阻燃剂BN-GP-PMA,采用磷酸胍(GP)和磷钼酸水合物(PMA)对具有“白石墨”之称的氮化硼(BN)进行改性,并利用共混改性法制备了PVC复合材料。采用傅里叶红外光谱和X-射线光电子能谱仪,探讨了阻燃剂的结构组成;利用热重分析仪、临界氧指数测定仪和锥形量热仪分析了PVC及其复合材料的热稳定性和阻燃性性能,并推测了其阻燃机理。结果表明:添加6.5%(质量分数)阻燃剂的BNGP-PMA/PVC复合材料的极限氧指数(LOI)值为28.5%,相较于纯PVC的LOI值(25%)提升了14.0%;BNGP-PMA/PVC复合材料的热释放速率峰值、总热释放量和总产烟量相较于纯PVC分别下降了28.6%、24.1%和13.1%;BN-GP-PMA/PVC复合材料在氮气气氛、800℃下的残炭量相较于纯PVC提高了179.7%。由此表明“白石墨”基阻燃剂BN-GP-PMA赋予了PVC良好的阻燃性和抑烟性能。

关键词： bionics   stress buffer   carbon fiber reinforced composites   interfacial performances   toughness  

摘要： Carbon fiber reinforced polymer composites(CFRPs)possess contrastingly high strength but low toughness,which limits their application under special circumstances,such as high stress,cryogenic temperatures,or *** chemical inertness and smooth surface of carbon fiber(CF)are the main reasons behind the low toughness of CFRPs,characterized by poor interfacial performances,including low strength and low *** organisms possess structures or chemical compositions that contribute to exhibiting strong interfacial ***,we construct a mussels-inspired supramolecular stress buffer(i.e.,Fe(III)-tannic acid buffer,Fe-TA buffer)on CF to distribute stress and improve the interfacial performances and toughness of *** Fe-TA buffer can improve interfacial performances by rough biomimetic interfacial structure,introducing multiple supramolecular interfacial interactions and improving interfacial wettability,ultimately resolving the common issue of low toughness in the *** the presence of Fe-TA buffer,the interfacial shear strength(IFSS)value and mode II critical strain energy release rate(GIIC)value are enhanced by 17.0%and 41.8%,*** research provides a design for a stress buffer between resin matrix and inorganic enhancer which results in high interfacial strength and toughness.

关键词： C/SiC复合材料   激光超声复合加工   螺纹特征   表面缺陷  

摘要： C/SiC复合材料常用于制作高温复合材料紧固件,但在常规加工(CM)下,螺纹特征完整度低且表面存在纤维拔出、基体破碎等损伤微观缺陷,使其难以满足高性能连接的要求。采用激光超声复合切削技术(L-UHM)开展了C/SiC复合材料螺纹特征加工,研究了不同加工方式下螺纹特征表面微观缺陷的变化规律,揭示了CM、激光辅助加工(LAM)以及L-UHM下的螺纹特征缺陷以及表面微观缺陷与其拉伸性能的关系,证明了L-UHM在C/SiC复合材料螺纹特征加工中对微观缺陷控制的优势。研究结果表明,相比于CM和LAM,在L-UHM下,牙顶、牙壁和牙底的纤维拔出、纤维脱黏和基体破碎得到控制,螺纹特征表面微观缺陷减少,完整度提高。此外,在拉伸试验中,L-UHM紧固体获得了最高的抗拉强度,较CM紧固体提高了29%,较LAM紧固体提高了10%。

关键词： 增材制造   金属/金刚石复合材料   飞溅   金刚石石墨化  

摘要： 金刚石颗粒增强金属基复合材料同时具备金属和金刚石的优良特性,作为功能材料、耐磨材料等在众多领域有着重要应用。增材制造技术为金属/金刚石复合材料复杂构件的直接成形提供新途径,极大地增加构件设计的自由度。本文基于常用于制备金属/金刚石复合材料的激光选区熔化、激光熔覆、冷喷涂等几种典型增材制造技术,从粉末原料和成形过程的主要技术难点、应用场景等方面,介绍增材制造金属/金刚石复合材料的研究进展。着重讨论成形过程中金刚石飞溅及石墨化的产生原因、影响及主要解决方法,最后总结增材制造金属/金刚石复合材料面临的挑战和未来发展方向。面临的挑战主要表现在增材制造过程中,出现金刚石飞溅、金属与金刚石颗粒界面控制、金刚石石墨化、金刚石颗粒破损等问题。其中,需要解决的问题侧重于优化成形工艺,实现复合材料致密性、界面结合、金刚石防护等几方面协同控制。

关键词： 氢氧化镁   氧化石墨烯   聚氯乙烯   协同阻燃  

摘要： 聚氯乙烯(PVC)作为广泛应用的高分子材料,易燃发烟性限制了其应用。传统无机阻燃剂具有环保、抑烟等优势,但直接填充易导致PVC基体力学性能下降及阻燃效率不足。通过协同阻燃技术将氢氧化镁(MH)与氧化石墨烯(GO)复配阻燃PVC复合材料,显著提升其综合性能。实验结果表明,PVC/MH@GO的LOI值由纯PVC的23.4%提升至26.2%,最大比光密度值降低13.797%,证实阻燃与抑烟性能同步增强。

关键词： SiCf/SiC复合材料   预浸料-熔渗   发动机   应用研究  

摘要： 美国通用电气航空公司(简称GE公司)自20世纪80年代开始预浸料-熔渗工艺SiCf/SiC复合材料的研发,组织数百名科学家和工程师,历时30年、累计投入近15亿美金,最终实现了该材料在发动机领域的成功应用与商业化。本文详细阐述了GE公司预浸料-熔渗工艺SiCf/SiC复合材料螺旋式的发展历程,聚焦其在燃气轮机和航空发动机热端部件领域的创新实践,通过多个典型热端构件研发的案例分析,揭示了GE公司以“需求牵引-技术验证-工程迭代”为核心的研发范式,并深度解构了GE公司的7FA发动机涡轮外环组件跨越10年的渐进式设计迭代路径,层层解构其服役失效逆向反馈与正向设计牵引的协同优化逻辑。针对国外发展现状,本文进一步解读了GE公司通过垂直整合制造链,引入数字孪生工艺优化,建立机器学习检测体系,构建“材料-工艺-检测”三位一体的技术壁垒。GE公司发展经验表明,技术突破需兼顾长期基础研究与敏捷工程迭代,国内应通过技术体系革新,以典型构件为牵引,建立“设计-制造-考核”闭环的研发流程,建立多学科平等协同机制。强化基础能力,依托高校和国家级研发中心开展机理研究,实施热-力-化学多场耦合约束下的多维度协同优化,尽快推进产业生态构建,整合零散资源,搭建“产学研”快速验证平台。提早布局数字化赋能,实施全链条数据采集与AI嵌入。最后通过深度凝练外在相关技术领域的成功经验,结合国内实际情况,提出了涵盖“基础研究-中试验证-标准建设-产业协同”的自主化发展路线图,旨在为国内高推重比航空发动机用陶瓷基复合材料技术攻关提供方法论层面的战略参考。

关键词： 建筑外立面   装饰工程   复合材料   综合性能  

摘要： 为了探究建筑外立面装饰工程复合材料的综合性能优势,文章对建筑外立面装饰工程复合材料进行了概述,之后提出了具体的应用,并结合工程实践,进行了综合性能优势的探究。研究表明,GFRP材料在抗拉强度、抗弯强度和冲击强度等力学性能方面都明显优于其他复合材料,同时其优异的隔热隔音性能,以及出色的耐风雨、抗紫外线等耐候性能,也为建筑外立面装饰工程提供了重要支撑。此外,GFRP和陶瓷复合板还具备良好的防火性能,能够有效降低火灾风险。将这些性能优势与其轻质、安装便捷的特点相结合,GFRP复合材料无疑成为建筑外立面装饰工程的理想选择。