关键词： 粉末冶金   梯度复合材料   石墨-铜复合材料   摩擦学性能   磨损机制  

摘要： 采用粉末冶金方法制备均质石墨−铜复合材料(10%C/Cu,质量分数)和2层梯度石墨−铜复合材料(7%C/Cu-10%C/Cu),研究梯度层对石墨−铜复合材料物理性能和摩擦学性能的影响,并对其摩擦磨损机制进行分析。研究结果表明:梯度复合材料的致密度和导电性相比于均质复合材料都得到了显著提升。在法向载荷为24、26和30 N时,梯度复合材料的磨损率相比于均质复合材料分别降低了8.24%、12.10%和11.30%;梯度材料和均质材料的平均摩擦因数和磨损率均随载荷的增加而升高;梯度复合材料的磨痕深度、宽度和材料挤出高度都比均质复合材料的小,且均随载荷的增加而增大。2种复合材料的磨损机制主要以磨粒磨损为主,氧化磨损和黏着磨损为辅。

关键词： 高级氧化技术   过渡金属磷化物   生物碳   染料废水   降解  

摘要： 水污染严重影响生态环境和人类健康,染料废水是其中的典型代表。利用酵母细胞作磷源和碳源,通过共沉淀-缺氧热解制备了磷化铁/生物碳复合材料,并将其作为高级氧化反应的催化剂,活化亚硫酸盐降解水体污染物橙黄Ⅱ。材料表征结果表明,磷化铁的主要组成成分为Fe_(2)P和Fe_(3)P。在较优的催化条件下,经120 min吸附和催化联合处理,模拟废水中10 mg/L的橙黄Ⅱ可以被完全去除。催化反应机理分析表明,磷化铁/生物碳复合材料通过活化亚硫酸盐产生硫酸根自由基和羟基自由基,进而实现了橙黄Ⅱ的氧化降解。

关键词： 水基钻井液   纳米流体   聚合物复合材料   流变特性   滤失性  

摘要： 通过试验研究对比了不同类型(氧化锌、二氧化钛、多壁碳纳米管、功能化多壁碳纳米管)不同质量分数(0.002 8%、0.014 3%、0.028%和0.143%)纳米流体对水基钻井液流变性能和滤失性能的影响,以及高温高压下聚合物复合材料对其性能的影响。试验结果表明,水基钻井液流变特性和过滤性能随着纳米流体浓度的增大而增大,其中功能化多壁碳纳米管(F-MWCNTs)纳米流体改善水基钻井液性能参数最好。同时在高温高压下,聚合物(ACN-co-VP)/沸石复合材料可以明显改善纳米流体水基钻井液的流变特性,如增大塑性黏度、屈服点、滤液体积,提高纳米水基钻井液热稳定性及钻井效率,降低对地层伤害程度。

关键词： 道路工程   疲劳特性   复合改性   LAS   四点疲劳  

摘要： 采用线性振幅扫描试验(LAS)和四点弯曲疲劳试验分别对SBS改性沥青、N-SiO_(2)改性沥青、SBS/N-SiO_(2)复合改性沥青及其混合料的疲劳寿命进行研究,并建立了相对应的疲劳方程。此外,还建立了沥青与沥青混合料疲劳性能的相关方程。结果表明,添加SBS/N-SiO_(2)复合材料可显著提高沥青及其混合料的疲劳寿命,且6%N-SiO_(2)+5%SBS为最佳改性组合;沥青与沥青混合料的疲劳寿命之间存在良好的线性关系。

关键词： 碳织物/树脂复合材料   ZnO阵列   界面改性   摩擦学性能  

摘要： 碳纤维表面光滑且具有惰性,削弱了其与树脂的界面黏结,进而限制了碳织物/树脂复合材料的应用前景。基于界面工程技术,采用预埋晶种层的方式诱导ZnO微纳米阵列在碳纤维表面均匀生长,并通过改变晶种层溶度优化ZnO阵列的形貌和分布,以强化纤维/基体的界面,从而提升复合材料的力学强度和摩擦学性能。结果表明:通过对纤维表面形貌分析,晶种层浓度对ZnO微纳米阵列形貌和分布有较大的影响;当浓度为15mmol/L时,均匀且细化的ZnO阵列生长在碳纤维表面,使纤维的表面能大幅度提高,促进了树脂充分浸润,提高了力学强度;与原始复合材料相比,改性复合材料的磨损率降低了约35%,表明ZnO阵列的引入能够明显提高复合材料的耐磨性。

关键词： LDHs   活性炭   重金属离子   复合材料  

摘要： #利用橄榄果渣做原材料,通过碱性高温活化法制备橄榄果渣活性炭(OP-AC),采用化学共沉淀法将OP-AC制备为负载层状双金属氢氧化物(FeAl-LDH)的Fe Al-LDH@AC复合材料。制备优化结果表明:在Fe-Al摩尔比为2∶1,固液比为1∶15,共沉淀时间为24 h的条件下,制备的Fe Al-LDH@AC复合材料对Cr(Ⅵ)的去除效果达到最优。表征结果表明:Fe Al-LDH@AC含有丰富的含氧官能团;有大量的Fe元素、Al元素附着到OP-AC表面,使Fe元素、Al元素与OP-AC成功结合;Fe Al-LDH@AC复合材料中存在孔隙结构,以微孔为主,也存在少量的中孔和大孔。在p H=2、Cr(Ⅵ)初始质量浓度为20 mg·L^(-1)、吸附时间为24 h、Fe Al-LDH@AC投加量为20 g·L^(-1)的条件下,Fe AlLDH@AC对Cr(Ⅵ)的去除率达97.85%,吸附容量为0.9785 mg·g^(-1)。Fe Al-LDH@AC对Cr(Ⅵ)吸附过程较符合Freundlich模型和准二级吸附动力学模型,说明吸附过程更倾向于化学吸附并且是发生在非均匀表面的多分子层吸附;由Weber-Morris颗粒内扩散方程模型可以看出,整个吸附阶段可能是由膜扩散和内扩散同时控制的。以上研究结果表明Fe Al-LDH@AC可为有效去除Cr(Ⅵ)及橄榄果渣资源化利用提供参考。

关键词： 2D C_(f)-ZrB_(2)-SiC复合材料   浆料涂刷   热压   力学性能   烧蚀性能  

摘要： 连续碳纤维增强ZrB_(2)-SiC复合材料以其优异的抗氧化、抗烧蚀性能在航天飞行器热防护结构材料领域备受关注。本文采用浆料涂刷−热压法制备2D C_(f)-ZrB_(2)-SiC复合材料,探索运用微米级粉末浆料制备2D C_(f)-ZrB_(2)-SiC复合材料的可行性,研究烧结温度对材料微观结构与力学性能的影响,并测试材料的抗烧蚀性能。结果表明:采用微米粉末浆料涂刷−热压法制备的2D C_(f)-ZrB_(2)-SiC复合材料于2000℃烧结后具有最高的致密度与抗弯强度,开孔率达到8.01%,抗弯强度达到191.3 MPa;复合材料表现出较好的抗烧蚀性能,材料表面响应温度达到2600℃,经300 s等离子火焰烧蚀后线烧蚀率为3.51μm/s。

关键词： 亚麻纤维   水泥基   复合材料   植物纤维  

摘要： 采用植物纤维替代工业纤维增强水泥基材料,可以满足工业纤维所带来的增强效果,符合我国绿色环保可持续发展之路。本文以亚麻纤维水泥基复合材料为研究对象,选取不同亚麻纤维长度和掺量,探究亚麻纤维对水泥基复合材料性能的影响规律。以纤维长度和纤维掺量作为影响因素,每个因素取三个水平,对试验结果进行分析,探究不同因素对复合材料的基本物理性能和力学性能的影响程度,并得出主要影响因素和最佳次要影响因素;选取定量的纤维掺量和长度,设置预处理的纤维组、未处理的纤维组和不掺纤维的空白组,对比分析预处理纤维与未处理纤维对复合材料的、力学性能和耐久性能的影响规律。研究结果表明:对亚麻纤维水泥基复合材料的物理性能、力学性能影响最显著的因素为亚麻纤维掺量,并确定亚麻纤维的最佳长度为10 mm;预处理纤维可以提高复合材料的抗折强度,降低复合材料的抗压强度,但与未处理纤维相比抗压强度下降的幅度较小;各试验组抗干缩能力由大到小为:预处理纤维组、未处理纤维组、不掺纤维组,抗冻能力由大到小为:预处理纤维组、不掺纤维组、未处理纤维组。The use of plant fiber instead of industrial fiber reinforced cement-based materials can meet the enhancement effect brought by industrial fiber, which is in line with the sustainable development of green environmental protection in China. In this paper, flax fiber cement-based composites are taken as the research object, and different lengths and contents of flax fiber are selected to explore the influence of flax fiber on the properties of cement-based composites. The fiber length and fiber content were taken as the influencing factors, and three levels were taken for each factor. The test results were analyzed to explore the influence of different factors on the basic physical properties and mechanical properties of the composites, and the main influencing factors and the best secondary influencing factors were obtained. The quantitative fiber content and length were selected, and the pretreated fiber group, untreated fiber group and blank group without fiber were set up. The effects of pretreated fiber and untreated fiber on the mechanical properties and durability of composites were compared and analyzed. The results show that the most significant factor affecting the physical and mechanical properties of flax fiber cement-based composites is the content of flax fiber, and the optimum length of flax fiber is determined to be 10 mm. Pretreated fibers can improve the flexural strength of composites and reduce the compressive strength of composites, but the decrease of compressive strength is smaller than that of untreat

关键词： 正交三向织物   铝基复合材料   残余应力   高温拉伸   力学行为   失效机理  

摘要： 针对真空压力浸渗制备的正交三向织物增强铝基复合材料,采用实验与数值模拟方法研究了高温(400℃)下的准静态拉伸力学响应及损伤演化与失效行为;根据纱线微观组织和织物结构分别建立了微观和细观尺度代表性单胞,基于组分材料的温度相关的性能参数构建微观单胞有限元模型,计算获得不同温度下纱线的横向和轴向力学性能,进而采用包含基体、纱线、界面的细观单胞有限元模型分析了复合材料热应力和高温拉伸力学行为。结果表明:室温下复合材料存在与织物结构相关的非均匀分布的残余应力,纳米压痕法测得的残余应力与模拟值基本一致,高温状态下残余应力得到释放并使基体和纱线分别处于压应力和拉应力状态;复合材料的高温拉伸模量、极限强度和断裂应变的实验均值分别为107.1 GPa、657.1 MPa和0.78%,均匀化计算的高温拉伸曲线与实验曲线总体上吻合。拉伸初期纱线交织处的基体和界面首先发生损伤,捆绑纱弯曲部位出现局部失效,但复合材料表现出线弹性力学行为。随着拉伸应变增大,捆绑纱和纬纱先后发生断裂,且二者与基体之间的界面出现脱黏现象,拉伸曲线开始表现出非线性特征。拉伸后期经纱失效区域的扩展使得拉伸切线模量明显下降,经纱的轴向断裂最终导致复合材料失去承载能力。数值模拟和断口分析表明,纬纱和捆绑纱因横向开裂而形成较平整的断裂面,经纱轴向断裂后拔出长度参差不齐,其断口存在纤维拔出及其周围基体撕裂破坏的微观特征。

关键词： 高熵合金   金属基复合材料   微观组织   力学性能   放电等离子烧结  

摘要： 采用机械球磨和放电等离子烧结制备了TiC颗粒增强FeCrCoMnNi高熵合金基复合材料,研究了TiC质量分数和烧结温度对复合材料组织性能的影响。结果表明,随着TiC质量分数的增加,复合材料中由C和Cr反应形成的M_(23)C_(6)碳化物的数量也增加,复合材料由面心立方基体、TiC和Cr_(23)C_(6)碳化物组成。1000℃烧结制备的复合材料中,当TiC质量分数在1%~9%时,陶瓷颗粒增强相在复合材料中的分布较为均匀。烧结温度对组织性能有较大影响,1000℃和1050℃烧结制备的复合材料组织均匀,具有较佳的力学性能。添加7%TiC的复合材料硬度和室温屈服强度分别是未添加TiC复合材料的2.5倍和3.0倍,这得益于TiC和Cr_(23)C_(6)碳化物硬质相的强化作用。