关键词： T700碳纤维/环氧树脂基复合材料   二次冲击   压缩性能   表面形貌   C扫损伤形貌  

摘要： 碳纤维复合材料的性能很大程度上取决于使用环境。本文研究同一温度(70 ℃)三种老化环境(蒸馏水、质量分数均为10%的硫酸溶液和氢氧化钠溶液)对T700碳纤维/环氧树脂基复合材料二次冲击损伤和剩余压缩强度的影响，并研究分析了其傅里叶变换红外光谱(FTIR)、老化前后的表面形貌及C扫损伤形貌变化。结果表明，在蒸馏水和酸溶液中，试样只发生了物理破坏，表面形貌破坏程度、C扫损伤形貌、剩余压缩强度等变化均与水分子的渗透作用有关系；在碱溶液中，试样破坏严重，树脂也发生了化学反应，材料的性能、C扫损伤形貌等变化既有吸湿的影响，也有树脂化学破坏的影响。研究结果对此类复合材料在复杂环境下的持续服役寿命和维修经济性有着十分重要的实际意义。

关键词： Al/Al层状复合材料   非均匀层片结构   几何必需位错   背应力强化  

摘要： 采用累积叠轧、冷轧和退火处理制备了具有非均匀层片结构的1060/7050 Al/Al层状金属复合材料，并结合微观结构表征、力学性能测试和原位断口形貌观察，研究了其强化机理。结果表明，在不同次数的ARB循环后，Al/Al层状复合材料组成层之间存在明显微观结构差异。与轧制压下量分别为37.5%和50.0%的轧制态2560层Al/Al层状复合材料相比，轧制压下率为62.5%的样品由于其在界面上相对较高的机械不相容性，退火处理后能够更有效地改善机械性能。在拉伸变形过程中，随着具有非均匀层片结构的2560层Al/Al层状复合材料中不相容性程度的增加，几何必需位错的密度随之增加以适应较大的应变梯度，导致更为显著的背应力强化效应和力学性能的改善。

关键词： 高低温   GFRP-铝合金连接   胶螺混合连接   试验   数值仿真  

摘要： 飞行器在服役期间难免会经历高温、低温等恶劣环境，高低温环境可能会对其连接结构力学性能与承载能力造成影响，从而威胁结构安全性、完整性及使用寿命。因此，本文以GFRP-铝合金双钉双搭接胶螺混合结构为研究对象，通过试验和数值仿真研究高低温环境对胶螺混合连接接头拉伸强度和失效行为的影响。结合Micro-CT和SEM等损伤表征手段，观察和分析连接结构复合材料层合板孔周区域的损伤模式，同时采用基于3维Hashin准则的复合材料渐进损伤失效模型和内聚力单元分析方法来对连接结构失效过程进行模拟分析。结果表明，胶螺混合连接接头在80℃、25℃和-40℃环境下的极限载荷相较于纯螺栓连接接头分别提高了5.1%、27.5%和17.2%；相比较于室温环境，80℃高温环境会使胶螺混合连接接头的极限载荷下降24.6%，而-40℃低温环境会使胶螺混合连接接头的极限载荷提高3.5%。由于树脂的强度通常随着温度的升高而下降，高温环境使树脂软化降低复合材料的承载力，低温环境下树脂变得坚硬且表现出脆性。因此，随着温度升高，胶螺混合连接接头的承载能力在不断下降。这三种温度环境下复合材料损伤扩展趋势和最终失效模式基本一致，失效模式均为孔边出现扇形拉伸断裂失效，孔周出现局部挤压失效。本研究成果可为高低温环境下飞行器复合材料-金属连接结构设计提供理论指导与参考。

关键词： 镁基复合材料   三维互穿结构   MAX相陶瓷   力学性能   高强高硬  

摘要： 通过选用微米和超细尺度的Ti3AlC2MAX相陶瓷作为增强相，将陶瓷粉体在不同温度下热压烧结成多孔陶瓷骨架，进而将AZ91D镁合金熔体无压熔渗到骨架的孔隙中，制备了具有微观三维互穿网络结构的MAX相陶瓷/镁复合材料，表征了复合材料的相组成、微观结构与力学性能，考察了陶瓷相含量与特征尺寸对力学性能的影响。复合材料中金属和陶瓷两相各自保持连续且相互穿插，表现出超过1.96 GPa的高硬度和超过540 MPa的抗弯强度。随着陶瓷含量增加，复合材料的硬度提高，而抗弯强度和断裂韧性则同步降低，随着结构从微米细化到超细尺度，材料的硬度大幅提升，而断裂韧性降低。本工作有望为高强高硬镁基复合材料开发及其结构与性能优化提供新思路和指导。

关键词： 3D过渡金属   Mn   石墨烯   吸附   第一性原理  

摘要： 采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，对H2S 气体在过渡金属Mn修饰的石墨烯表面上吸附的行为进行了理论研究，计算了Mn原子修饰的石墨烯表面吸附H2S 分子的吸附能、电荷转移量、差分电荷密度、总电子电荷密度和恢复时间并与原始石墨烯吸附H2S 分子进行了比较。研究结果显示：在未经金属原子修饰的石墨烯表面（GN）上吸附H2S时，其吸附能超过-0.6 eV，气体与基底之间的有效电荷密度重叠低于0.1e/?3，表明气体与基底之间未形成化学键，此吸附过程属于物理吸附；相比之下，当H2S气体被吸附到Mn修饰的含有一个C原子空位的石墨烯（Mn/SV-GN）与含有两个C原子空位的石墨烯（Mn/DV-GN ）及掺入4个N原子的石墨烯（Mn/4N-GN）时，其吸附能低于-0.8 eV，气体与基底之间的有效电荷密度重叠超过了0.1e/?3，气体与基底之间形成了化学键，此吸附过程为化学吸附，并且C空位的增加及N原子的掺入降低了Mn原子修饰的石墨烯表面与气体之间的相互作用；从吸附气体后的恢复时间来看，在温度等于300 K，入射频率为5.2×1014与1.0×1016Hz时，Mn修饰掺入4个N原子的石墨烯（Mn/4N-GN）恢复时间分别为12.1与6.3 s，是很有发展前景的H2S气敏传感器。

关键词： 碳纤维   纳米改性   酚醛树脂   湿热性能  

摘要： 界面粘结强度是用来衡量复合材料界面性能的指标之一，复合的关键是改善相之间的相容性以得到综合性能，故深入了解并提高增强纤维的表面功能十分重要。本文通过正交试验探索最佳预浸料渗透试验方案组合，在此基础上，制备纳米SiO2改性酚醛树脂碳纤维复合材料，并探究纳米颗粒含量与吸湿性能和粘结强度之间的联系。试验表明，经纳米二氧化硅改性的碳纤维/酚醛树脂复合材料的粘结强度明显高于普通碳纤维/酚醛树脂复合材料。此外，纳米二氧化硅加入量对复合材料拉伸性能的影响随纳米粒子的用量不同而变化。6% wt SiO2的试样组粘结强度最高，但4% wt SiO2的试样组在不同湿热环境下，性能保留率最好。结合扫描电镜与红外光谱分析表明，纳米SiO2通过接枝的方式将酚醛树脂与碳纤维相连，并改善了界面性能。由此可推测二氧化硅纳米颗粒对酚醛树脂基体材料的改性是碳纤维与基体间界面粘结增强的一个重要原因，这为碳纤维复合材料在包装领域的应用提供基础。

关键词： 复合材料   螺栓连接   三维弹簧-梁模型   剪切刚度   钉载分配  

摘要： 复合材料多排多列螺栓连接失效分析时钉载分配计算是关键内容，现有刚度法将多列连接分成多个单列连接，分别计算多个多排单列连接钉载分配结果，获得整个多列螺栓连接的结果，当同一排不同列螺栓孔配合间隙不同时，会导致计算结果与实际结构的真实钉载存在较大的误差。针对这一问题，本文在传统刚度法基础上，创新性地引入列间剪切作用影响，提出了考虑剪切效应的三维弹簧-梁刚度模型，提出了剪切刚度的简化计算方法，形成了考虑列间剪切作用的复合材料多排多列螺栓连接钉载分配计算的刚度法。设计了不同间隙分布的复合材料三排三列螺栓连接，将现有方法和本文方法预测的三排三列连接钉载分配结果与有限元法预测结果进行比较。结果表明，本文方法预测的钉载系数比现有方法更加接近于有限元结果，验证了本文方法的优越性。

关键词： 二维MXene   Ti   C   T   TiO   超级电容器  

摘要： 目的 二维MXene具有大的比表面积、良好的导电性、稳定的化学/热稳定性以及可调的层间距，使其成为理想的超级电容器电极材料。针对MXene基超级电容器电极材料存在能量密度低以及制备过程复杂等问题，本研究拟采用低成本、对环境友好的新型制备方法制备高性能MXene基复合材料。方法 通过对Ti3C2TxMXene进行退火处理，实现TiO2/Ti3C2Tx复合材料的原位生长，并将其作为超级电容器的正极活性材料进行了探索。利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、以及N2吸脱附等多种结构表征技术结合电化学测试研究了TiO2/Ti3C2Tx复合材料的微观结构和电化学性能。结果 通过调控退火温度可以得到不同形貌的TiO2/Ti3C2Tx复合材料，最佳退火温度下制备的TiO2/Ti3C2Tx复合材料在1 A g-1的电流密度下表现出了158Fg-1的高比电容。当TiO2/Ti3C2Tx复合材料为正极材料Ti3C2TxMXene为负极材料组装成的非对称型超级电容器（ASC）能量密度为8.17Wh Kg-1，对应的功率密度为240.6WKg-1。结论 这项研究不仅开辟了一条通过原位生长方法制备高性能超级电容器电极材料的新途径，也为理解和优化MXene基复合材料的结构与性能提供了新的视角，为未来开发成本低廉、性能卓越的MXene基电极材料提供了有力的理论和实验支持。

关键词： PbWO   复合材料   伽马射线   中子   辐射屏蔽  

摘要： 通过改变表面活性剂CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）的浓度和反应时间合成了三种不同微结构的微米纺锤PbWO4。分别将合成的PbWO4和商业PbWO4作为填料，与B4C和HDPE（高密度聚乙烯）混合制备用于中子和伽马射线辐射屏蔽的复合材料。XRD分析显示，PbWO4的4个主要晶面的生长优先度为：（200） > （312） > （112） > （204）。SEM和BET分析的结果显示，PbWO4通过奥斯特瓦尔德熟化和定向附着生长机制形成形貌规整的微米纺锤结构，其比表面积(SBET)分别为0.64 m2/g，1.02 m2/g和1.76 m2/g，而商业PbWO4则为形貌无规且尺寸较大的块状物，SBET为0.21 m2/g。微米纺锤PbWO4-B4C/HDPE复合材料的熔融温度(Tp)和屈服应力(σy)等热稳定性和力学性能都优于商业对比材料，且高延展性的Pb提高了复合材料的拉伸强度和韧性。中子和伽马射线的屏蔽实验结果显示，高比表面积的微米纺锤PbWO4对于复合材料屏蔽性能的提升要优于商业PbWO4。屏蔽性能最优的复合材料对于252Cf中子源的中子总截面（Σ）为0.22 cm-1，对于137Cs伽马射线源的线性衰减系数（μ）为0.099 cm-1。