关键词： 新矿种   二氧化硅   高纯石英矿  

摘要： 2025年4月10日,经国务院批准,高纯石英矿正式成为我国新矿种,这也是我国第174号矿种。虽然,以二氧化硅为主的石英无处不在,但自然界中,高纯石英矿非常稀有,堪称超级“硅”族。高纯石英矿具有耐高温、耐腐蚀、低热膨胀性、高绝缘性和透光性等特点。高纯石英矿这一新矿种是指在当前技术经济条件下,二氧化硅纯度不低于99.995%,可以满足半导体、光伏等高新技术需求的高纯石英矿。

关键词： 超疏水涂层   环氧亚麻油   气相二氧化硅   液体食品包装   喷涂法  

摘要： 液体食品在包装过程中的黏附现象会引发严重的食物浪费与环境问题。采用柠檬酸(CA)对环氧亚麻油(ELO)进行固化处理,在玻璃基材表面制备具有黏附特性的涂层CELO。随后在CELO层上喷涂气相二氧化硅AEROSIL R972,成功构建出具备超疏水性能的CELO/R972表面。研究结果显示,当R972质量分数为6%时,CELO/R972涂层的水接触角达154.3°,滚动角已无法测量,涂层表面具备超疏水特性。历经10次胶带剥离试验、5次砂纸磨损试验以及不同pH溶液中的稳定性测试后,CELO/R972涂层依旧维持优异的疏水性能,有力证实了其卓越的机械耐久性与耐磨性。尤为关键的是,CELO/R972超疏水涂层不仅对水等低黏度液体呈现出显著的排斥性,对于蚝油、酸奶等高黏度液体也具备良好的排斥能力。此特性意味着CELO/R972涂层在食品包装领域有着广阔的应用前景。

关键词： 钛基复合材料   热变形行为   本构模型   BP神经网络  

摘要： 钛基复合材料通过在纯钛或钛合金基体中增强相来改善材料性能.本文针对该材料,采用Gleeble3500型动态/热力模拟试验机进行了热压缩实验,研究了其在变形温度为750℃~900℃、应变速率为0.01~10 s^(-1)条件下的热变形行为,并基于实验数据建立了应变补偿Arrhenius和BP神经网络本构模型,以预测钛基复合材料的高温流动行为.结果表明,钛基复合材料有正应变速率和负温度敏感性.在变形开始后,流动应力急剧增大至峰值应力,随后硬化和软化效应逐渐达到平衡,流动应力缓慢下降并达到稳态平衡.相比应变补偿本构模型,BP神经网络本构模型具有更高的预测精度,更适用于预测钛基复合材料的流动行为.

关键词： 碳纤维   复合材料   电磁感应加热   PID控制   模糊神经网络控制  

摘要： 为了提高碳纤维复合材料(CFRP)感应加热过程中温度控制的精确性和抗干扰能力,提出了一种基于模糊神经网络PID的智能控制算法。针对CFRP感应加热系统中存在的非线性、大时滞性及抗干扰能力不足等问题,通过融合模糊逻辑的鲁棒推理能力与神经网络的自适应学习机制,设计了动态参数自整定控制器。首先,基于电磁-热耦合理论建立了CFRP感应加热系统的传递函数模型,并通过遗传算法对实验数据进行系统辨识。其次,构建了5层模糊神经网络架构(输入层、模糊化层、模糊规则层、神经网络层、反模糊化层),利用误差反向传播机制在线优化隶属度函数参数及模糊规则权重,实现PID参数的动态调整。在MATLAB/Simulink平台上进行仿真验证,结果表明,在无扰动条件下,模糊神经网络PID控制系统的超调量仅为2.4%,较传统PID(超调量19.4%)和模糊PID(超调量13.5%)分别降低87.6%和82.2%,调节时间为570 s,且系统震荡完全消除。在抗干扰测试中,加入阶跃扰动和正弦扰动后,模糊神经网络PID的恢复时间分别为600 s和620 s。实验证明,该方法通过动态优化模糊规则库和PID参数,显著提升了系统的控制精度和抗干扰能力,为解决CFRP感应加热工艺中的温度控制难题提供了有效方案。

关键词： 复合材料   树脂传递模型(RTM)成型   扩张段   分段注射   缺陷预测  

摘要： 树脂传递模塑成型(RTM)工艺具有成型过程可设计性强和节约环保等特点,其工艺参数的选取对产品质量具有决定性影响。针对注胶口的位置、数量和注胶顺序等RTM关键工艺参数依赖试验试错获得的问题,采用PAM-RTM工艺仿真软件,基于公开模型数据,在一定压力范围内建立了充模过程的压力-前锋流动模型;对固体发动机喷管复合材料结构扩张段的RTM充模时间进行模拟仿真,分析了注射压力、胶口位置和注胶顺序对充模过程的影响,并以不同注射压力、不同注胶顺序为参数计算了树脂流动和充模时间的变化规律。结果表明,通过比较一段式注胶、两段式注胶和分段式注胶这三种不同的注胶方案,发现一段式注胶难以满足材料工艺时间的要求,两段式注胶需要较高的注射压力,分段式注胶的填充效率更高,还可在限定的压力范围内调整各段的注射压力以满足各段的填充时间需求。所得结果验证了工艺仿真对优化复合材料RTM成型过程的可行性。

关键词： 石墨烯   聚四氟乙烯   二硫化钼   摩擦磨损  

摘要： 研究石墨烯含量为0.5%、1%、3%、5%、7%(质量分数,下同)时对聚四氟乙烯(PTFE)填充改性的摩擦学效果及摩擦磨损机制,同时对比分析传统改性填料二硫化钼(MoS_(2))在5%、10%、15%、20%、25%含量时对PTFE填充改性的摩擦学效果及摩擦磨损机制;进一步进行“石墨烯+MoS_(2)”对PTFE的协同改性,深入探讨当MoS_(2)含量为15%时,石墨烯含量为1%、3%、5%时对PTFE的协同改性效果,以及石墨烯对复合材料摩擦磨损机制的影响。结果表明:石墨烯的填充可以有效提升PTFE及其复合材料的摩擦学性能,填充5%的石墨烯时,摩擦学性能最优,平均摩擦因数降低至0.0763,摩擦曲线平稳;体积磨损率降低至230.34×10^(-9) mm^(3)·N^(-1)·m^(-1),主要磨损形式由黏着磨损转变为疲劳磨损;石墨烯用于协同改性时,可以有效改善MoS_(2)与PTFE相容性差以及对磨过程中易磨出形成磨粒磨损的问题。

关键词： 铜基复合材料   碳化聚合物点   原位   电导率   力学性能  

摘要： 为了有效解决碳纳米材料在铜基复合材料中难分散性以及碳纳米材料与Cu之间的界面结合力差的问题,本研究通过原位反应结合粉末冶金方法成功制备了碳化聚合物点(Carbonized polymer dots,CPD)/铜基复合材料。结果表明,随着前驱体含量增加,CPD的生成量增加;复合材料经烧结后,CPD以纳米团簇的形式且呈核壳结构均匀分布在Cu基体晶界处和晶粒内部;CPD团簇的外壳部分是CPD-Cu的界面,界面无孔洞及杂质,连接良好;随着CPD生成量增加,CPD/铜基复合材料的电导率略降低,但均保持在94.4%IACS以上,维氏硬度增加,抗拉强度提高。当柠檬酸添加量为9.00 g、尿素添加量为2.00 g时,制备的CPD/铜基复合材料最大抗拉强度为291.7 MPa,远高于纯Cu的最大抗拉强度(214.1 MPa)。本研究为开发综合性能优异的CPD/铜基复合材料提供了新思路。

关键词： 玄武岩纤维   聚丙烯   力学性能测试   增强聚丙烯复合材料   硅烷偶联剂改性   界面结合性能  

摘要： 采用酸碱刻蚀法和硅烷偶联剂法对玄武岩纤维(BF)进行改性,利用熔融共混法制得改性玄武岩纤维-聚丙烯(MBF-PP)复合材料,分别研究不同浓度的HCl(1、2、3 mol/L)和NaOH(1、2、3 mol/L)联合不同种类硅烷偶联剂(KH550、KH560、KH570)的MBF对其复合材料力学性能的影响。结果表明:使用1 mol/L HCl刻蚀改性的BF制备的MBF-PP复合材料拉伸强度为19.5619 MPa,相比纯PP提高6.8%;使用2 mol/L NaOH刻蚀改性的BF制备的MBF-PP复合材料拉伸强度为20.0667 MPa,相比纯PP提高9.5%;使用NaOH改性的抗拉强度均高于HCl,但对浓度要求更高;使用HCl和KH550联合改性的MBF-PP复合材料力学性能比单独改性的MBF-PP复合材料低;使用KH570改性的MBF-PP复合材料力学性能最高,但同时塑性也较高。

关键词： 激光熔化沉积   超声能场   TiC/Ti6Al4V复合材料   显微组织   性能  

摘要： 采用同步超声能场辅助激光熔化沉积技术制备了TiC/Ti6Al4V复合材料,研究同步超声能场处理对TiC体积分数分别为5%和20%复合材料的显微组织及性能的影响。结果表明:沉积态复合材料中含有不均匀分布的未溶TiC颗粒以及原位TiC,其中5%TiC/Ti6Al4V(体积分数,下同)复合材料中含有较大尺寸的链条状共晶TiC,20%TiC/Ti6Al4V复合材料中含有较大尺寸的枝晶状初生TiC。施加同步超声能场处理后,复合材料中的未溶TiC颗粒分布均匀性得到改善;原位TiC增强相得到细化,链条状共晶TiC转变为颗粒状共晶TiC,枝晶状初生TiC尺寸减小。同步超声能场处理使5%TiC/Ti6Al4V和20%TiC/Ti6Al4V的显微硬度分别从406.5HV0.2和498.4HV0.2提高到414.2HV0.2和539.1HV0.2,磨损率分别从1.82×10^(-6)mm^(3)·m^(-1)·N^(-1)和1.04×10^(-6)mm^(3)·m^(-1)·N^(-1)降低到1.78×10^(-6)mm^(3)·m^(-1)·N^(-1)和9.48×10-7mm^(3)·m^(-1)·N^(-1),5%TiC/Ti6Al4V的抗拉强度从1075.23 MPa提高到1116.31 MPa,屈服强度从1021.51 MPa提高到1043.12 MPa,断裂应变从1.27%提高到1.45%,实现强度与塑性的同时提升。

关键词： 复合材料   纳米结构   导热性能   气体阻隔性能   氮化硼   天然橡胶  

摘要： 采用葡萄糖辅助球磨六方氮化硼(BN),通过B—O化学键将葡萄糖成功接枝在BN分子上,制备得到BN-OH纳米片。将不同含量的BN-OH纳米片与天然胶乳(NR)粒子通过胶乳共沉淀制备得到了均匀的隔离网络结构,在NR胶乳粒子周围蛋白质的辅助下BN-OH纳米片与NR分子链通过氢键等形成了物理交联。考察了BN-OH纳米片的含量对BN-OH/NR纳米复合材料的交联密度、机械性能、导热性能和气体阻隔性能等的影响。在一定范围内,随BN-OH纳米片填充量的增加,BN-OH/NR纳米复合材料的拉伸强度、定伸应力增加,储能模量上升,损耗因子下降,表明BN-OH纳米片良好的补强作用和强两相界面结合作用力。BN-OH纳米片良好地分散。形成的隔离网络结构以及蛋白质辅助物理交联所形成的强有力的界面相互作用,阻隔了气体分子的扩散,同时热量沿搭接在一起的BN-OH纳米片释放出去,致使BN-OH/NR复合材料良好的导热性能和气体阻隔性能。20%BN-OH/NR纳米复合材料的热导率为0.319W/(m·K),为导热材料,较纯NR的热导率提升了94%。而不同含量的BN-OH/NR纳米复合材料的体积电阻率仍远高于绝缘临界电阻率的标准,即本文制备的绝缘、高机械性能、高导热和良好密封性能的橡胶复合材料有望应用于电子元器件、电池、汽车等领域的热界面材料。