关键词： 配合比   骨料粒径   纤维掺量   高韧性水泥基复合材料  

摘要： 为研究高韧性水泥基材料中纤维掺量、粒径和外加剂等控制变量对混合料性能的影响,文中通过对机制砂高韧性水泥基复合材料进行试验室配合比试配试验及压抹施工试验。试验结果表明,粗骨料粒径大、级配不合理会导致机制砂高韧性水泥基复合材料的表观质量差,存在明显的“颗粒感”。减水剂是引起机制砂高韧性水泥基复合材料面层施工褶皱现象的主要因素,取消减水剂后,单位体积用水量将增大,工作性能满足要求。骨料粒径是引起面层“颗粒感”的主要因素,减小骨料粒径和改善级配,对水泥基材料的工作性能起到促进作用。通过对力学性能的试验研究,纤维掺量为2.0%时满足Ⅱ类高韧性混凝土要求,纤维掺量为2.5%时满足Ⅰ类高韧性混凝土要求,为后续进一步研究提供有效参考。

关键词： 激光选区融化   金属基复合材料   18Ni300不锈钢   难熔Mo颗粒  

摘要： 18Ni300作为一种高强度钢材,塑性较低是其性能短板。本研究采用激光选区熔化技术(Selective Laser Melting,SLM)制备了Mo/18Ni300金属基复合材料,并探讨了球形金属Mo颗粒作为增强体对SLM-18Ni300马氏体不锈钢的微观组织和力学性能的影响。在激光功率为380 W、扫描速度为560 mm/s的最优工艺参数下,Mo/18Ni300复合材料具有最佳的综合性能,其致密度为99.81%。试样中Mo颗粒以球形形态均匀分布且与基体有良好的冶金界面结合,同时部分Mo颗粒以元素的形式扩散到基体中。随着Mo元素含量的增加,基体中奥氏体的含量呈现上升趋势。分别加入2、6 wt.%Mo颗粒的SLM打印态Mo/18Ni300试样的拉伸强度呈现下降趋势,但其塑性和耐磨性均得到了大幅提升,强塑积由17.66 GPa%上升至21.50 GPa%,提升了21.74%。研究显示了以金属Mo颗粒调节18Ni300材料强塑比的可行性,以及利用难熔金属颗粒在SLM法制备金属基复合材料方面的潜力。

关键词： 颗粒增强铝基复合材料   电弧增材制造   金属型模具   拉拔  

摘要： 颗粒增强铝基复合材料因其优异的高比强度和高比刚度,被广泛应用于交通、航空航天、船舶等领域。对于结构复杂的筒体、箱体等薄壁结构件,其成型难度大,机械加工余量大,生产周期长。而采用WAAM技术可以快速打印成形此类结构件。开展颗粒增强铝基复合材料制备、焊丝制备、电弧增材制造(WAAM)试验等,分析了T6热处理后颗粒增强铝基复合材料WAAM试样的力学性能。结果表明:采用金属型模具浇注颗粒增强铝基复合材料,提高了冷却速率,从而细化晶粒,使成分偏析程度减小,保证了组织的均匀性。通过控制单道次粗拉伸和精拉伸的变形比,辅以中间退火处理(410℃±10℃,保温1.5 h),可制备出满足WAAM要求的焊丝。采用制备的焊丝在合适的工艺参数下获得了成形良好、无孔隙的墙体增材制造样品。WAAM样品经T6热处理后,抗拉强度为370~390 MPa、屈服强度为320~335MPa、伸长率为2.5%~4.5%,满足使用要求。

关键词： 单搭胶接接头   树脂预涂   胶层失效   钛合金   复合材料  

摘要： 碳纤维增强聚合物与钛合金之间的粘接结构被广泛应用于飞机结构中,以实现轻量化和足够的强度。本研究对钛合金表面采用酸洗、阳极氧化和一种特殊的树脂预涂覆技术联合处理,以提高胶层/钛合金界面的结合强度,同时为了对比两种接头(无强化处理和树脂预涂处理)经湿热老化后的失效情况,选取80℃/95%RH为老化环境,在老化后进行单搭接拉伸试验。结果表明:未老化时,树脂预涂强化接头的强度提升约52.54%;经过30 d的老化,未强化接头抗拉强度下降约20.83%,而经过树脂预涂强化处理的接头抗拉强度下降约30.44%。树脂预涂处理不但增大了钛合金板/胶层界面粘接强度,而且对胶层的内聚强度也起到一定的积极作用,但与未强化接头相比,树脂预涂处理后的接头对环境更敏感。

关键词： 复合材料叶片   中面提取   曲线曲面扩展   铺层形状生成  

摘要： 复合材料叶片铺层形状设计关键步骤包括铺贴面提取、铺贴面扩展和铺层形状生成。本文采用基于面对的中面提取算法获取叶片中面作为铺贴面,基于反射-B样条曲线构造的曲线曲面扩展算法,将铺贴面沿着叶长和叶宽方向自然扩展,并通过偏置铺贴面扩展面与叶片求交的方式生成铺层形状。基于西门子NX软件二次开发实现相关算法,使用实际叶片模型进行试验,证明了算法和方案的可行性。

关键词： 蜂窝芯材   复合材料   碳纤维   玻璃纤维   连续纤维  

摘要： 蜂窝芯材因其低密度、轻质、高比强度、高比刚度、优良的抗压性能以及隔热散热性能等备受关注,目前已被广泛应用于航空航天、车辆、船舶、建筑和机械工程等各个领域。近年来,具有轻质和优异力学性能的连续纤维复合材料蜂窝芯材取代传统的铝蜂窝和芳纶纸蜂窝受到关注。本文基于碳纤维和玻璃纤维复合材料蜂窝芯材的最新研究进展进行综述。在碳纤维复合材料蜂窝芯材方面,介绍了其不同的制备方法,包括热压成型法、真空辅助树脂模塑传递法、嵌锁组装成型法、3D打印成型法及裁剪-折叠制备法。在玻璃纤维复合材料蜂窝芯材方面,讨论了其制备方法研究进展、多功能设计和加工技术研究进展。对连续纤维复合材料蜂窝芯材领域的新进展进行了回顾,以为该领域初学者提供较为深入的概述。

关键词： 聚丁二酸丁二醇酯   活性碳酸钙   乙酰柠檬酸三丁酯   力学性能   结晶行为  

摘要： 高聚合度的生物可降解材料聚丁二酸丁二醇酯(PBS)具有较好的加工温度,能满足更多应用场景。但是,高聚合度导致PBS结晶度高、韧性较差。为了能降低PBS生产成本,提高PBS综合性能,分析了纯CaCO_(3)和硬脂酸修饰的活性CaCO_(3)对PBS结晶行为和力学性能的影响,研究了乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)对PBS增塑后,不同改性CaCO_(3)对PBS增塑基质结晶行为和力学性能的影响。结果表明,当PBS未增塑时,所有类型CaCO_(3)对PBS的结晶行为和力学性能的改善均较小。当PBS受到ATBC增塑作用后,韧性明显提高,刚性降低较大,当PBS塑化基质加入活性CaCO_(3),复合材料结晶率进一步降低,同时在PBS基质中更易形成微孔洞,并使颗粒间连结处发生塑性变形,实现表面张力的降低以及颗粒-基质粘附的降低。当添加20%活性CaCO_(3)时,复合材料力学性能达到最高,冲击强度为11.07 J/m、断裂伸长率为106.86%、弯曲模量为759.50 MPa,在实现提高韧性的同时,能保持较好的刚性。

关键词： 复合材料   相变   膨胀石墨   导热系数   稳定性  

摘要： 以正辛酸(CA)、十六醇(HD)为原料,采用熔融共混法,制备了正辛酸-十六醇(CA-HD)二元共晶相变材料。针对脂肪酸、脂肪醇在实际应用中导热性能差、熔融状态易泄漏等问题,选用具有高导热性能和多孔结构的膨胀石墨(EG),采用真空吸附法制备了正辛酸-十六醇/膨胀石墨(CA-HD/EG)复合相变材料。通过泄漏性观察、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、红外光谱仪(FT-IR)、冻/熔循环和热重(TG)测试等对正辛酸-十六醇/膨胀石墨复合相变材料的结构和性能进行了表征。正辛酸-十六醇二元相变材料的共晶质量配比为86∶14,共晶相变材料的相变温度和相变潜热分别为10.26℃和158.83 J/g,导热系数为0.23 W/(m·K)。添加膨胀石墨质量分数为10%的复合相变材料,经热处理后不发生泄漏,相变温度为9.27℃,相变潜热为139.29 J/g。当样品制备密度为800 kg/m^(3)时,复合相变材料的导热系数为2.05 W/(m·K),与正辛酸-十六醇共晶相变材料相比提高了7.91倍。FT-IR测试表明膨胀石墨和正辛酸-十六醇为物理吸附结合。500次冻/熔循环实验表明复合相变材料循环稳定性良好。TG测试表明正辛酸-十六醇/膨胀石墨起始失重温度为143.98℃,远高于实际应用温度,具有良好的耐热性。

关键词： 铁掺杂改性   二氧化硅   吸附   脱氮  

摘要： 为构建新型高效吸附脱除氮化物材料,该研究在溶胶-凝胶过程中引入了铁物种,成功制备了铁含量为3%~5%(质量分数)的硅铁吸附材料SiFe-x,并通过固定床研究了其吸附脱氮性能。采用X射线衍射仪(XRD)、X射线荧光光谱仪(XRF)、氮气吸附等温线、程序升温氨吸附法(NH3-TPD)等表征方法对多级孔硅铁吸附材料进行了表征分析,并与元素组成、孔径结构相对接近的无定形硅铝材料进行对比,考察材料的酸性质对于氮化物吸附脱除性能的影响。结果表明,氮化物吸附量与酸量呈正相关性,但较高的酸强度会导致氮化物难以脱除,进而使得吸附剂再生率下降。SiFe-4材料具有较高的氮元素饱和吸附量(20.8 mg/g),经4次吸附-再生循环后仍保留15.4 mg/g的吸附量,再生率可达74.04%。适宜的酸量和相对较低的酸强度使得SiFe-4兼顾了吸附量与再生能力,并且优于目前报道的传统介/微孔无机吸附材料,在吸附脱氮领域具有一定的应用潜力。

关键词： 建筑工程结构   LFT-D复合材料   物料模具   模具成型   工艺优化  

摘要： 建筑工程的稳定性直接影响整体工程质量,为提高建筑工程结构的稳定性,本文以建筑模板为研究对象,采用PA6+GF30%的LFT-D复合材料设计模具结构及冷却系统。通过分析冷却管道直径,计算冷却用时及管道与型腔表面的距离,优化模具工艺参数。结果表明,模具温度45℃、熔体温度215℃、注射时间8 s、保压时间10 s以及保压压力80 MPa的工艺参数组合为最优方案。固体接触面中,冷却过程中固体接触面的换热量呈下降趋势,且冷却液流体温度越高,换热量越低。液固接触面中,随着冷却液温度的升高,换热量逐渐降低,而当冷却液温度为40℃时,换热量表现出缓慢上升的趋势。此外,模具铸件的拉伸强度、弯曲强度和冲击韧性分别为203 MPa、 269 MPa、 32.5 kJ/m^(2)。在浇筑规程中,浇注时间、剪切速率、填充率分别为8.74 s、 4×10^(5)s^(-1)、 98.44%,优化后的模具成型工艺显示出最佳效果。