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关键词： 石墨烯   表面修饰   电阻率   复合材料   力学性能  

摘要： 石墨烯作为一类新型2维碳纳米材料,是由sp2杂化碳原子构成六边形蜂窝状的晶格组成的,其厚度仅为一个原子。近年来,由于其不可思议的电学和力学性能等,引起了人们的广泛关注。人们致力于研究将其这些杰出的性能应用于工业上,例如电或热传导器。但是,想要扩大其应用,就需要获得高质量的单层或较少层数的石墨烯片层,并且这些石墨烯的片层可以稳定在不同的环境中。这几年,研究者们已经成功的实现了通过化学共价键修饰石墨烯,这为获得比非共价键更能稳定存在的表面修饰石墨烯提供了一条新的途径。 本论文旨在提出一种新的策略来制备表面修饰的石墨烯,其是将石墨或是层数大于7的石墨烯用合适的官能团进行修饰,得到表面修饰的石墨或石墨烯,然后再在有机溶液中进行超声剥离,获得单层或较少层数的石墨烯。同时研究了表面修饰的石墨烯的结构,微观形貌等。最后,研究了石墨烯对复合材料的力学性能的影响。 论文主要分为三部分： （1）吡啶基修饰的石墨烯可通过1,3-偶极环加成反应制得,其中的1,3偶极子由五氟苯甲醛和肌氨酸原位缩合生成。X射线光电子能谱（XPS）和热重分析（TGA）表征了修饰上的官能团的量;透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）证实了石墨烯剥离后的形貌;拉曼光谱（Raman）探索其被破坏的π电子结构。除外还研究了该表面修饰石墨烯的分散性,由于修饰上的官能团可起到“分子楔”的作用,促使溶剂分子进入石墨烯片层之间,故能使其更容易被剥离得到可稳定分散的单层或较少层数的石墨烯。 （2）通过重氮化反应可以制备五氟苯基修饰的石墨烯（PFP-f-graphene）。通过XPS、TGA、TEM、SEM、AFM和Raman等手段表征了石墨烯的结构,形貌,缺陷等。然后,用PFP-f-graphene通过过滤法在氧化铝过滤膜上铺成石墨烯的薄膜,再转移到PET薄膜上,最后退火。通过测试发现在透光率为13-65%时,石墨烯的电阻率为0.047-1.48kΩ/sq。另外,该表面修饰的石墨烯其对位上的F原子可以与端基含-NH2的化合物发生亲核取代反应。因此,端基为-NH2的化合物可以修饰到该表面修饰的石墨烯上,从而达到调节石墨烯和溶剂之间的分散情况。 （3）通过氧化石墨烯（GO）或PFP-f-graphene与PMMA溶液混合就可制备GO/PMMA和PFP-f-graphene/PMMA复合材料。然后对其形貌进行了表征,最后研究了石墨烯作为填充物对PMMA的力学性能的影响。

ISBN: (纸本)9787305099465

关键词： 聚乳酸   麦秸纤维   纳米粒子   球磨   力学性能   结晶度  

摘要： 聚乳酸及其复合材料是一种可降解、无污染的新型高分子材料，具有环保功效、市场潜力大等诸多优势，正逐渐成为材料研究和应用的热点。但是聚乳酸材料脆性大，并且结晶度低导致不耐高温，限制了其在众多领域的应用。因此对聚乳酸材料力学性能和结晶度的研究探索显得十分必要。 本实验首先采用热磨处理、硅烷偶联剂KH-550表面偶联处理、筛分粒径以及烘干处理等方式得到三种粒径大小的麦秸纤维并分别与聚乳酸粉末配成各个组分，然后通过挤出造粒、注塑成型的方式制备成试样。通过力学性能测试、扫描微观分析、傅里叶红外光谱分析、DSC测试等分析方法得到了各个试样的力学性能和结晶度数据。结果表明选用质量分数为15%的精细麦秸纤维与聚乳酸复合制备的试样综合性能相对较高，此时试样结晶度和玻璃化温度分别达到了38.44%和63.53℃，与纯PLA比较分别提高了14.5%和6%，但拉伸强度、弯曲强度和冲击韧性未能达到提升的目的，与纯PLA相比反而有轻微降低，其值分别为51.07MPa、55.16MPa和4.08KJ/m2。 本实验又采用球磨处理的方式制备了纳米SiO2与微米ZnO混合的球磨粒子，并选取不同的粒子配方配成了nano-SiO2/PLA、nano-ZnO/PLA、球磨粒子/PLA以及共混粒子/PLA四种组分，经过成型和性能测试得到了各个试样的力学性能和结晶度数据。分析结果表明纳米SiO2、微米ZnO和PLA粉末简单共混成型的试样力学性能下降趋势明显，而纳米SiO2、微米ZnO球磨复合粒子与PLA粉末共混成型的试样力学性能相对较好;试验最终确定的最佳配方为添加质量分数为0.5%的球磨复合粒子与聚乳酸共混配方，按此配方制备的试样的结晶度、玻璃化温度、拉伸强度、弯曲强度和冲击韧性分别为41.45%、65.22℃、68.82MPa、59.67MPa和4.92KJ/m2，较纯PLA分别提高了23.4%、8.8%、4.5%、9.1%和5.4%。

关键词： 材料力学-高等学校-教材  

ISBN: (纸本)978756450

摘要： 本书共分为十一章，主要内容包括：拉伸与压缩、扭转、弯曲内力与应力、弯曲变形、应力状态与强度理论、组合变形等。

关键词： Bi相   石墨   铜基轴承材料   力学性能   摩擦学性能  

摘要： 铅是一种有毒有害元素，随着环保化的发展趋势，产品无铅化势在必行。本文主要以无毒低熔点金元素铋作为软质相、石墨作为辅助固体润滑剂，利用石墨的减摩特性与铋的抗粘着特性的协同作用取代铜铅轴承材料中的铅，实现铜基轴承材料无铅化。采用常规的粉末冶金方法制备了无铅铜铋、铜铋石墨滑动轴承材料，并开展了相关力学性能及不同工况条件下的摩擦学特性研究，利用扫描电子显微镜、光学显微镜、表面形貌轮廓仪等微观分析手段对材料的显微组织结构、断口与磨痕表面形貌、表面轮廓以及磨痕表面的化学组分进行了系统的分析，探讨了无铅铜铋轴承材料的摩擦磨损机理。 研究表明，铋含量对无铅铜铋轴承材料力学性能有较大的影响。由于铋为脆性相，且呈薄片网带状分布于铜合金基体晶界处，割裂了铜合金基体的连续性，使得含Bi铜基轴承材料硬度、压溃强度和冲击韧性随Bi含量的增加而明显减小，含Bi铜基轴承材料断口以脆性沿晶断裂为主。当Bi含量大于4wt%后，铜合金基体晶界处富Bi相的薄片网带状分布已较完整，Bi含量的进一步增大，其对铜合金基体的割裂作用不再明显增加，所以材料力学性能的降低趋势减缓。 由于摩擦热的作用，摩擦磨损过程中铜铋轴承材料中的低熔点组元铋会在摩擦副表面直接接触区域熔融、析出，降低接触区域的剪切强度，稳定摩擦副的运行，含铋铜基轴承材料体现出较好的减摩、抗粘着特性。但是铋的含量对铜基轴承材料的摩擦学性能影响较大，适宜铋含量的铜铋轴承材料有利于提高其减摩、耐磨、抗粘着性能;添加适宜含量石墨可以进一步改善无铅铜铋轴承材料的减摩、抗粘着性能，提高耐磨性，由于镀铜石墨和镀镍石墨与铜合金基体结合较好，添加镀铜石墨或者镀镍石墨的铜铋轴承材料的减摩、抗粘着特性更优，铋与石墨在减摩、抗粘着方面有较好的协同作用。

关键词： 硅纳米薄膜   石墨烯   力学性能   分子模拟  

摘要： 硅纳米薄膜和石墨烯都是当今纳米材料研究的热点，由于它们本身具有很多优异的特殊性质，所以在很多领域都具有强大的应用潜力。本文以硅纳米薄膜为研究对象，运用分子模拟的计算方法，对石墨烯增强硅纳米薄膜的力学性能做了研究。第二章完整的介绍了本文所需要用到的理论知识，即：分子动力学。第三章主要研究了石墨烯对硅纳米薄膜的力学性能是否有增强的效果，研究的结果表明石墨烯在单晶硅纳米薄膜的[110]、[112]、[111]三个经典的晶格方向上都有增强其力学性性能的效果，拥有双层石墨烯的硅纳米复合材料的力学性能是最优异的，其次是拥有单层石墨烯的硅纳米复合材料，最后是单晶硅纳米薄膜。第四章分析了对石墨烯增强硅纳米薄膜力学性能效果的影响因素，主要是硅纳米薄膜的厚度、模拟温度及应变率，研究的结果说明在硅纳米薄膜的[110]、[112]和[111]三个经典晶格方向上，随着薄膜厚度的增加，硅纳米薄膜及其与石墨烯组合成的硅纳米复合材料的力学性能都减小了，而且石墨烯对硅纳米薄膜力学性能增强的力度变得越来越小，随着模拟温度的增加，硅纳米薄膜及其与石墨烯组合成的硅纳米复合材料的力学性能都减小了，但是对石墨烯增强硅纳米薄膜力学性能的效果的影响非常小，随着应变率的增加，硅纳米薄膜及其与石墨烯组合成的硅纳米复合材料的力学性能都变化微小，而且对石墨烯增强硅纳米薄膜力学性能的效果也是没有影响的。最后对本文研究的所有结果做了总结。

ISBN: (纸本)9787562833628

关键词： 水利工程   胶凝砂砾石坝材料   力学性能   施工工艺  

摘要： 胶凝砂砾石材料是指在天然级配的砂石料中掺入少量的水泥，使砂砾料从散粒体变成连续的胶结体，由此产生的筑坝材料就有很多优点：①水泥用量低，则水化热低，施工不存在温控问题;②对骨料要求低，可以就地取材，直接利用坝址河床开挖出来的砂砾石及枢纽建筑物开挖丢弃的砂砾石、石渣等;③胶凝砂砾石的使用，减少了水利工程对施工环境的影响。胶凝砂砾石材料坝是介于面板堆石坝与碾压混凝土坝之间的新坝型，也是一种环保坝型。　　本文在水利部重点项目“超贫胶结材料坝研究”合同编号(S29509)试验基础上，结合中国水利水电科学研究院开放研究基金“基于三轴试验的胶凝砂砾石材料力学性能研究”，对胶凝砂砾石材料进行常规材料抗压试验及三轴试验，对胶凝砂砾石材料特性的试验研究;在试验基础上，对材料本构模型进行研究，选定本构关系，求出模型参数;参照已建工程对胶凝砂砾石材料坝的施工技术进行初探。主要内容如下：　　1、针对不同级配的砂砾料分别进行胶凝材料(水泥+粉煤灰)含量为(40+40)、(50+30)、(60+20)kg/m3时的抗压试验及三轴剪切试验，研究应力应变关系曲线，确定相应的抗剪强度指标及残余强度。研究材料强度与骨料级配和胶凝材料含量之间的变化规律，给出不同骨料级配在不同胶凝材料含量时所能达到的强度的基本范围，便于实际工程的参考和应用。　　2、在大量三轴试验结果的基础上，分析应力应变关系曲线，分析比较适合胶凝砂砾石材料特性的本构模型，研究确定合理的胶凝砂砾石材料本构模型，并对模型的参数选择及材料软化特征等进行研究，得出合理的模型参数，为胶凝砂砾石材料坝安全评价和理论分析提供依据。　　3、根据福建洪口水电站上游CSG围堰的材料试验、体型设计、现场施工，并结合国内外胶凝砂砾石材料筑坝技术的相关资料，对胶凝砂砾石材料的施工工艺做进一步系统总结，实现对施工工艺的初步探索。　　希望通过本文所作的工作，为胶凝砂砾石材料坝后续的深入研究提供参考，对这种新型材料坝的推广起一定的促进作用。

关键词： 奥氏体不锈钢   应力锯齿流动   动态应变时效   激活能   钨合金   微观结构  

摘要： 奥氏体不锈钢以其良好的耐蚀性和全面的综合性能在各行各业获得了广泛的应用,其中较为典型的一种不锈钢便是是304奥氏体不锈钢。在核电站中,304不锈钢广泛应用于反应堆堆内构件、回路管道等设备。研究304不锈钢的力学性能,不仅仅是为了测量出其在高温下的性能数据,更主要的是为后续核电站主管道的国产化研究提供基础数据。同时,本文还对纯钨材料及添加氧化物的钨合金进行研究。纯钨材料是一种硬度高、熔点高而又比较脆的一种材料,因此,人们通过在纯钨中加入氧化物、碳化物颗粒,并通过一定的粉末冶金和热加工工艺处理,试图寻找一种能够提高钨合金韧性的方法。本文对几种为聚变堆研制的钨合金材料进行微观结构分析,从微观结构角度探讨改善钨合金材料韧性的可能性。 本文研究的第一部分是关于304奥氏体不锈钢的高温力学行为。利用岛津AG–100KNA型万能材料试验机,对304不锈钢试样在温度为450、500、550、600、650、700、750、800℃,应变速率为2310-4～1310-2s-1范围内进行拉伸试验。结合理论计算,对304不锈钢的锯齿流动机理进行了分析。结果表明,在应变速率为2310-4～2310-3s-1范围内,304奥氏体不锈钢出现锯齿流动行为的温度范围为500～700℃。在同一温度下,锯齿形成的临界应变量随应变速率的增加而变大;在同一应变速率下,锯齿形成的临界应变量随温度的升高而迅速减小。在应力应变曲线上出现A、A+B和E三种锯齿波波形。锯齿形成的有效激活能为212.8KJ/mol,304奥氏体不锈钢的高温锯齿流动行为可能是由于铬和锰等置换型溶质原子通过管扩散,并与运动位错交互作用所产生的动态应变时效而引起的,与碳原子无关。 本文研究的第二部分是关于聚变堆材料钨合金的微观结构分析。采用光学显微镜（OM）和扫描电子显微镜（SEM）,对纯钨材料、纯钨轧制、加氧化镧轧制和加氧化镧锻件四种试样进行微观结构分析。结果表明,用粉末冶金法制备的纯钨其晶粒平均尺寸约为50～80μm,纯钨中孔隙比较多且尺寸达数微米,致密度低,因而其力学性能较差。纯钨轧制试样改变晶粒的形状,但晶间结合不是很紧密,存在孔隙。轧制态和锻造态的W-1%La2O3两种试样均不同程度地改善了钨合金的微观结构,可能会提高钨合金材料的韧性,含La氧化物颗粒尺寸均匀且分布均匀,部分含La氧化物颗粒分布在晶界处,在钨基体中发现新的W-La-O化合物。锻造态试样中的La2O3颗粒比轧制态试样中的La2O3颗粒更加细小,且分布更加均匀。

关键词： 发泡水泥复合板   发泡水泥   立方体抗压强度   轴心抗压强度   弹性模量   本构模型   ABAQUS有限元分析  

摘要： 发泡水泥复合板,是北京太空板业股份有限公司研制开发的专利技术新型建筑板材。它采用轻钢及钢筋桁架作为骨架,内填发泡水泥构成,集轻质、高强、耐久、高效保温、隔热、隔声、抗震及易于防水等诸多优良性能于一身。其中发泡水泥对墙板的力学性能有较大影响,研究发泡水泥的基本力学性能具有重要意义。本文采用北京太空板业股份有限公司提供的3种不同容重(容重分别为360kg/m3、460kg/m3、560kg/m3),4种不同纤维含量(纤维含量分别为0‰、3‰、6‰、9‰,纤维含量是试块中所掺加的纤维质量与试块总质量之比。)的立方体及棱柱体发泡水泥试块对太空板墙板的芯材—发泡水泥的力学性能进行了试验研究,完成的工作如下： 1.强度试验研究：对发泡水泥立方体和棱柱体试块进行单轴受压试验,得到了其立方体抗压强度、轴心抗压强度及弹性模量,同时还得出了不同容重和不同纤维含量对发泡水泥强度的影响。 2.本构关系研究：研究测定发泡水泥单轴受压应力—应变全曲线的方案,获取轴心受压应力—应变曲线,并推导出合理的应力应变曲线方程及本构关系模型。 3.有限元模拟分析：采用推导所得到的发泡水泥的本构模型,运用有限元软件ABAQUS模拟发泡水泥棱柱体单轴受压得出应力—应变曲线,得到的应力—应变曲线与试验得出的曲线吻合较好;模拟C型钢和钢筋桁架组成的墙体框架在竖向荷载作用下的受力性能,并将发泡水泥作为芯材填入太空板墙板中,分析其在竖向荷载作用下的受力性能。