玻璃一碳纤维混合材料的低温机械性能

近几年来，有机复合材料，特别是玻璃纤维增强塑料(GFRP)，可作为绝热及结构材料在超低温下应用，这主要是由于这种材料的电气、绝热性能及比强度(单位重量强度)优异，不过，其相对剐性大大低于金属，单靠现在的GFRP来制作大型构件是困难的。     

单向碳纤维增强树脂基复合材料的超低温力学性能

采用真空袋-热压罐工艺制备单向碳纤维增强树脂基复合材料(CFs/EP)层合板,并将高低温试验箱与万能试验机相结合,通过合理使用低温胶和低温引伸计,并在降温过程中实施应力-应变实时调零等关键技术,在室温和液氧超低温度(-183℃)下对单向CFs/EP层合板进行拉伸和弯曲试验,研究了其超低温力学性能,并根据室温和超低温试验后试样的微观和宏观特征,揭示了超低温环境下复合材料力学性能变化机制。结果表明,与室温力学性能相比,单向CFs/EP层合板超低温拉伸强度下降约为9.5%,而拉伸模量上升约为6.2%,主要是由于超低温环境下,树脂的收缩使绝大部分碳纤维与树脂间形成了强界面,拉伸后试样呈"劈裂式"破坏形式,无法使每根纤维都充分发挥其强度,拉伸强度下降,同时超低温也限制了树脂大分子链的运动,所以导致单向CFs/EP层合板拉伸模量上升;单向CFs/EP层合板超低温弯曲强度和弯曲模量分别提高约54.75%和11.64%,这是由于单向CFs/EP层合板的常温和超低温的弯曲破坏形式均为分层剪切破坏,超低温下复合材料的界面增强,提高了单向CFs/EP层合板抵抗剪切分层的能力,进而使CFs/EP的弯曲性能得到提高。     

超低温作用对超高韧性水泥基复合材料抗弯性能的影响

超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)作为一种具有良好力学性能和耐久性能的新型复合材料,弯曲韧性是评价其力学性能的重要指标。为探究UHTCC材料在超低温环境下的抗弯性能,设计了5组不同纤维体积掺量的UHTCC新材料,经过深冷处理后进行四点弯曲试验,对其进行等效强度分析,提出一种适用于超低温作用后的韧性评价方式,为UHTCC在超低温领域的广泛应用提供理论基础和技术支持。研究结果表明：超低温作用后UHTCC的弯拉强度显著提升,当温度降低至-160℃,UHTCC的弯拉强度最大可提升67.67%,但表现出明显的脆性;超低温环境下1.5vol%UHTCC的强度及韧性性能提升效果最佳,但超出最优掺量后,UHTCC的性能反而略微降低。     

芳纶纤维增强树脂复合材料液氮冷却钻孔试验

芳纶纤维增强树脂（AFRP）复合材料是一种公认的难加工材料,加工中极易出现毛刺、烧蚀等缺陷,目前缺乏对其有效的加工工艺方法。为提高其加工质量,研究了液氮作为冷却介质的AFRP复合材料钻孔试验。在相同切削参数下进行了干式切削和超低温加工对比试验,测量了切削过程中的轴向切削力和孔临近区域的温度,并计算了孔的进出口毛刺面积和分层因子,分析了AFRP复合材料缺陷的成因,探讨了不同加工条件下缺陷的变化规律。结果表明:与干式切削相比,采用液氮超低温冷却加工的切削力升高了约15.2%,切削温度降低了约141.6℃,毛刺面积减少了约24.7%,因切削热产生的烧蚀现象得到抑制,明显改善了AFRP复合材料的加工质量。      

复合材料的现状与发展

由于现代科学技术发展需要,材料领域中许多材料正在由单一的传统材料向复合型、跨学科方向演变。近年来发展迅速、前途广阔、引起人们极大重视的复合材料就是一例。复合材料的类型,一般按基体可分为金属基与非金属基(如树脂或陶瓷基)复合材料;按增强材料则分为纤维(包括连续与不连续)及颗粒等增强的复合材料;按用途又可分为结构型和功能型复合材料。本文主要介绍近20多年发展起来的树脂基、结构用先进复合材料。     

超导磁悬浮列车的超低温系统

磁悬浮列车是正在进行试运行的高速交通工具之一.介绍了日本目前关于超导磁悬浮列车中的超低温系统的研究现状、工作原理、超低温系统、在超低温系统这一部份中,介绍了超导磁体、氦制冷装置、车用制冷机、低温装置的研制情况.     

智能复合材料的研究进展

智能复合材料作为一种新型高技术材料,兼具结构与功能双重特性。根据近几年来智能复合材料的研究现状,介绍了几种主要的智能复合材料,形状记忆复合材料、自修复智能复合材料、压电智能复合材料、电/磁流变智能复合材料及纤维素智能复合材料,简述了智能复合材料领域当前研究热点,介绍了该领域中存在的一些问题,展望了智能复合材料的发展前景。     

聚合物介孔复合材料研究进展

无机介孔材料在催化、吸附领域已经得到了广泛的应用.聚合物介孔复合材料是指将介孔材料以各种方式加入聚合物基体中得到的杂合材料,是介孔材料崭新的应用领域.介绍了聚合物介孔复合材料所使用的主要介孔材料类型,概括了聚合物介孔纳米复合材料的制备方法,包括单体原位聚合和与聚合物共混方法,重点阐述了其作为功能复合材料、药物缓释材料、...     

纳米复合材料力学性能的研究

本文从薄膜和块体材料两个方面介绍了近年来有关纳米复合材料力学性能的研究成果。综述了薄膜和块体纳米复合材料优异的力学性能及其产生机制,并指出了进一步研究方向。     

辐射屏蔽材料的研究进展

介绍了常见的几种具有较强放射性射线的产生机理和特点,详述了防护这些射线的屏蔽材料的种类和屏蔽原理,提出了新型屏蔽材料的发展方向是研究质地轻、体积小和屏蔽效果好的纤维材料及添加稀土合金的复合材料,指出了目前屏蔽材料的研究方向是通过改进材料制备工艺和提高稀土元素在复合材料中所发挥的作用来增强这些材料的屏蔽效果.     

The reinforcing effect of graphene nanosheets on the cryogenic mechanical properties of epoxy resins

The reinforcing effect of graphene in enhancing the cryogenic tensile and impact properties of epoxy composites is examined at a weight fraction of 0.05–0.50%. The micro-structure and cryogenic mechanical properties of the graphene/epoxy composites are investigated using scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, small-angle X-ray scattering and mechanical testing techniques. The results show that the graphene dispersion in the epoxy matrix is good at low contents while its aggregation takes place and becomes severer as its content increases. And the cryogenic tensile and impact strength at liquid nitrogen temperature (77 K) of the composites are effectively improved by the graphene addition at proper contents. The cryogenic Young’s modulus increases almost linearly with increasing the graphene content. Moreover, the results for the mechanical properties at room temperature (298 K) of the graphene/epoxy composites are also presented for the purpose of comparison.     

Greatly enhanced cryogenic mechanical properties of short carbon fiber/polyethersulfone composites by graphene oxide coating

In order to employ polyethersulfone (PES) in cryogenic engineering field, its cryogenic mechanical performance should be examined and should also be improved to meet the high requirement for cryogenic engineering application. In this work, pure PES, graphene oxide (GO)/PES, short carbon fiber (SCF)/PES, GO/SCF/PES and GO-coated SCF/PES composites are prepared using the extrusion compounding and injection molding techniques. The tensile and flexural properties of these composites are systematically investigated at a typical cryogenic temperature (77 K). It is shown that the cryogenic mechanical properties are enhanced by the addition of GO, SCFs and coated-SCFs. In particular, the GO-coated SCF/PES composites display the greatly enhanced cryogenic mechanical properties with the highest values compared to other PES composites. In addition, it is exhibited that the cryogenic mechanical properties at 77 K of PES and its composites are far higher than those at room temperature (RT).     

石墨烯-多壁碳纳米管协同增强环氧树脂复合材料的低温力学性能

为了提高环氧树脂的低温力学性能,采用石墨烯与多壁碳纳米管(MWCNTs)协同改性环氧树脂,系统研究了石墨烯-MWCNTs/环氧树脂复合材料的室温(RT)和低温(77K)力学性能。结果表明:当石墨烯的质量分数为0.1wt%,MWCNTs的质量分数为0.5wt%时,纳米填料的加入可同时改善环氧树脂的低温拉伸强度、弹性模量和冲击强度;在此最佳含量下,石墨烯-MWCNTs/环氧树脂复合材料在RT和77K时的拉伸强度皆达到最大值,比纯环氧树脂的拉伸强度分别提高了11.04%和43.78%。石墨烯和MWCNTs能协同提高环氧树脂的低温力学性能。     

Fibre-epoxy composites at low temperatures

The thermal and mechanical properties of carbon, glass and Kevlar fibre reinforced epoxy composites are discussed, with particular reference to the behaviour of these materials at cryogenic temperatures. The effects of production techniques and various fibre arrangements are determined.     

纳米SiO_2改性环氧树脂复合材料的低温力学性能研究

对环氧树脂/纳米SiO2复合材料的低温力学性能进行了研究.在环氧树脂中加入SiO2形成复合材料,并采用对纳米颗粒表面进行硅烷偶联处理的方法实现了SiO2纳米粒子在树脂基体中的均匀分散.在液氮下对一部分复合材料进行冷冻,然后通过电子万能实验机和冲击实验机测试其低温力学性能,并与未冷冻的复合材料的室温力学性能进行比较.结果表明,复合材料低温下的拉伸强度比室温下的高,但冲击强度和断裂伸长率有所下降.     

纤维增强聚合物基复合材料的低温性能

对纤维增强聚合物基复合材料在低温领域的实际应用进行了分类介绍,通过对纤维增强聚合物基复合材料的低温性能、性能影响因素和作用机理、低温应用安全性等方面的研究工作进行总结,突出各类纤维增强聚合物基复合材料低温下的性能优势,阐明了材料性能的不足之处及相应改进措施.对于实际低温应用中纤维增强聚合物基复合材料的选择、性能设计优化,系统安全性的增强提供了参考作用.     

国外超低温下混凝土性能的研究进展评述

综合论述了国外对混凝土在超低温下的力学、热工、冻融、收缩等性能的最新研究进展,讨论了在超低温下混凝土中水相变机制与力学增强机理,并进一步指出未来应加强对超低温下混凝土内部孔中水的相变机制及冻融循环破坏机理等方面的研究。     

Effect of ultrasonication on the cryogenic tensile properties of carbon nanocoil/poly-dicyclopentadiene composites

Cryogenic tensile properties of carbon nanocoil (CNC)/poly-dicyclopentadiene (poly-DCPD) composites have been investigated experimentally. Flat tensile specimens of CNC/poly-DCPD composites with 1.0 and 1.5 vol.% CNCs were fabricated by an ultrasonic method and tested at room temperature (RT) and liquid nitrogen temperature (77 K). The effect of ultrasonication time on the cryogenic tensile properties of CNC/poly-DCPD composites was discussed. A scanning electron microscope (SEM) was also used to observe the fracture surface morphology of CNC/poly-DCPD composites. Results indicated that the tensile strength of CNC/poly-DCPD composites at RT and 77 K is affected by ultrasonication time and there is a trade-off between improving dispersion and damaging the CNC.     

钛合金深冷处理工艺研究综述

钛合金以其优异的生物相容性、出色的力学性能和抗腐蚀性而广泛应用于航空航天等领域。然而,现代工艺制备的钛合金存在延展性和耐疲劳性较差的问题,同时钛金属本身的耐磨性也较差,因此需要通过合适的后处理工艺来改善其力学性能。在这种背景下,深冷处理凭借其便捷、无污染、低成本及能显著改善金属材料组织和综合性能等优势,成为机械加工领域备受瞩目的研究方向。首先简要介绍了深冷处理的发展历程以及2种主要加工方法：液态法和气态法,同时概括了气态法的具体流程。其次重点综述了国内外深冷处理工艺对钛合金组织和织构的影响,分别从深冷时间、深冷温度与循环次数3个方面,归纳了深冷处理工艺对钛合金硬度和拉伸性能的影响以及深冷工艺的作用机理,并进一步探究了深冷处理工艺对钛合金制件摩擦磨损性能和耐疲劳性能的影响规律。最后介绍了深冷处理复合工艺方法,为基于深冷处理的加工工艺的发展提供有益参考和启示。     

聚苯胺/磁性纳米复合材料的制备及应用

聚苯胺/磁性纳米复合材料具有电磁性,有广泛的应用前景,已成为纳米材料研究的热点之一.主要介绍了聚苯胺/磁性纳米复合材料的制备方法与材料性质及其应用,分析了原位聚合、溶胶-凝胶法、自组装技术等制备方法的优缺点,并指出了聚苯胺/磁性纳米复合材料的研究方向.