PA6/POE-g-MAH共混物缺口冲击的裂纹萌生韧性及裂纹扩展韧性

研究了PA6/POE-g-MAH共混物缺口冲击的裂纹萌生韧性及裂纹扩展韧性.结果显示:质量分数为5%和10%的POE-g-MAH对PA6/POE-g-MAH共混物缺口冲击裂纹萌生阶段增韧效果十分明显,裂纹源为锥窝韧性断裂形貌,但对裂纹扩展阶段的影响不大,其裂纹扩展断面为补丁状脆性断裂特征;15%质量分数以上的POE-g-MAH对PA6/POE-g-MAH共混物缺口冲击裂纹萌生及扩展阶段的增韧效果均十分明显.裂纹扩展断面具有抛物线韧性断裂形貌.锥窝形貌是裂纹源区多核心生长伴随基体塑性变形的结果.裂纹扩展断面的抛物线形貌则是主裂纹扩展面与次级断裂源相交的结果.     

HfO_2/SiO_2增透膜激光诱导损伤形貌分析

用电子束蒸发法制备了Hf O2/Si O2增透膜样品,并进行退火。测量未退火样品与退火样品的透射光谱,发现退火样品的光谱明显向短波方向移动,原因是退火后薄膜中的吸附水被去除。使用Nd:YAG激光器在"S-on-1"模式下对样品进行了激光诱导损伤处理。两种样品的损伤形貌均主要是损伤坑。考虑到损伤的成因是基底的亚表面微裂纹中的吸收颗粒吸收激光能量后导致裂纹扩大,最终形成损伤坑。基于这种损伤机制,退火对损伤没有明显影响。通过显微镜在损伤形貌中观察到了冲击波传输形成的波动条纹。     

两种HIPS的冲击断裂形貌与冲击曲线分析

对两种牌号的工业化高抗冲聚苯乙烯树脂YB2710、SK622的冲击断面微观形貌分区进行了观察,并对其内在关系进行了分析.结果表明,YB2710的橡胶相粒径约为1～5 μm,其冲击能量主要为裂纹形成能量,增韧机理以银纹化、空穴化为主;SK622的橡胶相粒径约为0.2～2 μm,其冲击能量由裂纹形成能量和裂纹扩展能量两部分组成,其增韧机理以银纹化、空穴化为主,同时有轻微的剪切形变.     

PP-R材料在准静态加载下的断口形貌研究

利用扫描电子显微镜(SEM)及宏观断口形貌法观察无规共聚聚丙烯(PP-R)试件在高周期疲劳以及准静态载荷作用下的Ⅰ型试件断面与复合型试件断面的显微组织形貌与宏观断口组织,对PP-R材料的断裂机理进行研究。结果表明:PP-R材料在准静态Ⅰ型与复合型两种准静态加载方式下,裂纹在稳定扩展区域属于韧性断裂;裂纹在高速扩展区域属于脆性断裂;疲劳裂纹预制阶段属于韧性断裂。     

韧脆转变区夏比冲击试验的数值模拟研究

对16MnR钢在韧脆转变区进行了夏比冲击试验,利用有限元分析软件ABAQUS考虑了冲击过程中高应变率对基体材料的强化效应,并耦合延性损伤GTN模型对转变区的夏比冲击试验进行了数值模拟研究。对比试样断面上的延性裂纹扩展长度发现,GTN模型的预测结果是可接受的。通过有限元模拟获得了试样在冲击过程中各时刻的力学场,研究了在延性裂纹扩展过程中裂纹尖端应力应变场的变化规律和应变率分布规律。模拟分离得到夏比冲击功AKV包含的各部分能量,发现在冲击过程中塑性功消耗占绝大部分。     

注塑发泡木塑复合材料微孔结构及增韧改性

通过调整注塑工艺参数(注射温度、保压压力)制备具有不同微孔结构的PP/木纤维复合材料,测试试样的孔隙率、微孔孔径、微孔密度、冲击韧性.通过扫描电镜(SEM)观察试样的断面形貌,研究注塑工艺参数与发泡PP/木纤维复合材料微孔结构和冲击性能的关系.结果表明:注射温度为180℃、保压压力为10MPa时,所得微孔平均孔径为53μm,微孔密度为2.8×106个/cm3,微孔为"蜂窝"状形貌.与未发泡的相比,密度降低22%,冲击韧性提高60%.其原因是微孔改变裂纹扩展方向,形成"台阶"、"分又",从而增加其扩展路径,同时微孔使周围基体变形时易产生强迫高弹形变.     

超韧PA6/ABS合金性能和断口形貌研究

以幕乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)为增容剂,研究了SMA含量对PA6/ABS共混物力学性能和断口形貌的影响.实验结果表明:随着SMA含量的增加,PA6/ABS共混物的拉伸强度逐渐增加,冲击强度先增加,接着保持不变,后降低;PA6/ABS共混物冲击断面可分为裂纹稳定扩展区与快速扩展区,SMA质量含量超过临界值后稳定扩展区相对面积明显减少,且使稳定扩展区相对面积明显减少的SMA临界含量随着共混物中ABS含量增加而增加.     

PC／bPE增容共混材料力学性能与阻裂行为研究

通过熔融接枝的方法制备了双峰聚乙烯接枝马来酸酐(bPE-g-MAH)作为PC/bPE(聚碳酸酯/双峰聚乙烯)共混材料的相容剂,提高了共混材料的冲击强度和耐溶剂开裂性能.用扫描电镜(SEM)对PC/bPE共混材料在冲击作用下形成的裂纹尖端结构进行了观测.结果表明,增容共混材料的裂纹尖端存在纤维连结区,这些连结两断裂分离面的纤维对裂纹扩展有钝化和阻碍作用,从而提高了共混材料的抗开裂性和冲击强度.     

透明抗冲丁苯树脂的冲击断裂行为

使用悬臂梁式摆锤仪器化冲击方法研究了聚苯乙烯和透明抗冲丁苯树脂的冲击曲线与试样断面形貌的关系.研究发现,摆锤与试样间的相互作用可用质量一弹性模型描述,形成了类正弦波的冲击曲线.试样在"初始峰"下出现了裂纹产生现象."初始峰"包含了试样断裂的信息;曲线上出现的最大负荷峰的右侧有"肩峰",对应断裂过程中不同区域断裂的过程:最后曲线的"结束峰"对应在试样尾部出现的"剪切唇".冲击曲线上的峰与试样的断裂面形貌相符,是确定试样断裂区域的手段.     

碳黑种类及用量对丁腈橡胶疲劳裂纹扩展的影响

在受到周期应力的作用下,丁腈橡胶内已存在的裂纹会不断扩展而最终橡胶断裂。本文考察了碳黑种类及用量对丁腈橡胶疲劳过程中预制裂纹扩展情况的影响并对断面形貌进行了观察。结果表明,在N220、N330和N550三种碳黑中,N220碳黑补强的丁腈橡胶抑制裂纹增长的性能最好;采用N330补强填料时,碳黑含量为20和30份时效果均较好。     

氮化硅陶瓷滚动体的接触疲劳

本文对氮化硅陶瓷滚动体的接触疲劳机理进行了探讨,结果表明:陶瓷材料的接触疲劳仍是疲劳裂纹的形成与扩展过程,但裂纹形成机理不同于金属材料,其累积损伤的具体形式是局部高应力区内的微裂纹,而不像金属材料那样是通过交替滑移使材料局部弱化产生累积损伤的。降低表面粗糙度、倒角处采取圆滑过渡可以提高滚动体的接触疲劳寿命。     

蓝宝石衬底退火中“亮点”缺陷的形成机理

针对蓝宝石衬底退火过程中所产生的“亮点”缺陷,采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对“亮点”区域的表面形貌及元素含量进行观察与检测,并根据对蓝宝石化学性质的理论分析,揭示出了蓝宝石衬底退火过程中表面“亮点”缺陷的形成机理,即“亮点”缺陷的形成主要是由于清洗过程中在蓝宝石衬底表面有碱性物质的残留,在退火过程中碱性物质在高温条件下与蓝宝石发生反应,生成了偏铝酸盐,熔融的偏铝酸盐填充蓝宝石衬底表面的微裂纹缝隙,形成所谓的“亮点”缺陷。通过揭示“亮点”缺陷的形成机理,可以减少甚至避免退火过程中蓝宝石衬底表面“亮点”缺陷的形成,提高产品的良品率,降低生产成本。     

PEI拉伸断口典型形貌特征及其随加载速率的变化

选用特种工程塑料PEI,对其拉伸断裂的断口形貌进行了系统地宏观和微观观察,总结了PEI拉伸断面的典型形貌特征,并研究了各典型形貌随加载速率的变化规律。宏观断口分析表明:加载速率≦1 mm/min时,可将断面划分为平坦区、粗糙区和最后断裂区;拉伸速率>1 mm/min时,可将断面划分为平坦区、肋区和最后断裂区。微观断口分析和定量测试表明:平坦区可分为3种特征类型,且随加载速率升高,平坦区面积先呈迅速下降趋势,然后趋于平缓;粗糙区的典型形貌为礼花形貌,且随裂纹的扩展,粗糙区的粗糙度呈逐渐减小的趋势;肋状形貌由光滑带和粗糙带交替组成,且随加载速率增大,断面肋条宽度增大。     

热拉伸比对熔融挤出拉伸法制备聚丙烯微孔膜的影响

通过固定冷拉伸比,改变热拉伸比制备了具有不同微孔结构的聚丙烯微孔膜,通过扫描电子显微镜(SEM)观测了微孔的形貌,通过差示扫描量热法(DSC)测试了微孔膜的片晶厚度,研究了热拉伸过程中微孔形成过程以及微孔尺寸和数量,微孔膜孔隙率随热拉伸比的变化情况。结果表明,冷拉伸过程主要是片晶间微裂纹的形成过程,微裂纹均匀的分布在试样内部,但由于不同微裂纹的抗拉伸性能不同,在热拉伸阶段首先被拉开的是较薄弱的微裂纹,形成部分微孔。当微孔的尺寸足够大,微孔中的"桥结构"拉伸至较大尺寸提供足够的张力以维持微孔不再变形。随着热拉伸的继续进行,"桥结构"能将力传递给带状微裂纹之间的堆积片晶,将这些堆积片晶之间的次薄弱缺陷拉开,继续形成微孔。     

PBT冲击断口弧形形貌研究

分析了不同温度下聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的断口形貌,总结了PBT断口弧形条纹的形貌特征,定量研究了弧形条纹数量、特征区尺寸及表面粗糙度的变化规律,并对其形成机理进行了探讨。结果表明:PBT断口弧形条纹可分为脆性弧形条纹和韧性弧形条纹;随温度的升高,PBT断口弧形条纹的数量越来越少,弧形条纹间的平均距离越来越大,弧形形貌的平均粗糙度逐渐减小。     

体能训练器械引入改性碳纤维复合材料的性能测试研究

采用分子沉淀法在碳纤维表面接枝碳纳米管进行改性，制备了体能训练器械用碳纤维复合材料。对比分析了未改性和接枝改性碳纤维及其复合材料的显微形貌、拉伸性能和冲击性能。结果表明，碳纤维在接枝表面改性后，表面形成了含O和含N的官能团，且随着接枝层数增多，碳纤维表面接枝CNTs逐渐增多，未发生明显团聚。改性碳纤维的单丝拉伸强度、界面剪切强度会得到不同程度提高；经过接枝改性处理后，改性碳纤维复合材料的碳纤维复合材料的冲击形成功、裂纹扩展功和总冲击功都有不同程度提高，且随着接枝改性层数的增加，改性碳纤维复合材料的碳纤维复合材料的冲击形成功、裂纹扩展功和总冲击功都逐渐增大。接枝改性处理有助于提升碳纤维单丝和复合材料的力学性能。     

“核-壳”型硅橡胶对聚碳酸酯回收料的增韧及阻燃改性研究

采用"核-壳"型硅橡胶对聚碳酸酯(PC)回收料进行增韧及阻燃改性,考察了该共混体系的力学性能、阻燃性能、断裂面形貌及热稳定性。研究表明:两相不相容导致"核-壳"型硅橡胶与PC回收料共混没有增韧效果。只有添加环氧树脂或苯乙烯-马来酸酐共聚物作为增容剂,其缺口冲击强度才能获得大幅提高。冲击断裂面形貌观察显示:增容剂能有效提高"核-壳"型硅橡胶的聚甲基丙烯酸酯壳与PC基体间的界面黏结性,降低两相表面张力,使硅橡胶粒子在基体中获得单分散分布,这是取得优异增韧效果的关键因素;并根据实验结果分析了增韧机理。"核-壳"型硅橡胶不仅可以有效地增韧PC回收料,也能显著提高其阻燃性能。在共混物燃烧过程中,硅橡胶能迅速迁移到PC表面,形成高阻燃性的炭保护层;同时在PC基体与硅橡胶之间形成交联结构,从而对PC回收料产生阻燃作用。因此,添加质量分数为7%的"核-壳"型硅橡胶和3%的增容剂,就可使PC回收料的阻燃级别达到UL94V-0级。     

裂纹形态对丁腈橡胶力学性能和耐疲劳性能的影响

丁腈橡胶为石化行业应用最为广泛的一类橡胶材料。在受到周期应力的作用下，丁腈橡胶内已存在的裂纹会不断扩展而最终导致橡胶断裂。本文考察了预制缺陷的种类及大小对丁腈橡胶疲劳过程中裂纹扩展情况的影响，并对断面形貌进行了观察。结果表明，在圆形、纵向和横向三种缺陷中，纵向缺陷对丁腈橡胶的力学性能和耐疲劳性能影响最小；对圆形缺陷来讲，随孔直径的增大，丁腈橡胶的耐疲劳性能和力学性能逐渐下降。     

PC/ABS共混物的仪表冲击试验研究

介绍系列PC／ABS共混物的仪表冲击试验。结果表明，不同温度和不同缺口形式下PC/ABS共混物冲击断裂过程中的裂纹萌生功和扩展功随共混物组成的变化趋势基本一致，但萌生功的变化比扩展功的变化更趋平缓；裂纹萌生功在冲击功中所占比例受温度影响较大，较高温度(19℃)下萌生功所占比例比较低温度(2℃)下小；不同温度下所到得的系列PC/ABS共混物的临界裂纹扩展力GIC值随共混物组成变化均有一极大值，但不同温度下GIC值的极大值点所对应的共混比不同。     

微孔发泡聚合物材料断裂性能研究

对室温下呈脆性的聚丙烯(PP)和呈韧性的高密度聚乙烯(HDPE)进行化学微孔发泡。系统测试了微孔发泡和未发泡的PP和HDPE的缺口冲击强度。结果发现,微孔使试样芯部基体材料的应力状态改变,易于在冲击载荷下产生塑性变形或在脆断条件下裂纹尖端钝化阻止裂纹扩展,导致微孔对脆性、韧性聚合物冲击性能的影响机制不同。对于脆性聚合物,断裂过程主要是裂纹扩展,微孔起到了阻隔裂纹扩展的效果,使冲击性能提高;而对于韧性聚合物,断裂过程主要是塑变撕裂,微孔的引入减小了材料的有效承载面积,反而使冲击性能降低。