复合材料及其在煤矿中的应用前景

1990年6月中旬,“第一届欧州东西方材料与加工会议”在赫尔辛基举行,有38个国家和地区的730多名代表与会,除东西欧国家外,还有来自美国、日本和中国的代表。会议上对复合材料给予了足够重视。 复合材料已逐渐地代替了传统材料,在航天、航空、造船、建筑、汽车,化工、矿业、电子以及其它一些工业部门得到了日益广泛的应用。可以预言,21世纪复合材料将全面进入工业部门和我们的日常生活中,人类将跨入复合材料的时代。 根据目前发展的状况,复合材料主要可分为结构复合材料和功能复合材料。煤矿中应用的主要是结构复合材料,其分类有:①按基体材料有:金属基复合材料,树脂基复合材料,陶瓷基复合材料,橡胶基复合材料,碳/碳基复合材料,水泥基复合材料;②按增强材料形状分为:颗粒增强复合材料,纤维增强复合材料;③按纤维长短分:连续纤维增强复合材料,非连续纤维增强复合材料;④按应用情况是:工程复合材料,先进复合材料,混杂复合材料:⑤按复合形式有:层合结构复合材料和缠绕式结构复合材料。     

基体共混改性对树脂基摩阻材料摩擦磨损性能的影响

研究了树脂基摩阻材料的基体共氓改性对树脂基摩阻材料／喷射沉积铝基复合材料摩擦副在干摩擦状态下摩擦磨损性能的影响，着重探讨了腰果壳油改性酚醛树脂与丁腈橡胶（NBR）的比例对摩擦蓟的影响，在此基础上制备出了用于1：1台架制动试验的树脂基闸片。结果表明：对于铝基复合材料，树脂基摩阻材料腰果壳油改性酚醛树脂与丁腈橡胶的最佳比例为1：1，同时，1：1台架试验结果表明所制备的树脂基摩阻材料可以很好地适用于铝基复合材料制动盘，满足200km／h高速列车的制动要求。     

注射泵装置在RTM注射机中的应用

RTM注射机是一种树脂基复合材料注射成型设备。为了保证树脂传递模塑成型时的生产效率和产品质量,以及特种树脂成型制品的双组分要求,研发了一种液压驱动的注射泵装置,工业应用结果表明,该装置具有注射效率高、调速性能好、树脂混合比例范围宽等特点,能提高树脂传递模塑成型过程中的安全性和可靠性。     

减摩组元对树脂基闸片摩擦磨损性能的影响

研究了在树脂基摩擦材料中添加固体润滑剂石墨、二硫化钼、焦炭粉,以适当调整其摩擦系数,并改善摩擦磨损性能.结果表明:树脂基摩擦材料中添加石墨可有效降低摩擦系数,大幅度提高复合材料及其摩擦副的耐磨性.树脂基摩擦材料中的二硫化钼在摩擦过程中,发生氧化转变为MoO3,失去了层状结构,因而不能使摩擦系数降低.焦炭粉的加入,也可降低树脂基摩擦材料的摩擦系数.     

氯醋树脂/聚氨酯复合材料的合成及其应用

试验研究了以羟基化的氯乙烯-醋酸乙烯酯树脂为改性剂,与聚氨酯预聚体反应合成聚氨酯基氯醋树脂/聚氨酯复合材料。研究结果表明:羟基化的氯醋树脂与聚氨酯复合产生良好的协同作用,使该复合材料具有良好的电绝缘性。该复合材料可用于煤矿井下电线电缆的现场安全快速包覆、运输带的安全快速修复。     

煤炭固体废弃物煤矸石在复合材料制备中的应用

综述了煤炭固体废弃物煤矸石在复合材料制备加工中的应用,主要从金属基体复合材料、无机非金属基体复合材料、聚合物基复合材料等制备工艺及性能特点进行了阐述,着重介绍了煤矸石在非金属基复合材料制备加工中的应用,并对煤矸石在复合材料制备中的应用进行了展望.     

碳纤维树脂基复合材料铣削加工技术

树脂基复合材料属于典型的难加工材料。对碳纤维复合材料铣削加工技术进行了分析研究,给出了刀具材料,刀具几何参数,切削选择用量等。     

氧化铝粉体及混杂纤维改性树脂基复合材料的摩擦磨损性能

通过在液态酚醛树脂溶液中引入不同粒径的CuO-TiO2低温烧结氧化铝陶瓷粉体、陶瓷-芳纶-金属混杂纤维以及硅烷偶联剂,探讨了陶瓷粉体、混杂纤维以及偶联剂等对树脂基复合材料摩擦因数与磨损率的影响规律。结果发现,粗大氧化铝陶瓷颗粒的引入,有助于提高树脂基复合材料的摩擦因数并降低其磨损率;将Ti/Cu摩尔比为4.0的低温烧结氧化铝粉体引入到酚醛树脂中,可获得摩擦因数0.54、磨损率0.22×10-7cm3/N·m的良好摩擦性能;适量硅烷偶联剂的添加能有效提高摩擦因数并降低磨损率,过量的陶瓷粉体与混杂纤维虽然可以提高摩擦因数,但因造成树脂相对含量的减少而使得复合材料的整体结合力变小,从而恶化了复合材料的耐磨损性能。     

酚醛和丁腈橡胶配比对铝基复合材料用树脂基摩擦材料性能的影响

以铸造SiCp增强铝基复合材料为对偶,采用MM-1000摩擦磨损试验机研究了树脂基中酚醛树脂和丁腈橡胶3种不同配比对摩擦材料性能的影响。结果表明,基体酚醛树脂与丁腈橡胶的配比为6∶14、制动压力为0.36 MPa时,树脂基摩擦材料平均摩擦因数在0.3左右,制动压力为0.5 MPa时,平均摩擦因数在0.27左右,且摩擦扭矩曲线比较平稳,摩擦材料磨损量小,磨擦表面磨屑少,具有较好的耐磨性,其综合性能较好。     

聚合物基复合材料分层损伤缺陷的研究现状及展望

聚合物基复合材料因具有比强度高、比模量高，疲劳性能好、耐腐蚀等优点，在航空航天等领域中有广泛的应用。然而，聚合物基复合材料存在分层失效现象，对其结构强度及刚度有显著影响，从而给轻量化设计和实际工程应用带来严峻的挑战。从数值模拟及实验表征的角度总结了聚合物基复合材料分层损伤研究现状，系统论述了粘聚力单元技术和扩展有限元技术在分层裂纹扩展方面的应用研究进展，介绍了有限元模拟及原位声发射技术等主要研究方法，指出通过声发射信号参数的处理能够实现聚合物基复合材料分层损伤模态的预测与识别，展望了聚合物基复合材料分层损伤缺陷机器学习研究前景。     

有机海泡石/环氧树脂复合材料的研究

以环氧树脂为基体,酚醛胺(T31)为固化剂,有机改性后的海泡石为增强剂,制备了有机海泡石/环氧树脂复合材料.通过X射线衍射(XRD)分析、傅里叶变换红外(FTIR)分析、热重分析(TG)、拉伸试验研究了复合材料的结构、力学性能、耐热性能.结果表明,环氧树脂可插层进入有机海泡石中；随着有机海泡石加入量的增加,环氧树脂的力学性能和耐热性能逐渐增强,有机海泡石含量为1％时,其拉伸剪切强度比纯环氧树脂提高了69.5％；有机海泡石含量为2％时,热分解温度提高了31℃.     

金刚石碎岩工具胎体材料添加稀土元素的试验研究

对胎体材料中添加稀土元素问题进行了试验研究。对添加稀土和未加稀土的胎体性能进行测试，结果表明，添加稀土比未加稀土的胎体材料的抗弯强度、硬度和冲击韧性均有所提高，其中抗弯强度提高了10%～62%，冲击韧性提高了5%。胎体中添加稀土对提高胎体和金刚石碎岩工具的技术经济指标具有重要作用，并且为在胎体材料中实现以Fe代Co创造了有利条件。     

基体炭结构对炭/炭复合材料的界面结合强度的影响

借助金相、透射电镜技术比较了4种典型的炭，炭复合材料的微观结构。采用单纤维顶出法测定了炭，炭复合材料中的炭纤维，基体炭界面强度，研究了基体炭结构对界面强度的影响。结果表明：基体炭的结构和类型影响炭纤维，基体炭间的界面强度，粗糙层热解炭与炭纤维间的界面强度比光滑层热解炭的高，而树脂炭和沥青炭由于与炭纤维问存在化学键合，因而界面强度较高。     

炭／炭复合材料可石墨化性能的研究

采用XRD法测量和表征石墨化度，以数种结构组成各异的二维或准二维现役航空刹车用炭／炭复合材料为对象，研究了石墨化度随石墨化处理温度的变化规律，推算出了材料的最终石墨化处理温度，并从材料的结构组成方面对其可石墨化性能特征进行了分析、比较。结果表明：在石墨化度－石墨化处理温度关系曲线上，按温度划分，存在着两个明显不同的区段；近似于直线的快速升高段（AB段）和高温时近似于水平线的缓慢升高段（CD段）。当基体中含有沥青或树脂浸渍炭时，材料的最终石墨化处理温度大多处于AB段，温度为2000－2200℃之间；当基本全部为CVD炭时，材料的最终石墨化处理温度大多处于CD段，温度可能超过2800℃。本所研究的复合材料中的CVD炭的结构皆为RL结构。     

真空实型铸造钢基复合材料的制备与性能研究

利用真空实型铸渗工艺铸造出表面耐磨损,而芯部塑韧性好的钢基复合材料,用扫描电镜和金相显微镜对材料进行组织分析,并在14.5的分离式霍普金森压杆上对复合材料的耐磨层材料和基体材料进行了动态压缩力学性能实验,测定了耐磨层材料和基体材料在应变率为300/s的应力-应变曲线。     

TiB2颗粒增强铝合金复合材料研究

本文用熔铸法制地ＴｉＢ２颗粒增强铝合金复合材料。     

高硅氧纤维布增强磷酸铬铝复合材料的性能研究

以磷酸铬铝( PCA)为胶粘剂,氧化锌为固化剂,Al2O3、Cr2O3、SiO2、SiC为填料制备基体材料,以高硅氧纤维布为增强材料,通过热压成型制备磷酸铬铝复合材料.考察了不同填料的加入对复合材料力学性能、介电性能和吸潮率的影响,A12O3填料的加入量及Al2O3填料粒径对复合材料力学性能的影响.结果表明:以Al2O3为填料时,复合材料的力学性能和介电性能最佳,吸潮率最小；当Al2O3填料的加入量为35％时,复合材料的力学性能最好,其拉伸强度为89.1 MPa,弯曲强度为125.1MPa;加入填料的粒度越小,复合材料的力学性能相对越好.     

铜基复合材料中增强相结构设计与性能研究进展

铜基复合材料以其优异的电学、耐磨和力学等性能受到了许多学者的重视。近年来,陶瓷颗粒、碳纳米相等因其结构特性和物理性能、力学性能的优异性,已成为铜基复合材料常用的增强相之一。本文概述了不同增强相（Al2O3、CNTs、MAX）增强铜基复合材料的制备方法和综合性能方面的研究进展;阐述了增强相在铜基体中的分散性以及增强相与基体之间的界面结合对铜基复合材料综合性能的影响及强化机制,旨在阐明通过增强相的结构设计实现综合性能良好的铜基复合材料的设计思路。     

多功能炸药车在吊斗铲—抛掷爆破工艺中的应用

抛掷爆破对炸药产品及性能的苛刻要求,必然需要与其相配套的工艺及设备的支持,多功能炸药车的使用就是为了满足抛掷爆破对炸药多品种、高质量、高效率的要求。介绍了从澳瑞凯引进目前国内较为先进的多功能炸药车的组成、技术亮点及其应用。     

微/纳米双尺度混杂颗粒增强铝基复合材料的制备工艺

采用粉末真空热压烧结机,将微米尺度的SiC颗粒、Al-Si合金基体粉末与反应剂CuO粉末混合后加热到一定温度,使CuO与Al发生原位反应,生成纳米尺度的Al2O3颗粒,然后冷却、热压,制得(微米SiC+纳米Al2O3)/Al-Si双尺度混杂颗粒增强铝基复合材料,并对复合材料进行热处理强化。研究了不同的原位反应加热温度、热压温度、热压压力对复合材料组织、硬度及磨损性能的影响。结果表明,采用微米SiC及纳米Al2O3混杂颗粒强化、热压强化、热处理强化等强化后制备的铝基复合材料具有较高的硬度及耐磨性。原位反应加热温度为620℃、热压温度510℃、热压压力3MPa时,复合材料试样组织细小致密,硬度及耐磨性最好,复合材料的磨损机制主要为磨粒磨损。