上浆剂对国产碳纤维/聚酰亚胺复合材料界面性能的影响

采用2种高温型上浆剂（溶液型和乳液型）对国产CCF300（表面已去浆）碳纤维进行上浆处理。通过扫描电子显微镜、X射线光电子能谱和接触角测试等手段,研究上浆剂对碳纤维表面性能的影响。通过对层间剪切强度（ILSS）的测试,研究上浆剂对碳纤维增强聚酰亚胺复合材料界面性能的影响。结果表明：2种上浆剂均能在碳纤维表面引入大量含氧官能团,增加碳纤维的表面能,并改善碳纤维与树脂间的浸润性;溶液型上浆剂使复合材料的ILSS提高了17%,乳液型上浆剂使复合材料的ILSS提高了12%,在高温下溶液型上浆剂表现出更好的耐热性能。     

界面层对近化学计量比碳化硅纤维增强碳化硅复合材料性能的影响

分别以国产近化学计量比SiC纤维和聚碳硅烷为纤维增强相和基体浸渍剂,采用聚合物先驱体浸渍裂解工艺,实现制备PyC界面层的SiC/SiC复合材料致密化。采用SEM对SiC纤维及SiC/SiC复合材料的形貌进行分析,采用三点弯曲法对材料力学性能进行测试。试验表明,国产近化学计量比SiC纤维具有高强高模的特点,界面层厚度是影响SiC/SiC复合材料的重要因素,在测试界面层厚度区间内,SiC/SiC复合材料力学性能随界面层厚度的增加先增长后降低。针对国产近化学计量比SiC纤维本征特性的聚合物先驱体浸渍裂解工艺,SiC/SiC复合材料较优异的界面层厚度为0.10μm-0.15μm。     

芳纶Ⅲ纤维及其复合材料制品研究进展

介绍了国产芳纶Ⅲ纤维的制作过程、力学性能和表面状态,复合材料性能采用NOL环、单向板及其复合材料容器进行试验。结果表明,芳纶Ⅲ纤维复合材料压力容器性能水平已达到国外同类纤维性能水平。芳纶Ⅲ纤维复合材料可以应用于高性能的航天产品,是我国目前可以开展工程应用的最高水平的国产纤维复合材料。     

碳纤维和芳纶纤维的蚀刻改性及其复合材料界面结合性能研究进展

纤维作为复合材料中的增强体,在实现应力传递、承担外部载荷等方面发挥了重要作用.通常纤维与树脂基体的结合性能极大地取决于纤维表面的微观形貌和化学性质,其界面结合的强度则决定了复合材料的综合性能和应用范围.为了最大提升纤维材料与树脂基体的界面结合能力,在应用前需对纤维材料进行有效的表面改性处理.其中,蚀刻法同时涉及了纤维表面的物理变化和化学变化,具有高效的表面改性能力,能显著地改变纤维表面的物理化学性质.综述了表面蚀刻这一改性思路分别在碳纤维和芳纶纤维中的实际应用,针对两种纤维各自的性质,提出了酸性溶液蚀刻、有机溶液蚀刻、电化学阳极氧化、等离子体处理、微波辐射、超声波蚀刻等常用蚀刻改性方法,对各方法的优缺点和应用进行了讨论.总结并对比了蚀刻介质、蚀刻工艺对纤维表面微观形貌、化学性质、力学性能以及复合材料界面结合性能等方面的影响.讨论了当前纤维材料与树脂基体界面结合的机理与界面表征方法的研究现状.此外,还对未来的发展方向和要求进行了展望,提出应该聚焦纤维表面腐蚀行为,优化传统改性方法,开发多种方法协同作用的改性新工艺.同时基于现有技术,发展更为先进的界面表征手段,进一步加深对纤维表面腐蚀行为与复合材料界面性能之间影响机制的理解.     

纤维增强金属基复合材料研究进展

由于金属基复合材料具有良好的综合性能,纤维或颗粒增强金属基复合材料制备技术仍是未来新材料的重要研究领域之一.本文归纳总结了常见纤维增强体的特点及其应用领域,纤维增强金属基复合材料制备方法,以及粉末冶金、真空热压烧结、挤压铸造、真空压力浸渗等制备工艺的优点和缺点.对纤维和基体的界面润湿性及表面改性对力学性能和耐磨性的影响...     

玻璃纤维表面的聚甲基丙烯酸甲酯接技

1 引言 复合材料是由基体树脂和增强剂构成的多相材料,基体和增强剂的界面结合状态对复合材料的性能有重要影响,复合材料界面是复合材料科学中一个十分活跃的研究领域。 对热固性树脂基复合材料已发展了比较成熟的玻璃纤维表面处理技术,如用硅烷偶联剂处理玻纤,使玻纤和基体树脂通过偶联剂实现化学键结合,复合材料性能显著提高。     

纤维预热温度对2.5D-C_f/Al复合材料致密度和强度的影响

以石墨纤维2.5D织物为增强体,ZL301铝合金为基体,采用真空气压浸渗法制备了碳纤维体积分数为42%的2.5D-C_f/ZL301复合材料,研究了纤维预热温度对复合材料致密度和力学性能的影响。结果表明,随着纤维预热温度的升高,2.5D-C_f/Al复合材料的致密度呈现先增加后减少的趋势;而复合材料室温抗拉强度随纤维预热温度提高而持续下降,这是因界面反应加剧而导致的界面结合过强而导致的复合材料力学性能恶化。     

谈复合材料及其发展和关注的热点(下)

3.树脂基复合材料采用的增强材料 树脂基复合材料采用的增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等.     

SiC纤维表面去碳处理对PIP-SiCf/SiC复合材料力学性能以及界面影响

采用强度测试、SEM、HRTEM等分析测试手段对纤维表面去碳前后SiC纤维强度、复合材料力学性能、纤维表面形貌、复合材料断口形貌以及复合材料界面特征进行分析表征.结果表明,去碳处理后,纤维表面的固有缺陷暴露出来,纤维强度下降约15%,但由其制备的复合材料强度下降只有原纤维制备复合材料的1/6;复合材料断口非常平整,纤维...     

增强纤维对连续纤维增强铝基复合材料界面和力学性能的影响

选用M40J碳纤维、KD-Ⅱ型碳化硅纤维和Nextel610型氧化铝纤维为增强体材料,采用真空压力浸渗法制备纤维单向排布,基体合金为ZL301的连续纤维增强铝基复合材料,研究增强纤维对复合材料致密度、界面及力学性能的影响。结果表明:增强纤维对复合材料的致密度有着明显影响,C_f/Al复合材料的致密度最大,达到99.9%,密度最小,仅为2.248g/cm~3,且其纤维排布均匀,组织缺陷最少;不同增强纤维与基体会发生不同程度的界面反应,最后表现为不同的纤维损伤程度,界面层厚度和界面相的大小,Al_2O_3f/Al复合材料未发现明显界面层,SiC_f/Al复合材料和C_f/Al复合材料的界面层厚度分别为275.3 nm和327.4 nm,界面上都发现有短棒状的Al_4C_3相;SiC_f/Al,C_f/Al和Al_2O_3f/Al复合材料的拉伸强度分别为780.3 MPa,670.2 MPa和587 MPa,组织缺陷、纤维损伤和界面结合强度是影响复合材料强度的主要因素。     

施镀条件和热处理对铝合金 Ni-P-SiO2 复合镀层微观结构及显微硬度的影响

目的提高Ni-P镀层的硬度。方法在化学镀Ni-P过程中添加SiO2微粒,形成Ni-P-SiO2复合镀层,研究施镀温度、微粒添加量和镀后热处理温度对复合镀层微观结构及硬度的影响。结果复合镀层含非晶结构Ni和SiO2相。随施镀温度的升高及SiO2微粒添加量的增加,镀层表面变得均匀、致密且硬度升高,显微硬度最高达355HV;当施镀温度超过80℃,微粒添加量超过10 g/L时,镀层表面均匀性变差,硬度下降。经热处理后,镀层向晶态转变,热处理温度达到300℃时开始析出Ni3P相,镀层的显微硬度随热处理温度的升高而升高。结论当施镀温度为80℃、微粒添加量为10 g/L时,所得复合镀层的性能较为优异,热处理可进一步提高复合镀层的硬度。     

Processing technique and fiber orientation angle affecting the mechanical properties of E-glass fiber reinforced wood/PVC composites

In this work, E-glass fibers (GF) with different fiber forms, loadings and orientation angles were introduced into wood/poly(vinyl chloride) (WPVC) composites. The GF reinforced WPVC composites were manufactured either by compression molding or by twin-screw extrusion process, and the mechanical properties of the composites from these two processes were then compared. The experimental results suggested that the compression process was more effective for the production of GF reinforced WPVC composites than the twin-screw extrusion process. The specific density of the GF/WPVC composite by the compression technique was greater. The orientation angle of glass fiber was found to have a more pronounced effect on the impact properties of the GF/WPVC composites. The maximum mechanical properties of the GF/WPVC composites could be obtained by using the compression molding technique to manufacture the composite products with fiber orientation angle of 0°.     

The effect of partially carbonized fibers on the mechanical properties of carbon/carbon composites

The carbon/carbon (C/C) composite with satisfactory mechanical properties were obtained through introduction of partially carbonized fibers as a precursor. Applying this procedure the production cost of C/C composites may be significantly reduced. Stabilized PAN fibers were partially carbonized at temperatures ranging from 400 to 1000 °C and reinforced with phenolic resin, resole type. Cured composite were carbonized up to 1000 °C in an inert atmosphere. Monofilament tensile test strength, Young's modulus and tensile strength of partially carbonized fibers were determined. Mechanical properties of carbon/carbon composites (flexural strength and flexural modulus) determined by using three-point bending test. The effect of partially carbonized fibers on the mechanical properties of C/C composites was examined by scanning electron microscope (SEM) through analysis of the fracture surface. The C/C composite reinforced with partially carbonized fibers at 600 °C showed quite satisfactory flexural strength. This confirms assumptions that through co-carbonization of partially carbonized fibers and resin C/C composite with suitable mechanical properties could be obtained.     

莫来石纤维对氧化铝陶瓷性能的影响

选用莫来石纤维为增强体,通过添加适量的烧结助剂,制备莫来石纤维增强氧化铝陶瓷基复合材料,探讨了不同烧结温度和不同纤维含量对复合材料性能的影响规律.结果表明:莫来石纤维增强氧化铝陶瓷基复合材料的相对密度、弯曲强度和断裂韧性随烧结温度和纤维含量的增加先增大后减小,当烧结温度为1450 ℃、纤维含量为15%时,复合材料的弯曲强度、断裂韧性最高,复合材料弯曲强度和断裂韧性分别达到502.36 MPa和3.48 MPa·m~(1/2),比基体材料分别提高63.8%和54.7%;相对密度达到98.41%.纤维的拔出和脱粘消耗了大量的能量,是莫来石纤维增强氧化铝陶瓷复合材料力学性能提高的主要原因.     

FeCrAl纤维对FeCrAl(f)/HA复合材料显微结构及力学性能的影响(英文)

采用热压工艺制备FeCrAl纤维增强的FeCrAl(f)/HA生物复合材料,通过金相显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)以及能谱(EDS)等测试手段对试样的微观结构及成分进行观察和表征。采用三点抗弯法测定FeCrAl(f)/HA复合材料试样的力学性能。研究结果表明:复合材料的性能随FeCrAl纤维加入得到提高,并随着纤维含量(0～11%,体积分数)的增加逐渐明显下降。HA基体和FeCrAl纤维界面结合紧密,互相咬合较深,并在两相上出现了一定程度的互扩散。FeCrAl(f)/HA生物复合材料的最优化参数如下:纤维直径22μm,长度1-2mm、体积分数7%左右。     

Effect of applied pressure on mechanical properties of squeeze cast mg matrix composites

The present study aims at investigating the correlation of microstructure and fracture properties of two AZ91 Mg matrix composites fabricated by squeeze casting technique with a variation of the applied pressure. The composites were reinforced with Kaowool alumino-silicate short fibers and Saffil alumina short fibers, respectively. Microstructural observation, fractographic observation, andin situ fracture tests were conducted on these composites to identify the microfracture process. From thein situ fracture observation of the Kaowool reinforced composites, microcracks were initiated at the short fiber/matrix interfaces for the composite processed with the lower applied pressure, whereas microcracks were initiated easily at short fibers already cracked during squeeze casting at the very low stress intensity level for the composite processed with the higher applied pressure. Thus in this case. the effect of the applied pressure on mechanical properties could be explained using a competing mechanism; the detrimental effect of fiber breakage might override the beneficial effect of the grain refinement and the densification as the applied pressure was increased. On the other hand, for the composites reinforced with Saffil short fibers, microcracks were initiated mainly at the fiber/matrix interfaces at the considerably high stress intensity factor level while the degradation of fibers was hardly observed even in the case of the highest applied pressure. This finding indicated that the higher applied pressure yielded the better mechanical properties on the basis of the reinforcing effect of Saffil short fibers having excellent resistance to cracking.     

载荷下碳纤维复合材料电阻变化研究进展

碳纤维复合材料中具有良好导电性能的碳纤维相互接触形成了导电网络,在外部载荷作用下会发生分层损伤、纤维断裂等损伤或破坏,从而引起导电网络发生变化,改变导电性能,导致电阻发生变化。阐述了国内外在碳纤维复合材料常见导电理论和计算模型相关方面的研究结果,及载荷下碳纤维复合材料电阻变化的研究情况等,指出碳纤维复合材料电阻变化研究存在的不足,并提出了碳纤维复合材料电阻变化研究的趋势。     

基于纤维增强复合材料的超声振动辅助加工技术综述

纤维增强复合材料是一类使用范围不断扩大的具有优良机械性能的工程复合材料,但由于其具有各向异性及增强体纤维稳定的理化性能,使得传统金属加工方法很难对纤维增强复合材料进行高质量的加工,特别是对于以芳纶纤维等断裂伸长率较高的纤维为增强体的复合材料,存在较为严重的撕裂、毛刺和分层等加工缺陷。超声振动辅助加工是一种将超声振动附加在机械加工过程中的加工方式。超声振动的加入可使刀具与工件周期性接触,减小切削阻力,降低切削温度,可在一定程度上提高纤维增强复合材料加工的表面质量,减少加工缺陷。在介绍超声振动辅助技术的分类、系统组成和加工机理,及纤维复合材料表面质量、材料去除、加工机理和加工缺陷的基础上,从套料制孔、螺旋铣孔和轮廓铣削三类常见加工工艺方面,论述了针对纤维复合材料的超声振动辅助切削技术的国内外研究进展。基于纤维复合材料超声振动辅助切削技术的发展状况,从基础理论研究、材料表面改性和新加工工艺探索、超声振动加工系统的开发完善等方面,总结了现有研究和应用中的成果及普遍存在的问题,同时对未来研究的发展趋势做出了展望。     

PBO纤维表面改性处理的研究进展

聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维因其比强度高、比模量高、耐热性好、阻燃性好以及优异的介电性能,现已在安全防护、建筑汽车等领域得到广泛应用。由于PBO纤维表面光滑、化学惰性,导致其与基体树脂界面结合差,进一步影响复合材料的整体性能,这大大限制了PBO纤维优异综合性能的发挥,所以对PBO纤维表面进行改性处理显得尤为重要。介绍了近年来国内外针对PBO纤维不同表面改性方法及对应复合材料性能改善程度的研究进展,从PBO纤维改性方法的分类入手,阐述了各种方法的基本原理。通过对这些处理方法的比较,阐述了国内PBO纤维表面改性的研究进展,指出了国内外在PBO纤维表面改性处理上的差距,为未来的发展方向提供了参考。PBO纤维表面改性方法包括化学刻蚀法、等离子体处理、表面涂层法、化学接枝法、紫外刻蚀法、上浆剂处理等。各种改性技术各有利弊,在选择改性方法时,理应考虑达到工艺快捷有效、经济环保和无损纤维性能等指标。未来,在PBO纤维表面改性的处理方法领域,将逐步向绿色环保的上浆剂处理方向发展。