纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能研究

采用模压工艺制备了连续纤维增强聚丙烯复合材料与短纤维增强聚丙烯复合材料的层合材料,测试了含不同连续纤维层比例的层合材料力学性能,分析了其失效机理。结果表明,连续纤维层可以显著提高层合材料的强度,层合材料的强度随连续纤维层的增加而提高。连续纤维层与短纤维层的界面在拉伸测试中保持完好,可以有效传递应力,20%连续纤维层的层合材料拉伸失效以撕裂为主。层合材料在弯曲过程中尽管部分连续纤维断裂,但连续纤维层有效抑制了材料截面的穿透性裂纹扩展,阻止了材料的宏观断裂。连续纤维层与短纤维层的强度差异导致层合材料在冲击过程中扭转,层间界面在扭转剪切作用下分层失效。     

壳聚糖纤维/磷酸钙骨水泥复合材料人工骨的力学性能

提出采用壳聚糖纤维为增强体来改善磷酸钙骨水泥的力学性能,并模仿天然骨的结构制造具有同心圆结构的壳聚糖纤维/骨水泥复合材料人工骨.利用快速成形技术制造精密树脂模具,在模具的支持下制备两种规格的人工骨(φ20 mm×20 mm和(10 mm×20 mm),分别进行人工骨初始强度试验和体内强度试验.试验表明,由于纤维的存在,复合材料人工骨的初始强度为11～26 MPa,明显高于磷酸钙骨水泥4～10 MPa的强度;同时在犬股骨髁缺损修复的过程中,随着壳聚糖纤维的消失而逐渐形成的多孔结构和孔隙并没有降低复合材料人工骨的力学性能,而是通过形成的多孔结构促进骨长入来维持人工骨的强度,使得人工骨多孔结构与强度的矛盾关系得到缓解.     

复合材料垂尾盒段力学性能研究

目前复合材料垂尾已在多种型号飞机上使用,为保证设计优化和结构安全,复合材料垂尾盒段力学特性的研究十分必要.文中进行了垂尾盒段的弯扭试验,用MSC.PATRAN/NASTRAN建立了复合材料垂尾盒段的有限元模型并进行了计算.通过计算结果和试验结果的对比验证了模型的正确性.试验和模拟得出复合材料盒段力学性能.复合材料盒段加筋蒙皮受力情况十分复杂,蒙皮应变沿厚度线性分布,各层应力不是连续分布的,但是在层内却是连续分布的.加筋的存在增加了该处蒙皮的刚度,相同铺层角度的复合材料铺层沿着加筋条方向的应变分布情况相似,而且应变水平相近等.     

碳纤维/玻璃纤维/石墨协同改性PTFE复合材料力学性能

通过机械混合、冷压和烧结成型制备了碳纤维、玻璃纤维和石墨填充协同改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料。对比分析了不同样品的拉伸、冲击和压缩等力学性能。结果表明:玻纤和碳纤维使复合材料冲击强度下降;玻纤使复合材料拉伸强度下降,碳纤维则使复合材料拉伸强度稍有增强;玻纤和碳纤维均使复合材料压缩强度增加,但碳纤维的增强效果更为明显;石墨、玻纤和碳纤维协同增强PTFE复合材料的拉伸强度较高,弹性模量较大,断裂伸长率较高,抗压缩性能明显提高,且材料拉伸时呈塑性断裂,是综合力学性能较好的高性能润滑密封材料。     

催化FBCVI制备碳纳米纤维增强碳/碳复合材料的组织与力学性能研究

采用薄膜沸腾气相沉积(film-boiling chemical vapor infiltration,FBCVI)工艺,制备原位碳纳米纤维增强碳/碳复合材料(carbon nanofibers-reinforced carbon/carbon composites,CNFs-C/C))。研究了致密化过程中CNFs的生长情况和催化剂的引入对材料组织结构和力学性能的影响。研究表明,致密化前期,原位生长CNFs困难;随着沉积时间延长,CNFs大量增多并被碳基体包覆,CNFs主要为碳纳米线(carbon nanowires,CNWs)。CNFs-C/C的碳基体结构为粗糙层(RL),且存在大量的生长锥。相比于未加催化剂的试样,CNFs-C/C的弯曲强度和模量分别提高了30.9%和39.1%,断裂模式为假塑性断裂。     

SiC/W层状复合材料力学性能及显微结构分析

以ＳｉＣ陶瓷片为基体层,金属Ｗ为夹层,热压烧结制成ＳｉＣ／Ｗ层状复合材料。Ｘ射线衍射分析显示：夹层中的Ｗ与ＳｉＣ反应生成了Ｗ５Ｓｉ３和ＷＣ,无金属Ｗ存在,断面扫描电镜分析表明：（１）夹层由颗粒状晶体（Ｗ５Ｓｉ３）和片状晶体（ＷＣ）组成,片状晶片重叠为二级层状结构。（２）基体层（ＳｉＣ层）的断裂方式为裂纹沿晶断裂,夹层的断裂方式有两种：一是裂纹沿颗粒状晶体的晶界的沿晶断裂,二是裂纹管过片状晶体的穿晶断裂,断口还观察到片状晶片的拨出。材料力学性能呈现的规律为：夹层厚度在１０－５０μｍ内,随夹层厚度的增加,断裂韧性增加,抗弯强度下降。     

碳纤维复合材料力学性能试样的加工研究

为提高碳纤维复合材料力学性能试样的加工质量和效率,降低加工成本,采用磨削加工工艺,并研发了相关装备。分析了所采用的磨削加工工艺原理,介绍了加工装备的结构,并给出了工艺路线、加工工具及加工参数。通过加工试验确认,与铣削加工相比,磨削加工碳纤维复合材料力学性能试样在加工精度、表面质量等方面均具有优势,一次性投入降低90%,刀具成本降低2/3。可见,磨削加工是一种经济高效的加工工艺,适用于碳纤维复合材料力学性能试样加工。     

不同体积分数纳米Al2O3颗粒增强铝基复合材料的力学性能探究

复合材料高强度和高塑性不可兼得的难题限制了其广泛的运用,因此如何制备高强度和高塑性的复合材料是使其具有更广泛运用的关键.采用高能球磨和真空热压烧结技术制备不同体积分数纳米Al2 O3颗粒增强铝基复合材料.采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对复合材料的微观结构进行分析,通过准静态压缩测试复合材料的...     

复合材料层合板力学性能试验研究

使用DDL300微机控制电子万能试验机,研究了复合材料层合板力学性能试验方法,得到了某无人直升机旋翼桨叶层合板试件的拉伸、压缩和纵横剪切参数。这种复合材料层合板力学性能试验、数据处理方法和试验步骤可以为其它复合材料层合板的力学性能试验提供借鉴。     

短切碳纤维含量对WC-TaC复合陶瓷刀具材料微观组织及力学性能的影响

采用真空热压烧结技术,以Ni为粘结相,短切碳纤维(C_(sf))为增强相,在1550℃下制备了不同C_(sf)含量的WC-Ta C-C_(sf)复合陶瓷刀具材料。研究了C_(sf)含量对WC-Ta C-C_(sf)复合陶瓷刀具材料微观组织和力学性能的影响,结果表明:复合材料中加入一定含量的C_(sf)可以显著细化晶粒。随着C_(sf)含量的增加,硬度逐渐减小,抗弯强度和断裂韧度先增大后减小,当C_(sf)含量为1.5wt%时,材料的综合力学性能最好,硬度、抗弯强度和断裂韧度值分别为12.79+0.28GPa、1072.71+22MPa和14.45+0.2MPa·m~(1/2)。     

机械合金化FeS/Cu复合材料的摩擦磨损性能

以FeS和CuSn8Ni1粉末为原料,利用机械合金化技术和粉末冶金技术制备了FeS/Cu复合材料,探讨了不同载荷情况下所制备的FeS/Cu复合材料的摩擦学性能及润滑膜与转移膜特征。结果表明：机械合金化提高了FeS与铜合金基体界面结合性能,进而提高了材料减摩耐磨性能;当载荷较小时,摩擦副表面接触不稳定,复合转移膜不连续,摩擦因数波动大;载荷较大时,复合转移膜易破损,材料的减摩耐磨性能变差;当载荷为150 N时,载荷适宜,材料表面软化,复合转移膜更加完整,摩擦因数较小。     

短切碳纤维C_(sf)含量对TiC基复合陶瓷刀具材料微观组织及力学性能的影响

金属烧结剂选择Ni和Co,增强相选择短切碳纤维C_(sf),采用真空热压烧结技术,在1500°C下制备了短切碳纤维C_(sf)含量不同的TiC基复合陶瓷刀具材料。研究了C_(sf)的含量对TiC基复合陶瓷刀具材料微观组织和力学性能的影响,结果表明:加入C_(sf)后,复合陶瓷刀具材料断裂方式为穿晶断裂和沿晶断裂方式并存,在C_(sf)含量增加的过程中,TiC基复合陶瓷刀具材料的硬度逐步下降,抗弯强度和断裂韧度先变大后减小;当增加到2wt%C_(sf)时,获得了最佳的力学性能,硬度为14.32±0.16GPa,断裂韧度为8.70±0.15MPa·m~(1/2),抗弯强度为695.63±15.01MPa。     

碳纤维含量对TiB_2-TiN基复合陶瓷组织和性能的影响

在1700℃的高温下利用真空热压烧结技术,制备C_(sf)含量不同的TiB_2-TiN新型复合陶瓷刀具材料。研究了不同含量C_(sf)下的TiB_2-TiN新型复合陶瓷刀具材料微观组织和力学性能,结果表明:添加少量C_(sf)对TiB_2-TiN复合陶瓷有增强作用,然而当C_(sf)含量增加到一定量后,材料微观组织中的缺陷增多,抗弯强度、断裂韧度均呈现减小趋势,但是硬度却随着C_(sf)含量的增加一直减小;当C_(sf)含量为1.5wt%时,力学性能良好、微观组织的缺陷少,此时的抗弯强度为738±21MPa,断裂韧度为12.07±0.3MPa·m~(1/2),硬度为19±0.6GPa。     

纳米晶材料的力学性能与研究进展

纳米晶材料的强度远高于同成分的普通材料,而塑性却低于同成分的普通材料;纳米晶材料可在更低的温度、更高的应变速率下发生超塑性变形。最近的研究表明,纳米晶材料的本征性能有可能被其制备和后续处理过程的不完善所掩盖,因此仍需深入研究。综述了纳米晶材料的力学性能、变形机制的新进展,并探讨了发展趋势。     

PVC／ABS复合材料的力学性能研究

应用冲击试验机、材料试验机和其它一些相关仪器对PVC／ABS复合材料的力学性能进行了测试和研究,结果表明,该复合材料的性能是组分的函数,ABS的加入改善了其力学性能。随着ABS含量的增加,复合材料PVC／AnS的冲击强度和断裂仲长率明显提高,而拉伸强度和拉伸模量几乎随ABS含量的增加而单调地下降。     

SPVC/ABS复合材料的力学性能分析

采用冲击试验机和材料试验机等设备研究了ABS含量对软聚氯乙烯（SPVC）/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）复合材料力学性能的影响。结果表明,随着体系中ABS含量的增加,其断裂伸长率单调上升,拉伸强度、弹性模量单调下降;当ABS含量为70份时,缺口冲击强度出现极大值。     

玻璃纤维层合板拉—拉疲劳特性研究

为研究高频率下玻璃纤维增强环氧树脂层合板的疲劳性能,在室温条件下进行静态拉伸试验和疲劳试验;通过观察断口形貌对玻璃纤维增强环氧树脂层合板断裂原因及机理进行研究;利用ABAQUS和nCode分析软件对层合板进行疲劳寿命数值模拟,并与试验结果作对比。结果表明:试样的拉伸性能和疲劳寿命曲线(S—N曲线)有两个主要分区:高周疲劳区和亚疲劳区,拉伸和疲劳断口形貌非常相似,断口平整且表现出典型的脆性断裂特征;试样疲劳循环次数随着平均应力的增大而减小;物理试验数值低于数值模拟结果,但两者变化趋势一致,这与数值模拟时分析模型和加载过程的理想化有关。研究结果可为复合材料疲劳寿命分析和工程测试提供参考依据。     

纳米材料的力学性能

综述了纳米晶体材料和纳米碳管材料的力学性能研究的最新进展。有实验数据表明，纳米晶体材料的强度与其晶粒尺寸大小的关系并不遵循Hall—Petch方程。相对于常规晶体材料，纳米材料的超塑性发生在更低的温度和更高的应变速率下。理论计算和实验数据表明：纳米碳管是一种具有高刚性、高强度、高韧性和低密度的材料。纳米晶体材料和纳米碳管的异常的力学性能已经有了一些应用实例。     

纤维含量对纤维增强复合材料影响的研究

用粉末治金法制备了钢纤维增强的Sn-Cu-Fe-WC基复合材料,研究了纤维含量对复合材料密度、抗拉强度、单位体积吸收能量值、断裂伸长率、弹性模量和硬度的影响。结果表明:随着纤维含量的增加,复合材料的其塑韧性略有降低,弹性模量基本保持不变。抗拉强度和硬度却随着纤维含量的增加而增大,在纤维含量的15%时抗拉强度达到最大值,随后抗拉强度和硬度又逐渐减小。可见:纤维含量太低不能充分发挥纤维在复合材料中增强效果,反而成为多余夹杂甚至成为缺陷源。但含量过高工艺上又不易实现,最佳的纤维含量应该为15%。