微米级单丝纤维的力学性能测试装置研究

分析了现有测试单丝纤维拉伸力学性能装置的优缺点,研究设计出一种具有结构简单、易于操作、无需提前制样、拉伸纤维长度可调、非手工定位和夹持,工作效率高等优点的测试单丝纤维的拉伸装置.对单丝纤维的力学性能测试装置原理论述后,装置根据单丝纤维尺寸及性能特点,采用导轨和推子组合结构实现单丝纤维在拉伸之前的定位,通过圆环形电磁铁提供夹头与T形滑块间的吸力,控制电磁铁线圈中电流的大小,调节夹头与滑块之间的夹持力,获得所需单丝纤维的有效夹持力,实现单丝纤维夹持.在此基础上,对测试装置中单丝纤维的定位、夹持、拉伸、测量部分进行了结构设计.     

钢表面梯度结构耐腐蚀铝涂层的制备及研究

为了控制和改善耐腐蚀铝涂层的组成和形貌,首先采用磁控溅射法在Q235钢表面制备铝涂层,然后通过热浸镀法在其表面制备具有一定厚度的耐腐蚀铝涂层。利用扫描电子显微镜及其附带的能谱仪对涂层结构、厚度以及组成进行表征,并通过划痕实验、全浸泡实验对涂层的结合强度、耐腐蚀性能进行研究。结果表明:磁控溅射复合热浸镀法制备的涂层较为致密。利用热浸镀法和磁控溅射复合热浸镀法制备的铝涂层结构均由外层Al层和内层Fe-Al合金层构成,Al层厚度分别为(45.75±6.41)μm和(44.84±3.17)μm,Fe-Al合金层的厚度分别为(150.37±4.95)μm和(138.08±6.05)μm。热浸镀铝涂层与磁控溅射复合热浸镀铝涂层的结合力分别为163.90N和160.25N。热浸镀铝Q235钢、磁控溅射复合热浸镀铝Q235钢的腐蚀失重率约为未涂覆试样的1/12～1/6,后者的腐蚀凹坑更加均匀。     

碳纤维表面处理及熔盐电镀Al涂层的研究

通过对碳纤维(CF)进行混合酸处理后,采用AlCl3-NaCl-KCl三元无机熔盐体系在CF表面电镀获得Al涂层。对处理后CF的形貌及性能进行表征,并研究了不同的电镀工艺对涂层厚度、形貌、结构及性能的影响。结果表明,经过混合酸处理后CF表面粗糙度及比表面积增大,润湿性得到改善,处理后CF的拉伸性能呈小幅上升。电镀工艺参数对于涂层的厚度及形貌影响显著。随着电镀时间的增加,涂层厚度增加;当电流密度改变时,Al涂层形貌结构变化明显;电镀时间为3 h、电流密度为35 mA/cm2时,得到的涂层均匀致密。     

热压烧结莫来石纤维增强羟基磷灰石性能研究

通过水热合成法制备了均匀分散的莫来石纤维(MF)-羟基磷灰石(HA)复合粉体,进而利用热压烧结制备了MF增强HA复合材料(MF/HA)。研究了MF的添加及不同烧结工艺对复合材料微观形貌,组织结构及生物、力学性能的影响。结果表明:在高温烧结过程中,MF的添加使得复合材料中有了新相的产生并出现了微晶化现象。当烧结时间为120 min时,在1250℃下烧结的MF/HA复合材料压缩强度和压缩模量分别达到131.04±3.25 MPa和0.350±0.023 GPa。体外模拟体液实验表明,MF/HA复合材料具有良好的生物活性。     

编织碳纤维表面胶原/HA涂层的研究

采用两种不同的方法在编织碳纤维表面制备了胶原与羟基磷灰石(HA)复合涂层.研究了不同制备方法对涂层的影响,并对复合涂层的物相,元素组成,官能团以及生物活性进行了表征与测试.研究结果表明,利用电沉积法复合浸渍提拉法可以在编织碳纤维表面制备均匀致密的胶原/HA复合涂层.模拟体液浸泡实验表明,编织碳纤维表面所制备的胶原/HA复合涂层,具有优异的生物活性.本研究为以编织碳纤维为支架的人工气管生物材料的研究奠定了理论基础.     

海洋环境下钢材表面镀铝工艺的研究进展

钢材作为基础性结构材料被广泛应用于海洋工程领域,随着国家对海洋开发的支持力度不断加大,对应用于此环境下的钢材的需求也不断增加。但是,暴露于苛刻海洋环境下的钢材极易与周围的含氯、硫等介质发生反应而受到严重腐蚀,同时,潮汐、日照、溶解氧、微生物以及深海压力和热液带来的高温等环境条件也会加速钢材的腐蚀,严重影响海洋工程设施的服役安全、寿命以及可靠性。 因此,对钢材进行表面处理提高其耐腐蚀性能成为研究热点,其中涂层制备技术是最常用的腐蚀控制方法。铝及铝合金在腐蚀环境及高温氧化环境下表面可以形成一层致密的氧化膜,是一种常用的耐腐蚀涂层材料,通过不同工艺在钢材表面制备的铝涂层已达到了长效的防腐蚀效果。 目前,制备铝涂层的工艺主要有热浸镀法、电镀法、包埋渗铝法及热喷涂法等。热浸镀铝工艺因操作简单、成本低廉而被广泛应用于海洋平台、海洋码头、桥梁等海洋基础设施。电镀铝工艺制备的涂层厚度、组织、形貌可控,可以实现在微小零件上的精准沉积。新型绿色环保的离子液体体系的开发,在提高电镀效率和涂层质量的同时降低了对环境的污染。粉末包埋渗铝制备的涂层具有极高的抗高温氧化性能,被广泛应用于海洋油气开采工程。低温包埋渗铝工艺可避免传统渗铝工艺高温导致的钢材力学性能下降。此外,浆料渗铝以及气相渗铝等工艺的开发拓宽了渗铝工艺的应用领域。热喷涂工艺在海洋环境下应用最为广泛,所制备的铝涂层具有极高的耐腐蚀性能,其中火焰喷涂、电弧喷涂、冷喷涂等工艺能够实现新型防腐蚀铝涂层的设计与制备。 本文针对海洋环境下应用的钢材,详细介绍了在其表面镀铝工艺的研究进展,包括热浸镀、电镀、包埋渗铝和热喷涂等,并对不同镀铝工艺在海洋环境下的应用及发展方向做了展望。