碳纳米管/聚乳酸复合材料的制备与性能

用熔融共混的方法制备了碳纳米管(CNTs)/聚乳酸(PLA)复合材料,观察了其球晶形貌和断面形貌,并研究了不同配比的CNTs/PLA复合材料的结晶性能和水解性能。结果表明:CNTs可以作为异相成核剂提高PLA的结晶速率和结晶度,CNTs质量分数为1%时,复合材料的结晶度达到44.9%,CNTs能够在基体中均匀分散;CNTs质量分数小于1%时,断面呈中间层破形貌;随CNTs含量增多,复合材料的球晶直径变大;CNTs能降低PLA的水解速率。     

不同填料氟橡胶复合材料高温性能研究

为提高氟橡胶(FKM)高温性能,在FKM中分别加入相同质量分数的聚四氟乙烯(PTFE)、气相二氧化硅(SiO2)、纳米氧化锌(Nano-ZnO),采用机械共混法制备3种FKM复合材料;研究常温和160℃高温下3种填料对FKM复合材料力学性能的影响,结合三维形貌和扫描电镜微观形貌,分析FKM复合材料的摩擦磨损机制。结果表明:PTFE填料降低了FKM材料的力学性能,但可提高其高温摩擦性能;Nano-ZnO填料可提高FKM材料常温力学性能,但对高温力学及摩擦性能没有明显改善;Silica填料可显著改善FKM材料常温与高温条件下的抗磨减摩、抗拉伸撕裂等特性;160℃试验条件下,Silica填料可使FKM材料的拉伸强度提高31%,撕裂强度提高142%,摩擦因数降低52%,磨损量减少36.4%;在FKM中添加Silica可提高基体强度,高温摩擦时形成熔融层,使复合材料具有优异的耐磨性能。     

包覆镍CNTs/AM60复合材料铸态显微组织与力学性能

采用机械搅拌铸造法制备了包覆镍碳纳米管(CNTs)/AM60复合材料,研究了包覆镍CNTs加入量对铸态复合材料力学性能的影响规律,并用扫描电子显微镜观察了复合材料的拉伸断口形貌以及显微组织。结果表明:复合材料显微组织为等轴晶,包覆镍的CNTs主要分布在-αMg共晶相内和晶界处,不仅起到细化晶粒的作用,而且还起到搭接晶粒和强化晶界的作用;复合材料的力学性能随CNTs加入量的增多呈现先增大后减小的趋势,当其质量分数为1%时,抗拉强度、显微硬度、伸长率同时达到最大,比AM60镁合金分别提高了46.23%,41.82%,74.52%,弹性模量在其质量分数为1.2%时达到最大。     

Ca对原位自生Mg2Si/ZM5复合材料组织与性能的影响

通过真空感应炉中氩气保护,在ZM5熔体中加入Si获得原位反应自生Mg2Si/ZM5复合材料.采用OM、ESEM、拉伸试验等探讨了Ca对该材料的组织与性能的影响规律.结果表明Ca的加入改变了Mg2Si/ZM5复合材料中Mg2Si相的形貌,使其从不规则的汉字状变成较细小的多角形,从而改善了材料的力学性能;当加入0.05wt%Ca时,复合材料的室温力学性能最好,屈服强度提高了10.4%,伸长率提高了52.4%;200□高温下,当含Ca 0.05wt%～0.10wt%时屈服强度和伸长率最好,分别提高了30.1%和92.3%.     

复合铸造法制备纳米碳管增强镁基复合材料的研究

采用复合铸造的方法制备了碳纳米管(CNTs)增强镁基复合材料；对其力学性能进行了测试，并对显微组织进行了观察和分析。用透射电镜(TEM)和能谱(EDS)方法对CNTs涂覆层的界面结构和成分进行分析，探讨了CNTS对镁基复合材料的增强机理及作用机制。试验结果表明：加入CNTs后，复合材料的抗拉强度比基体最高可提高150％以上，延伸率最高可提高30％以上，平均弹性模量可增加近80％，硬度可升高6HB；采用化学镀镍方法可在CNTs表面获得均匀的涂覆层，改善CNTs与基体的润湿和结合状况，提高CNTs对镁基材料的增强效果。CNTs对镁基材料具有较好的增强效果，能明显细化晶粒组织．促使复合材料的位错密度增加，大幅度提高复合材料的抗拉强度、延伸率、硬度和平均弹性模量。但在本文试验条件下，CNTs的加入量不能太高，否则，因CNTS难以分散而使复合材料的性能大幅下降。     

Al2O3和C短纤维混杂增强铝基复合材料高温耐磨性能的研究

利用预制体挤压浸渗法制备了Al2O3+C /ZL109短纤维混杂金属基复合材料,并探讨了该混杂复合材料的高温(≤400℃)摩擦磨损性能.结果表明在试验温度范围内,混杂复合材料的磨损率低于基体合金及单一增强的复合材料.12%Al2O3+ 4%C /ZL109混杂复合材料从轻微磨损到急剧磨损的临界转变温度比基体合金提高了一倍.当环境温度低于临界转变温度时,混杂复合材料的摩擦因数随着Al2O3体积分数的升高而不断增大,而磨损率在12%时取得最低值.在此阶段,基体及复合材料的磨损机制主要为犁沟磨损和轻微的粘着磨损,而随着试验温度的进一步升高并超过临界温度时,主要磨损机制转变为严重的粘着磨损.     

不同填料增强Ekonol/PTFE复合材料力学性能和摩擦学性能的研究

研究了不同的无机填料对Ekonol/PrFE复合材料的力学性能和摩擦学性能的影响,用扫描电子显微镜观察了复合材料磨损后的表面形貌,并探讨了其磨损机制.结果表明:无机填料的加入改善了Ekonol/PTFE复合材料的力学性能和抗磨损性能.添加石墨与MoS2的Ekonol/PrFE复合材料的力学性能最好,当石墨与MoS2的质量分数为5%和3%时.复合材料的力学性能达到最佳值,拉伸强度提高了34%,弯曲强度提高了62%,弯曲模量提高了75%;添加石墨的Ekonol/PTFE复合材料的抗磨损性能最好,磨损体积最大减少了42%,且受外界条件变化的影响较小.SEM分析表明:在低速低载荷下,复合材料主要以粘着磨损为主;在高速高载荷下,主要以磨粒磨损为主.     

分散剂对FSP制备IMC/Al复合材料组织与拉伸性能的影响

采用搅拌摩擦加工(FSP)技术制备了金属间化合物增强铝基(IMC/Al)复合材料,通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和拉伸试验机等研究了分散剂SiC和CNTs对复合材料组织的均匀性、增强相含量与尺寸及拉伸强度的影响。结果表明:通过FSP制备IMC/Al复合材料时出现镍粉团聚现象,团聚体的形状主要为类条形和类椭圆形;分散剂的添加对镍粉的团聚起到抑制作用,改善了复合材料复合区组织的均匀性,其中CNTs抑制镍粉团聚的效果优于SiC的;分散剂的添加促进了铝和镍原位反应的进行,使得复合材料中增强相Al3Ni的数量增多;分散剂的添加提高了复合材料的力学性能,添加CNTs制备复合材料的最大抗拉强度为171MPa,比未添加分散剂制备复合材料的提高了15.5%。     

原位自生TiC与TiB增强钛基复合材料的组织和力学性能

通过真空自耗熔炼、锻造、退火等工艺制备得到不同含量原位自生Ti C、Ti B,以及Ti C+Ti B(体积比1∶1)钛基复合材料,研究了其显微组织、室温和高温(300℃)拉伸性能以及室温压缩性能,并分析了室温拉伸时Ti C和Ti B强化作用之间的耦合关系。结果表明:复合材料的基体组织为变形α组织,Ti C呈细小等轴状和略微粗大椭球状,Ti B呈短纤维状;当增强体总体积分数相同时,Ti C+Ti B的强化效果高于Ti C或Ti B的,且随着增强体体积分数的提高而增强,但复合材料的塑性明显下降;复合材料室温拉伸断裂方式主要是增强体的承载断裂,而高温拉伸时的断裂方式包括增强体的承载断裂和部分Ti B短纤维与基体的脱黏;室温拉伸时,Ti C与Ti B的强化作用与细晶强化作用间满足耦合系数1.5的叠加关系。     

碳纳米管对天然橡胶复合材料高频动态性能的影响

以0.5份(每100质量份天然橡胶中添加的质量份)碳纳米管(CNTs)替换基础配方中不同份数(0,2,4,6,8)炭黑制备天然橡胶复合材料,研究了碳纳米管对天然橡胶复合材料静态力学性能和高频动态性能的影响。结果表明：随着CNTs替换炭黑份数的增加,复合材料的硬度降低,拉伸强度先升后降再升,断裂伸长率先降再增,100%定伸应力先增后降;用0.5份替换2份炭黑后的复合材料的综合静态力学性能最佳,此时拉伸强度和100%定伸应力均最大,分别比未用CNTs替换炭黑的复合材料提升13.52%和8.47%。随着CNTs替换炭黑份数的增加,复合材料动刚度均方根呈先减后增的趋势,替换2份炭黑后的复合材料动刚度均方根最小,比未用CNTs替换炭黑复合材料的动刚度均方根降低了12.94%,此时复合材料具有最好的高频动态性能,拉伸强度和定伸应力与高频动态性能正相关,断裂伸长率和硬度与高频动态性能的相关度不显著。