Ti/Al2O3复合材料制备及其力学性能

利用放电等离子烧结(SPS)制备了性能优异的40%(体积分数)Ti/Al2O3复合材料,其弯曲强度、断裂韧性、显微硬度和相对密度分别为897.29MPa、17.38MPa·m1/2、17.13GPa和99.24%.SEM和HREM对复合材料的微观结构分析发现,晶粒细化、位错环强化等是材料强度提高的主要原因;裂纹的偏转和桥联是材料韧性提高的关键所在.     

马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物和6K碳纤维混合填充对聚酰胺66性能的影响研究

以6K碳纤维作为主要增强材料,加入相容剂马来酸酐接枝乙烯辛烯共聚物(POE-g-MAH)制备聚酰胺66增强增韧复合材料,对复合材料的摩擦学性能和力学性能进行了表征。通过对比相容剂加入前后材料的摩擦系数、磨损体积以及摩擦界面温度来研究POE-g-MAH的加入对复合材料摩擦学性能的影响;另一方面,POE-g-MAH的加入改善了复合材料的力学性能(对比15%碳纤维情况下):未添加时材料的拉伸强度为47.88MPa,缺口冲击强度为7.47kJ/m2。添加后材料拉伸强度为94.80MPa,其缺口冲击强度可达到9.56kJ/m2。其拉伸强度提高了98%,缺口冲击强度提高了28%。     

ZrC/Cr2AlC复合材料的微观结构及力学性能研究

Cr₂AlC是MAX相家族中具有代表性的三元层状碳化物, 它兼具金属和陶瓷的特性, 有导电、耐腐蚀、抗氧化等优异性能。为进一步提高Cr₂AlC的综合性能, 本研究以ZrC为增强相, 利用热压烧结技术制备了ZrC/Cr₂AlC复合材料, 探讨了增强相含量(10vol%~20vol%)对材料力学性能的影响。结果表明: 10vol% ZrC/Cr₂AlC复合材料的弯曲强度和硬度分别为715 MPa和7 GPa。相比Cr₂AlC材料的强度(398 MPa)和硬度(3.4 GPa), 复合材料的强度和硬度提高幅度分别为80%和106%。采用扫描电子显微镜对材料的微观结构进行了分析, 阐明了复合材料具有较高性能的原因。本研究为拓宽Cr₂AlC材料的应用领域奠定了基础。     

聚钛碳硅烷先驱体转化法制备3DCf/Si-Ti-C-O复合材料研究

以一种新型先驱体,聚钛碳硅烷(PTC)为原料制备了3D Cf/Si-Ti-C-O材料,考察了其力学性能和抗氧化、抗热震性能.结果表明,PTC在1200℃时裂解的陶瓷产率达到63.37%,材料的弯曲强度和断裂韧性分别达到485.3MPa和19.95MPa·m1/2.在1300℃马弗炉中氧化10min后,材料的弯曲强度为306.2MPa,强度保留率为63.06%.1300℃五次热震试验后的弯曲强度为408.9MPa,强度保留率为85.13%.表明3D Cf/Si-T-C-O材料具有较好的力学性能和抗氧化、抗热震性能,PTC是一种优异的适合制备陶瓷基复合材料的先驱体.     

反应烧结法制备 SiC(w)/SiC 光学结构件复合材料

本文研究目的是制备一种与RB-SiC反射镜镜坯材料力学、热学性能匹配的高断裂韧性的镜框等光学构件材料(SiC(w)/SiC)。利用反应烧结法制备了SiC晶须增强SiC陶瓷复合材料(SiC(w)/SiCCMC)。测试了SiC(w)/SiC复合材料的主要力学性能和热学性能。结果表明,采用反应烧结法制备的SiC(w)/SiC复合材料具有良好的综合性能,其弯曲强度为243MPa;裂韧性值(KIC)从4.49MPa.m1/2提高到6.43MPa.m1/2,提高了43.2%;其热导率(125.3W/m·K)与RB-SiC陶瓷(119.3W/m·K)的热导率接近。初步探讨认为,SiC晶须的拔出、桥连现像和新生纳米SiC颗粒的存在是SiC(w)/SiC复合材料的主要增韧机理。     

浸渗法制备双连续TiB2/(Cu,Ni)复合材料的组织和性能

用高温粉末烧结结合自发浸渗法制备高TiB2含量(体积含量约为86%)的双连续TiB2/(Cu,Ni)复合材料,研究了不同陶瓷体积含量多孔材料对TiB2/(Cu,Ni)复合材料微观组织和力学性能的影响.采用XRD和SEM分析了复合材料的相组成和微观结构,用三点弯曲试验测试了复合材料的弯曲强度和断裂韧性.结果表明:经过预制坯高温烧结后自发熔渗金属是制备致密的双连续TiB2/(Cu,Ni)复合材料的有效方法,复合材料的致密度和力学性能得到显著提高;当TiB2陶瓷体积含量为81.6%以及浸渗温度为1500℃条件下,TiB2/(Cu,Ni)复合材料的弯曲强度和断裂韧性分别达到640.5 MPa和9.37 MPa·m1/2,相对密度为98.4%.     

先驱体转化法制备2D Cf/SiC-Cu复合材料及其性能

针对固体火箭发动机喉衬的使用工况,提出在Cf/SiC体系中引入Cu,通过Cu发汗降低材料表面温度以提高材料的抗烧蚀性能.采用先驱体转化法制备了铜体积分数分别为2.18%、4.86%和6.53%的新型复合材料,同时考察了其力学性能和烧蚀性能.结果表明,随着铜含量的增加复合材料试样的弯曲强度逐渐下降,分别为261.07 MPa、203.61 MPa、164.91 MPa;试样的断裂韧性也逐渐下降,分别为13.4 MPa·m1/2、12.5 MPa·m1/2、11.8 MPa·m1/2.三种复合材料试样在氧乙炔焰烧蚀30 s后,试样结构均保持完整,弯曲强度分别下降到121.16MPa、140.23 MPa、122.87 MPa,质量烧蚀率分别为0.036g/s、0.050g/s、0.064g/s.与其他喉衬材料相比,2D Cf/SiC-Cu材料密度低、力学性能和抗烧蚀性能好,具有良好的应用前景.     

超支化聚酯对大麻纤维/天然橡胶复合材料性能的影响

采用超支化聚酯多元醇(Boltorn~(TM) P500)改善大麻纤维/天然橡胶(HF/NR)复合材料的界面结合,提高复合材料的力学性能。研究了P500对HF/NR复合材料力学性能的影响,并对P500在复合材料中的作用机制进行了探究。通过碱(NaOH)处理增加HF表面羟基(-OH)含量,进一步说明P500与HF之间的作用机制。力学性能测试结果表明,加入P500后HF/NR复合材料的力学性能提高明显。复合材料的拉伸强度从20.2 MPa提高至21.58 MPa,100%定伸应力从1.83 MPa增加至2.67 MPa,同时材料的断裂伸长率和撕裂强度也有不同程度的提高。扫描电镜、动态力学性能及橡胶加工分析发现,加入P500后复合材料中HF与NR之间的结合更加紧密。     

酸化改性碳纳米管增韧双马树脂复合材料的研究

使用混酸对碳纳米管表面进行酸化改性,研究了酸化改性碳纳米管(MWCNTs-COOH)在丙酮中的分散稳定性。采用长时超声的方法将MWCNTs-COOH分散在双马树脂(BMI)体系中,制备了烯丙基双酚A改性双马树脂/酸化改性碳纳米管复合材料(BMI-DBA/MWCNTs-COOH)。通过场发射扫描电镜(FE-SEM)观察MWCNTsCOOH在复合材料中的分散性,研究了复合材料的机械性能、热机械性能和耐热性能。结果表明:与BMI相比,当加入0.2%(质量分数)MWCNTs-COOH时,复合材料的拉伸强度从61.9MPa提高到87.6MPa,提高了42%;弯曲强度从77.6MPa提高到102.9MPa,提高了33%;抗冲击强度从4.84kJ/cm~2提高到7.04kJ/cm~2,提高了约1.5倍。MWCNTs-COOH的引入可有效改善碳纳米管与树脂基体间的界面作用力,显著提高复合材料的模量和玻璃化转变温度(T_g);与BMI相比,加入MWCNTs-COOH的复合材料在N_2氛围下800℃的残炭率提高了约8%。     

碳纳米管-ZrB2-SiC陶瓷基复合材料的制备与性能研究

研究了用热压烧结方法制备的不同碳纳米管(CNTs)含量的ZrB₂-SiC- xwt% CNTs (x=0、1.0、2.5、4.0) 复合材料的工艺条件、力学性能和微观结构. 用TEM观察了试样的微观结构, 用SEM观察了试样断口形貌和裂纹扩展情况, 并对其强韧化机制进行了分析. 研究表明, 碳纳米管主要分布沉积在ZrB2颗粒内部, 形成内晶型结构, 在CNTs含量为2.5%时, 相对密度、维氏硬度和弯曲强度分别为99.6%、21.7GPa和542MPa, 断裂韧性达到6.10MPa·m^1/2. 碳纳米管加入后材料致密性提高、晶粒细化,所形成的内晶型结构是材料强度和韧性得以提高的原因.