熱處理影響碳黑/聚乙烯復合材料導電性之探討

針對碳黑填充聚乙烯後合材料進行實驗的結果發現,適合的時效熱處理可使材料的電阻有效地降低至底值.經過輻射的材料若加熱至高于聚乙烯熔點的温度,并再進行時效熱處理,會使材料的電阻出現跳升的現象,而且電阻跳升的程度與材料中的碳黑種類有關.若于輻射之前實施材料的時效熱處理,這對電阻跳升的程度并無明顯的影響.     

玻纖復合材料制成矽灰石之研究

臺灣海洋大學材料工程研究所過去6年来至今,針對可燃與不可燃醫療廢弃物、石化産業有害廢弃物、模擬放射性廢弃物與可燃與各類不可燃廢弃物作一系列高温電漿熔融處理研究.此次研究處理對象爲不可燃廢弃物中的Fiber Reinforced Plastic(FRP)復合材料、刺綱.研究配比中添加了玻璃以改變化學成份,經高温電漿熔融后熔岩具有高硬度、硬度平均值,低濾出率與非晶結構.添加特殊成分調節劑於熔岩粉末中均匀混合與特殊熱處理后,産生乳白色矽灰石玻璃陶瓷材料.     

玻纖復合材料制成矽灰石之研究

臺灣海洋大學材料工程研究所通去6年來至今,針對可燃與不可燃醫療廢弃物、石化産業有害廢弃物、模擬放射性廢弃物與可燃與各類不可燃廢弃物作一系列高温電漿熔融處理研究.此次研究處理對象爲不可燃廢弃物中的Fiber Reinforced Plastic(FRP)後合材料、刺鋼.研究配比中添加了玻璃以改變化學成份,經高温電漿熔融后熔岩具有高硬度、硬度平均值,低濾出率與非晶結構.添加特殊成分調節劑於熔岩粉末中均匀混合與特殊熱處理后,産生乳白色矽灰石玻璃陶瓷材料.     

應變時效處理鐵鋁錳碳合金的相變態與超順磁微結構之研究

本研究計()之目的,系探討沃斯田鐵面心立方結構之鐵-9鋁-30 錳-1碳-0.5矽合金,兩種試樣時效熱處理后内部微析出物顯微結構與超順磁性質之關系,兩種試樣分别爲固溶油冷與固溶油冷鍛應變20%～50%,再同時於823K持温140天時效處理.本研究結果顯示:此種合金固溶油冷經冷鍛應變再時效析出處理,可以顯著地改善此種合金内部微結構磁性相析出物之導磁率與饱和磁化强度,其原因系歸因於沃斯田鐵相面心立方結構之鐵鋁錳碳合金,固溶處理,再經20%～50%之冷鍛加工應變(變形)后,則在{111}八面體原子最密集結晶面之<110>原子最密集向量上,會引生叠差與可動差排密度量之增加,進而在沃斯田鐵基地内部,增加叠差能與差排之相互作用,并促成差排核心鐵/錳-碳偶合(Fe/Mn-C couples)的碳原子重新取向,所以應變與時效析出處理,能提升此種材料内部差排和其相關溶質原子之擴散與物理化學反應,進而提升時效處理后,合金内部之微結構磁性相析出物在非磁性基地的時效析出效果,并改善時效處理后,試樣内部之微結構磁性相析出物之導磁率與饱和磁化强度.X-ray繞射實難與穿透式電子顯微鏡(TEM)研究證實:微結構磁性相析出物系源自於層狀κ-相的相變能反應所産生之産物,而微結構磁性相析出物(B2 D03)與κ-相之結晶方向關系爲[1￣12](B2 D03)∥[￣133]k;[￣300](B2 D03)∥[￣400](B2 D03)∥[011]κ,及微結構磁性相析出物α′-Mn與B2之結晶方向關系爲[001]α′-Mn∥[123]B2.     

應變時效處理鐵鋁錳碳合金的相變態與超順磁微結構之研究

本研究計書之目的,系探討沃斯田鐵面心立方結構之鐵-9鋁-30錳-1碳-0.5矽合金,雨種試様時效热處理后内部微析出物顯微結構與超順磁性質之關系,雨種試様分别爲固溶油冷與固溶油冷鍛應變20%～50%,再同時於823K持温140天時效處理.本研究結果顯示:此種合金固溶油冷經冷鍛應變再時效析出處理,可以顯著地改善此種合金内部微結構磁性相析出物之導磁率與館和磁化强度,其原因系歸因於沃斯田鐵相面心立方結構之鐵鋁錳碳合金,固溶處理,再經20%～50%之冷鍛加工應變(變形)后,則在{111}八面體原子最密集結晶面之〈1 10〉原子最密集向量上,會引生叠差與可動差排密度量之增加,進而在沃斯田鐵基地内部,增加叠差能與差排之相互作用,并促成差排核心鐵/錳-碳偶合(Fe/Mn-C coupks)的碳原子重新取向,所以應變與時效析出處理,能提升此種材料内部差排和其相關溶質原子之擴散與物理化學反應,進而提升時效處理后,合金内部之微結構磁性相析出物在非磁性基地的時效析出效果,并改善時效處理后,試様内部之微結構磁性相析出物之導磁率與館和磁化强度.X-ray繞射實驗與穿透式電子顯微鏡(TEM)研究證實:微結構磁性相析出物系源自於層状κ-相的相變能反應所産生之産物,而微結構磁性相析出物(B2 D03)與κ-相之結晶方向關系爲[1 12](B2 D03)∥[133]k;[300](B2 D03)∥[400](B2 D03)∥[011]k,及微結構磁性相析出物α'-Mn與B2之結晶方向關系爲[001]α'-Mn∥[123]B2.     

高强度鋼PH13-8Mo氫脆性之研究

以慢速率拉伸試驗來评估硫化應力腐蝕,對於時效PH13-8Mo不銹鋼,其缺口拉伸强度(NTS)以及拉伸破壞特征的影響,實驗并利用電化學渗透方法來測定不同顯微組織其氫擴散速率、氫通量以及視固溶量.實驗結果顯示:所有時效試片對於硫化應力腐蝕皆展現出高程度敏感性.氫渗透結果指出,H800、H900以及H1000時效試片具有極爲相近的氫渗特性,然而相對於其他試片,H1100試片却表現出較低的氫擴散率、氫通量以及較高的固溶量.當試片時效温度低於1000°F時,類同的氫渗性質導致不同試片具有相同程度的氫脆敏感性,而H1100試片顯現相對較低的氫脆性.當試片時效温度低於1000°F時,氫被捕集在基地中而呈現準劈裂破壞的特征.此外,在H1100試片中由於存在着晶界沃斯田鐵,氫趨向於沿着晶界擴散并被捕集,造成試片在應變過程中産生了些許沿晶破壞.     

高强度鋼PH13-8Mo氫脆性之研究

以慢速率拉伸試驗来評估硫化應力腐蝕,對於時效PH13-8Mo不銹鋼,其缺口拉伸强度(NTS)以及拉伸破壞特征的影響,實驗并利用電化學滲透方法来測定不同顯微組織其氫擴散速率、氫通量以及视固溶量.實驗結果顯示:所有時效試片對於硫化應力腐蝕皆展現出高程度敏感性.氫滲透結果指出,H800、H900以及H1000時效試片具有極爲相近的氫滲特性,然而相對於其他試片,H1100試片却表現出較低的氫擴散率、氫通量以及較高的固溶量.當試片時效温度低於1000°F時,類同的氫滲性質導致不同試片具有相同程度的氫脆敏感性,而H1100試片顯現相對較低的氫脆性.當試片時效温度低於1000°F時,氫被捕集在基地中而呈現準劈裂破壞的特征.此外,在H1100試片中由於存在着晶界沃斯田鐵,氫趨向於沿着晶界擴散并被捕集,造成試片在應變過程中産生了些許沿晶破壞.     

由Gibbsite不易獲得奈米級α氧化鋁粉末的原因

本文探讨何以長時間朱,以三水铝石(gibbsite,Al(OH)3)未能成功量産粒徑細于100nm之α-相氧化铝(α-Al2O3)粉末之原因.以三水铝石為原料經熱處理生産α-Al2O3粉末,此水合物會因熱處理而經歷γ-、κ-,而α-相氧化铝中間相之相燮.此過程為一假形相燮(pseudomorphic transformation),也即出现之三結晶相均将維持原料粉末三铝石之外形,因此必須先有＜100nm之三水铝石粉末才有可能産出奈米級α-Al2O3粉末.但因κ-至α-之相燮存在相燮臨界晶徑,＜100nm晶粒κ-Al2O3粉末難连成高比例α-相相燮發生,而長時間熱處理求取高比例相燮又将使粗粒(＞100nm)晶粒或多晶粒體(＞100nm)生成.因此顧然希望直接由三水铝石量産奈米級α-相氧化铝(α-Al2O3)粉末之可能性降低.     

噴覆成型鋁-鑭-鎳(Al89La6Ni5)奈米結構復合材料之制造與顯微組織演變研究

鋁-稀土元素-過渡元素三元非晶質合金可經熱處理獲得奈米結構高强度鋁合金(＞1GPa),但是鋁基非晶質材料由於臨界冷却速率高,不易形成瑰状非晶質,我們采用噴覆成型制程來直接制造大尺寸鋁-鑭-鎳奈米晶塊材,另外再制備同成分旋淬凝固薄帶作爲對照組,觀察奈米鋁粒子與界金屬化合物的成核成長與結晶過程熱焓的變化,以了解顯微組織的演變.噴覆成型鋁-鑭-鎳合金在霧化與飛行過程先在液相中形成Al11La3(Ni),由於凝固速率高,初生Al11La3(Ni)粒子尺寸縮小到接近μm1,過冷液滴在飛行過程和撞擊基板淬冷時均會形成非晶質,接著非晶質相在沉積體被加熱時分解成奈米鋁與Al3Ni粒子,最終組成初晶Al11La3(Ni)、Al3Ni與奈米鋁分散强化之鋁基奈米結構復合材料,其非晶質比例約36%.另一方面,旋淬凝固薄帶連續加熱到823K則分解出奈米鋁、Al3Ni、Al6Ni、Al11La3與少量界穩定三元Al4LaNi相.在瑰状噴覆成型中的Al11La3(Ni)初晶相上觀察到形變雙晶生成,但是旋淬凝固薄帶連續結晶過程則并未發現.     

氫氣對金屬材料之影響

氫氣對金屬材料之影響,一般都認爲是有害的,除負面作用外,本文也特别回顧幾種因氫溶入而屬有利的作用.氫氣溶解入金屬材料,會造成金屬材料的破壞,却也因形成氫化物,可制作具高氫密度之儲氫材料.鈦合金利用形成氫化物之熱氫制程(thermohydrogen provessing),會使晶粒細化而改善機械性質.本報告將從氫進入金屬之機理(mechanisms)、氫氣擴散及分布之測量技術來說明氫脆.     

碳点基紫外线吸收剂的合成及在聚乙烯/木粉复合材料中的应用

首先以壳聚糖、柠檬酸、辛醛为原料,通过水热法合成了壳聚糖衍生物基聚合物碳点,然后与2,4-二羟基二苯甲酮(UV-0)、多聚甲醛通过曼尼希反应合成了一类新型壳聚糖衍生物碳点基紫外线吸收剂(P(CS-g-OC-CA)Ds-g-UV-0).通过红外光谱、紫外吸收光谱、X射线衍射、热重分析对中间体和产物进行了结构表征与性能测试...     

Investigations on the fabrication and the characterization of glass/epoxy,carbon/epoxy and hybrid composites used in the reinforcement and the repair of aeronautic structures

This paper reports the fabrication and the characterization of glass/epoxy, carbon/epoxy and hybrid laminated composites used in the reinforcement and/or the repair of aeronautic structures. These composites were manufactured by the hand lay-up process. Their physical, thermal and mechanical behaviors are discussed in terms of moisture absorption, thermal stability, tensile strength, elastic modulus, flexural strength, flexural modulus and abrasive wear resistance. The impact of hygrothermal aging on the mechanical properties of each composite group has been also investigated.The main results indicated that after water immersion, all composites showed significant moisture absorption especially for glass/epoxy composite. Thermogravimetric analysis showed that the hybrid composite presented the best thermal stability behavior while the glass/epoxy composite the bad behavior. The mechanical properties of the carbon/epoxy composites, in the bulk material, were considerably higher than those of the glass/epoxy; the hybrid structure presented intermediate mechanical properties. The same trend was also observed in terms of wear properties. Finally, a deleterious effect on the strength of all composites due to hygrothermal exposure was established. However, carbon/epoxy composites seem to be less susceptible to aging damage after 90 days at 90 °C.     

Monitoring of the physical aging of radiation cross-linked conductive rubber blends containing clay nanofiller

Polymeric materials are widely used as insulation and jacketing materials in wire and cable. When such materials are used for long-term applications, they undergo thermal oxidation aging in the environment. It is necessary to develop an in situ and non-destructive condition monitoring (CM) method to follow the aging of cable materials. The main objective of this work was to investigate polymer composites as potential sensor materials for this purpose. Rubber/carbon black composites with a carbon black loading below the percolation threshold underwent accelerated thermal oxidation aging experiments. The results indicated that the substantial resistivity decreases of the composites could be directly related to the increases in volume fraction of the conductive carbon black, which was mainly caused by the mass loss of polymer matrix and sample shrinkage during the thermal oxidation aging process. Compared to existing CM method based on density change, the electrical resistivity is more explicit regarding its absolute changes throughout the thermal oxidation aging. The change in resistivity spanned over two orders of magnitude, whereas the composite density only increased 5%. The results offer strong evidence that resistivity measurements, which reflect property changes under thermal aging conditions, could represent a very useful and non-destructive CM approach as well as a more sensitive method than density CM approach.     

体积膨胀的稀释作用对聚合物基导电复合材料PTC效应的影响

聚合物基PTC复合材料中,导电填料的体积分数是一个绝缘体-导体的转换开关。理论分析表明,PTC转变区的电阻率突变与渗流曲线在临界体积分数附近的电阻率突变在导电机制上是同一的,聚合物基体体积膨胀的稀释作用对PTC效应有重要影响,在一定的温度范围内(小于PTC/NTC的转变温度),存在着定量的炭黑浓度稀释。      

Interfacially reinforced methylphenylsilicone resin composites by chemically grafting multiwall carbon nanotubes onto carbon fibers

Both silane and multiwall carbon nanotubes (CNTs) were grafted successfully onto carbon fibers (CFs) to enhance the interfacial strength of CFs reinforced methylphenylsilicone resin (MPSR) composites. The microstructure, interfacial properties, impact toughness and heat resistance of CFs before and after modification were investigated. Experimental results revealed that CNTs were grafted uniformly onto CFs using 3-aminopropyltriethoxysilane (APS) as the bridging agent. The wettability and surface energy of the obtained hybrid fiber (CF-APS-CNT) were increased obviously in comparison with those of the untreated-CF. The CF-APS-CNT composites showed simultaneously remarkable enhancement in interlaminar shear strength (ILSS) and impact toughness. Moreover, the interfacial reinforcing and toughening mechanisms were also discussed. In addition, Thermogravimetric analysis and thermal oxygen aging experiments indicated a remarkable improvement in the thermal stability and heat oxidation resistance of composites by the introduction of APS and CNTs. We believe the facile and effective method may provide a novel interface design strategy for developing multifunctional fibers.     

聚芳醚酮树脂非等温结晶动力学及其复合材料湿热老化性能EI北大核心CSCD

聚芳醚酮(poly(aryl ether ketone),PAEK)热塑性复合材料因其突出的韧性、耐老化性能、耐疲劳性能,以及成型加工低成本、高效率、可回收等一系列优势,得以替代部分传统热固性复合材料,并已在国外航空等高端工业领域取得成功应用。PAEK是一种半结晶高聚物,复合材料不同的成型工艺条件导致树脂基体聚集态结构的差异,对其力学性能、耐老化性能等均存在显著的影响。对国产PAEK树脂的结晶动力学进行了研究,通过控制成型降温条件,采用模压工艺制备了树脂结晶度不同的连续碳纤维增强复合材料,并对其进行了湿热老化处理,评价了老化处理前后复合材料的弯曲性能。结果表明:采用较大的降温速率能够提高树脂的结晶速率,但会降低树脂的结晶度。在随炉冷却、空气冷却和水冷却三种不同的降温条件下,制备的复合材料结晶度分别约为36.3%,29.7%,26.5%,结晶度的显著差别导致复合材料的弯曲强度随结晶度的降低而减小。经湿热老化处理240 h后的弯曲强度保留率分别为88.8%,86.7%,86.6%,较高的结晶度能够较好地抵抗水对复合材料界面的破坏,提升复合材料的耐湿热老化性能。     

热氧老化对碳纤维双马树脂基复合材料性能的影响

采用三点弯曲测试方法,研究热氧老化对碳纤维双马树脂基复合材料弯曲性能的影响,分析复合材料的失重行为以及不同老化时间下的弯曲性能、断口形貌、动态力学性能和红外谱图。结果表明:随着老化时间的增加,老化温度为100℃时的质量损失率逐渐趋于平稳,180℃时的质量损失率逐渐增加。老化温度为100℃时,只是物理老化,没有新物质的生成;而老化温度为180℃时,发生了化学老化,产生了热老化效应和氧化反应,引起了基体性能和界面性能的退化。热氧老化对复合材料弯曲强度的影响要大于对弯曲模量的影响。     

纳米粘土/炭黑双相填料对天然橡胶性能的影响

以有机纳米粘土替代部分炭黑,在材料内部引入形状各向异性的纳米片层,制备天然橡胶/炭黑/纳米粘土复合材料,研究了粘土含量对复合材料静态力学性能、动态力学性能、热稳定性、老化性及拉伸疲劳性能的影响。结果表明,以少量有机纳米粘土(2 phr～6 phr)替代部分炭黑可提高天然橡胶的硫化效率,增强复合材料的静态力学性能,降低动态损耗因子,提高复合材料的热稳定性、耐热空气老化性能及拉伸疲劳性能。与纯炭黑试样相比,复合材料拉伸强度最高提高91%,拉伸疲劳寿命提高31%,达55万次。     

CNTs/Mg-9Al复合材料微观组织、力学及导热性能EI北大核心

研究了CNTs的加入对Mg-9Al镁基复合材料时效行为的影响,探讨了时效处理过程中微观组织、力学性能及导热性能的演变规律。结果表明:添加的CNTs增大了基体合金中铝元素的固溶度,并在时效过程中限制晶界的迁移,在二者共同作用下,促进基体中连续β-Mg_(17)Al_(12)相的析出,且随着CNTs含量的增加,连续析出的比例增大;与基体呈共格关系的杆状连续析出相能够有效地阻碍位错运动,提高复合材料的力学性能,其中峰时效态0.4CNTs/Mg-9Al复合材料的屈服强度、抗拉强度、热扩散系数和热导率分别为275 MPa,369 MPa,34.5 mm^(2)/s和68.4 W/(m·K),相较于时效前Mg-9Al合金分别提升了17%,23%,43%和45%。