EVA/Al_2O_3纳米复合材料的结构与性能

以纳米A l2O3为增强材料,制备了EVA/A l2O3纳米复合材料,并采用FESEM、FT-NIR、SEM等测试手段表征纳米A l2O3微粒在EVA基体中的分散性与结构,研究了纳米A l2O3的质量分数对纳米复合材料力学性能的影响。结果表明:A l2O3微粒以20 nm左右的粒径分散于EVA基体中,并与EVA形成化学键合结构,复合材料的断裂机理发生变化。填充质量分数为0.5%的纳米A l2O3微粒时,拉伸强度提高13.0%;当加入的纳米A l2O3的质量分数为1%时,断裂伸长率可提高13.3%。     

纳米TiO2/EVA共混复合材料的制备及其性能

采用熔融共混方法,以直接分散、一步法、二步法3种不同工艺制备出乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)/纳米TiO2复合材料,并探讨了制备工艺与力学性能之间的关系。利用FESEM与FT-IR测试手段表征纳米TiO2微粒在EVA中的分散性及结构。结果表明:将EVA、纳米TiO2和乙烯基三乙氧基硅烷同时进行复合(一步法),可使后两者达到协同增韧EVA的作用,有利于纳米粒子在基体中的分散;一步法工艺最佳,具有补强作用的TiO2微粒在EVA基体中的分散粒径小于100 nm,且当纳米TiO2颗粒的质量分数为1%时,对EVA的改性效果最佳。此外,FT-IR测试表明,纳米TiO2与乙烯基三乙氧基硅烷、EVA之间形成了新的键合结构。     

Al2O3/(W, Ti)C纳米复合陶瓷材料的力学性能与强韧化机理

采用纳米和亚微米级的α-Al2O3,以及微米级的(W,Ti)C粉体为原料,制备了Al2O3/(W,Ti)C纳米复合陶瓷材料.在基体Al2O3含有体积分数为11%的纳米Al2O3时复合材料的抗弯强度和断裂韧性达到最优,其抗弯强度、断裂韧性和硬度分别为840 MPa,6.55 MPa·m1/2和20.1 GPa.TEM实验表明,纳米颗粒的加入明显抑止了基体晶粒的长大,形成了典型的骨架结构,材料的断裂方式为沿晶断裂和穿晶断裂的混合.内晶型和晶间型第二相颗粒产生的残余应力场、断裂模式的改变和晶粒细化强化促进了复合材料抗弯强度和断裂韧性的提高.     

掺杂纳米Al2O3的石墨/Cu基复合材料性能研究

利用均相沉淀法制备了含石墨粉的纳米Al2O3，采用模压成型法制备了含有纳米Al2O3的铜质石墨复合材料，并研究了此复合材料的性能与纳米Al2O3质量分数的关系．根据实验结果分析了实验现象的原因，并由此得出：当纳米Al2O3的质量分数为4％时，其铜质石墨复合材料性能最佳。     

纳米Ni_3Al/Al_2O_3复合陶瓷的制备及性能

利用氢电弧等离子体法制备了纳米Ni3Al金属间化合物,并以此为弥散相,以氧化铝为基体,采用热压烧结工艺在1 450℃下制得纳米Ni3Al/Al2O3复合陶瓷,并研究其力学性能和微观结构。结果表明:加入纳米Ni3Al的复合陶瓷断裂韧性比纯氧化铝陶瓷有了明显提高,当加入质量分数5%纳米Ni3Al时,断裂韧性最高达12.1 MPa.m1/2。利用扫描电子显微镜观察试样的断口形貌,分析陶瓷的微观结构发现:随着纳米Ni3Al含量的增加,片状晶数量逐渐降低,说明纳米Ni3Al质量分数的加入抑制了片晶的生长。     

物探气动冲旋钻头牙齿纳米复合材料试验研究

针对目前物探气动冲击钻头在工作的过程中,遇到牙齿容易出现磨损和断裂失效的问题.应用纳米复合材料的相关理论和制备技术开展了Al2O3/WC- Co纳米/微米复合材料的系列试验研究,采用纳米改性技术,在硬质合金中掺杂纳米Al2O3制备出Al2O3/WC- Co纳米/微米复合材料,并测试其性能,进行组织结构分析和耐磨性、耐冲击性能等试验研究,结果表明:加入3%的纳米Al2O3并添加适量的抑制剂和稀土元素能明显改善Al2O3/WC- Co纳米/微米复合材料的组织结构,晶粒明显得到细化;耐磨性和耐冲击性能得到很大提高,较硬质合金YG8提高了7～10倍;为大幅度提高钻头破岩效率,延长钻头使用寿命提供了可能性,能较好地满足石油物探冲旋钻井的需要.     

纳米Al2O3改性变压器绝缘纸性能的研究

为了研究纳米 Al2O3改性绝缘纸的绝缘性能,实验室制备了含不同质量分数的纳米 Al2O3绝缘纸手抄片,并对真空浸油后的绝缘纸性能进行了测试。结果表明在一定的质量分数内纳米 Al2O3改性后的绝缘纸的工频击穿场强得到较大的提高,在质量分数为1%时,工频击穿场强提高了12.75%,绝缘纸的抗张强度增加了14.13%;在1%的添加量内绝缘纸的介电常数、介电损耗都随纳米 Al2O3含量的增加而减小。     

空气冲旋钻头牙齿失效分析与新材料实验研究

针对目前空气冲旋钻头钻进中牙齿频繁断裂、脱落以及磨损严重,导致破岩效率低、使用寿命短等问题,采用纳米改型技术,在硬质合金中掺杂纳米Al2O3制备出Al2O3/WC-Co纳米/微米复合材料,对其性能、组织结构进行分析,对其耐磨性、耐冲击性进行实验研究,结果表明:加入3%的纳米Al2O3并添加适量的抑制剂和稀土元素能明显改善Al2O3/WC-Co纳米/微米复合材料的组织结构、细化晶粒,复合材料的耐磨性和耐冲击性能得到大幅提高,较硬质合金YG8提高4～8倍.为大幅度提高钻头破岩效率,延长钻头使用寿命提供了可能性.     

PI/Al_2O_3/SiO_2杂化薄膜的力学及电学性能

采用原位聚合法制备掺杂无机粒子质量分数从1%~5%的PI/Si O2/Al2O3纳米杂化薄膜.通过SEM发现无机纳米Al2O3和纳米Si O2颗粒在聚酰亚胺基体中有很好的相容性和分散性,其颗粒尺寸大约在100 nm左右.采用万能试验机和宽频介电谱分析仪研究不同浓度Al2O3和Si O2的掺杂对PI薄膜的力学性能和电学性能的影响.当质量分数为3%的时候,杂化薄膜力学性能最佳,具有最大的拉伸强度(36.143MPa)和断裂伸长率(10.88%).并且在100Hz下它相比于其它含量的杂化薄膜,具有最小的介电常数(6.76)、介电损耗(0.01)和电导率(3.94×10-12S·m-1).     

PA11/Al_2O_3涂覆汽车花键轴研究

研究了PA11/纳米Al2O3复合材料的摩擦性能。考察了纳米Al2O3含量及速率对材料摩擦系数和磨耗性能的影响,进行了涂覆花键轴的台架试验和道路行驶试验,并与尼龙11进行对比。结果表明,复合材料中纳米Al2O3为9%时材料的耐磨性能最好。SEM图片表明复合材料的磨损机理从纯PA11材料的粘着磨损转为轻微的磨粒磨损和粘着磨损。尼龙11与纳米Al2O3复合材料能明显提高花键轴的使用寿命。     

有机化纳米SiO2填充尼龙66复合物的结构与性能

通过原位表面修饰法制备了有机化纳米SiO2,用熔融共混法制备了尼龙66/SiO2纳米微粒复合材料并研究了复合材料的力学性能.通过示差扫描量热分析(DSC)和动态力学热分析(DMA)研究了复合材料的结晶性能和动态热机械性能.研究表明,纳米SiO2质量分数为4%的复合材料性能提高较为明显,其中简支梁缺口冲击强度提高51.3%,断裂伸长率提高47.3%,弹性模量提高23.8%;纳米SiO2在尼龙66结晶过程中起到异相成核作用,限制了尼龙66的分子链段运动使得复合材料的玻璃化转变温度提高,提高了尼龙66的结晶速率,降低了结晶度;纳米SiO2质量分数为1%复合材料在0℃时的储能模量较纯尼龙66提高21.1%,损耗模量较纯尼龙66提高83.6%,说明纳米SiO2能改善复合材料的低温脆性.     

芦苇纤维增强PP/EVA复合材料的性能

采用碱处理改性芦苇纤维为增强体,以聚丙烯/乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(PP/EVA)的共混物作为基体,制备了PP/EVA/改性芦苇复合材料。探讨了不同的处理温度、碱浓度和处理时间对PP/EVA/改性芦苇复合材料力学性能和微观形态结构的影响。正交设计试验优化的结果表明,质量分数为10%的NaOH,100℃水浴恒温3h为最优碱处理条件。PP/EVA/改性芦苇复合材料较PP/EVA/未改性芦苇复合材料的抗拉强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了27.45%、26.80%和31.10%,与PP/EVA复合材料的拉伸强度和弯曲强度相比分别提高了154%和159%。POM和DSC的测试结果表明,添加改性芦苇纤维有利于诱发PP/EVA共混基体异相成核。     

Al2O3／Al复合材料的制备及性能研究

采用非匀相沉淀法制备纳米Al2O3包裹Al复合粉体,通过热压烧结制备出Al2O3/Al复合材料,利用差热分析仪、SEM、教显维氏硬度计及万能试验机测试研究了复合材料的微观结构及热力学性能.结果表明,经1 050℃/30 min煅烧岳获得的复合粉体成分为α-Al2O3和Al;同单相Al2O3相比,纳米Al的添加降低了瓷体的烧结温度;添加Al的摩尔数分数为10%的Al2O3/Al复合陶瓷的抗弯强度提高10%,断裂韧性提高了86%,硬度值随Al的增加而下降.     

利用纳米铝和沉淀法制备纳米α-Al2O3粉体

以Al(NO3)3·9H2O、氨水和纳米铝粉为原料,采用液相沉淀法制备出Al(OH)3溶胶,经过真空抽滤和高温煅烧获得了纳米α-Al2O3粉体.研究了反应体系pH值、纳米铝粉添加和煅烧温度对Al(OH)3溶胶质量以及Al2O3晶型转化温度的影响.结果表明,反应体系pH值为9时可以获得团聚少、分散性好的Al(OH)3溶胶,添加摩尔分数为3%的纳米铝粉作为籽晶可以使α-Al2O3的转变温度降至1000℃左右.实验获得的纳米α-Al2O3粉体粒度分布均匀,无明显团聚,近似球形,平均粒径约为20 nm.     

聚醚砜/热膨胀石墨导电纳米复合材料的制备与性能研究

为改善PES的力学性能、热性能和电性能,采用熔融插层法制备了聚醚砜(PES)/热膨胀石墨(EG)导电纳米复合材料(PES/EG),并利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)、密度测试、吸水率测试以及拉伸试验分别对PES/EG导电纳米复合材料的微观形貌、热性能、结晶性能、密度、吸水性及力学性能进行了分析测试。结果表明,当EG的质量分数为6%时,PES/EG导电纳米复合材料的综合力学性能较好。热性能测试表明,加入质量分数为6%的EG使基体PES的T-5%提高了4.8 oC。TEM和SEM分析表明,EG的表面处理改善了与基体PES的界面相互作用,EG经熔融插层后以10～30 nm的薄片均匀分散于PES基体中。电性能测试表明,当加入质量分数为2%的EG时,复合材料的电导率提高了12个数量级,其导电逾渗阀值小于2%。综合考虑复合材料的力学和电性能,添加的EG的质量分数应低于6%。     

混杂增强AZ91复合材料的制备及其显微组织和性能

采用挤压铸造方法制备了以AZ91镁合金为基体、Al2O3短纤维(Al2O3f)和石墨颗粒(Grp)混杂为增强体的复合材料。观察了不同复合材料的显微组织,测试了其力学性能,并对其摩擦磨损性能进行了研究。结果表明:用此法制备的镁基复合材料增强相分布均匀,与基体结合紧密。硬度随Grp体积分数的增加而降低,Al2O3f的加入能提高复合材料的硬度。抗拉强度和伸长率都随Grp体积分数的增加而减小。Grp体积分数增加,磨损质量损失和摩擦系数都降低。随着摩擦过程的进行,在试样表面逐渐形成一层黑色连续的润滑膜。     

SiCN/Sialon复合材料的制备及微波介电性能研究

以AlN、Al2O3和Y2O3为添加剂，用无压烧结法制备了SiCN／Sialon复合材料。研究表明，在相同烧结条件下，随着纳米SiCN含量的增加，材料的烧结致密度下降。XRD结果表明，SiCN／Sialon复合材料由主晶相β—Sialon（Si3Al3O3N5）和极少量的SiO3、β—SiC组成。SEM研究表明，随着纳米SiCN含量的增加，材料中棒状的β—Sialon（Si3Al3O3N5）含量明显减少。抗弯强度研究表明，β—Sialon（Si3Al3O3N5）复合材料的抗弯强度随着纳米SiCN含量的升高而降低，从纯Sialon陶瓷的530MPa下降到含22．26％SiCN时的196MPa，其原因是由于随着纳米SiCN含量的增加，材料的致密度降低，β—Sialon（Si3Al3O3N5）含量减少所致。SiCN／Sialon复合材料复介电常数的实部和虚部均随纳米SiCN含量的升高而增大，但是低于预期值，其原因是由于长时间高温烧结时，纳米SiCN结构发生变化，其复介电常数的实部和虚部大幅度下降造成。     

杂凝聚法制备纳米复相陶瓷材料的微观组织及增韧机理研究

采用杂凝聚法制备了Al2O3-ZrO2（n）纳米复相陶瓷粉体,对经SPS烧结成型的纳米复相陶瓷材料块体进行了微观组织韧化机理的试验研究.研究表明,Al2O3-ZrO2（n）陶瓷中由于ZrO2的添加,改变了Al2O3的晶粒形状,提高了材料的致密度,并细化了晶粒;其微观组织为典型的晶内/晶界混合型纳米复相陶瓷,其中不规则的ZrO2团聚体主要存在于Al2O3的多晶粒相交的晶界处,一些细小、分散的球状ZrO2纳米颗粒（70-200 nm）分布在Al2O3晶粒内部.由于基体晶粒的细化以及因其形成的“内晶型”纳米结构,提高了基体的力学性能.研究认为,Al2O3-ZrO2（n）纳米复相陶瓷力学性能的改变是由于纳米粒子的增韧机制、ZrO2相变增韧机制和“内晶型”结构共同作用的结果.     

纳米TiO_2在不饱和聚酯中的分散性及力学性能

分别采用机械搅拌和三辊研磨机对纳米二氧化钛和不饱和聚酯树脂的混合物进行共混处理,制备了不同质量分数纳米TiO2的不饱和聚酯树脂复合材料(TiO2/UPR);并对纳米TiO2在基体中的分散性及混合物的黏度进行了表征。结果表明:研磨处理比机械搅拌处理的TiO2/UPR复合材料分散更均匀,粒径更小。纯树脂和TiO2/UPR混合物的黏度均随混合处理时间的增加有升高的趋势,在交联以前,TiO2/UPR混合物的黏度比纯树脂的黏度显著提高,但纯树脂在研磨处理2 h后产生严重交联,黏度急剧升高。添加纳米TiO2提高了TiO2/UPR复合材料的力学性能。与纯树脂相比,添加纳米TiO2质量分数3.0%时,TiO2/UPR复合材料的拉伸强度提高了63%,弯曲强度提高了17%;添加纳米TiO2质量分数1.0%时,冲击强度提高了6.1%。     

杂凝聚法制备纳米复相陶瓷材料的微观组织及增韧机理研究

采用杂凝聚法制备了Al2O3-ZrO2(n)纳米复相陶瓷粉体,对经SPS烧结成型的纳米复相陶瓷材料块体进行了微观组织韧化机理的试验研究.研究表明,Al2O3-ZrO2(n)陶瓷中由于ZrO2的添加,改变了Al2O3的晶粒形状,提高了材料的致密度,并细化了晶粒;其微观组织为典型的晶内/晶界混合型纳米复相陶瓷,其中不规则的ZrO2团聚体主要存在于Al2O3的多晶粒相交的晶界处,一些细小、分散的球状ZrO2纳米颗粒(70~200 nm)分布在Al2O3晶粒内部.由于基体晶粒的细化以及因其形成的"内晶型"纳米结构,提高了基体的力学性能.研究认为,Al2O3-ZrO2(n)纳米复相陶瓷力学性能的改变是由于纳米粒子的增韧机制、ZrO2相变增韧机制和"内晶型"结构共同作用的结果.