石墨烯/纳米Al2O3增韧Ti(C,N)基金属陶瓷的力学及摩擦磨损性能

采用真空热压烧结工艺制备了石墨烯(GNPs)和纳米Al₂O₃增韧的Ti(C,N)基金属陶瓷复合刀具材料(TAG)。研究了GNPs和纳米Al₂O₃对复合陶瓷材料微观结构、力学性能和摩擦磨损性能的影响。研究表明,GNPs和纳米Al₂O₃的添加对复合陶瓷材料的力学性能有明显的提高,当GNPs和纳米Al₂O₃含量(质量分数)为1%和5%时,复合刀具陶瓷材料(TA5G1)综合力学性能最优,其硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为21.50 GPa、810.80 MPa和10.51 MPa·m^1/2。研究了复合刀具材料的摩擦磨损性能和磨损机理,研究结果表明,在TAG复合刀具材料中,TA5G1的摩擦磨损性能最优,其摩擦系数和磨损率分别为0.338和4.921×10^-6 mm³/(N·m),复合刀具材料的主要磨损形式为磨粒磨损和黏着磨损。     

矿用聚氨酯/水玻璃堵水复合材料的制备及研究

随着煤矿开采力度加大,突水、动水等灾害严重影响施工人员的安全,注浆堵水材料发挥着重要的作用。采用水玻璃对聚氨酯改性,制备合成聚氨酯/水玻璃(PU/WG)复合注浆材料。探究催化剂[二月桂酸二丁基锡(DBTDL)、二甲基苄胺(BDMA)、二甲胺基乙氧基乙醇(DMAEE)]对复合材料固化时间和最高反应温度的影响,得到其最佳配方为DBTDL∶BDMA=1∶1(总含量为0.2%)。同时,通过力学性能、最高反应温度等参数探究不同水玻璃模数对PU/WG复合材料的影响,得到水玻璃模数为2.31的效果最好,并对其进行抗老化性能、水质影响、渗透系数等测试,结果表明其均符合最新行业安全标准AQ/T 1087—2020《煤矿堵水用高分子材料》,PU/WG复合材料在煤矿堵水方面有潜在应用前景。     

聚氨酯基有机/无机复合注浆材料的研究进展

无机改性聚氨酯注浆材料由于阻燃好、成本低廉、热稳定性好和力学性能优良等优势,在科研和产业领域引起了广泛关注。针对近年来国内外在聚氨酯基有机/无机复合注浆材料领域的最新进展进行了综述,着重介绍了水玻璃、水泥砂浆和SiO_2等无机改性聚氨酯注浆材料的制备方法及性能特点,并对聚氨酯基有机/无机复合注浆材料未来的发展进行了展望。     

BNmf-Si3N4w/Si3N4复合材料的制备与性能

为制备一种介电性能和力学性能优异的高温透波材料,采用凝胶注模(GC)结合先驱体浸渍裂解(PIP)工艺制备了BN_mf-Si₃N_4w/Si₃N₄复合材料。研究了浸渍裂解次数及BN_mf含量对复合材料的力学性能与介电性能的影响。结果表明：(1)随着PIP循环次数增加,复合材料的密度增大,气孔率降低,氮化硅基体逐渐形成三维网络结构包裹在复相微米增强体周围,复合材料力学性能提升;(2)当BN_mf含量从4vol%增加到12vol%时,弯曲强度从175.5 MPa降低到139.3 MPa,断裂韧性从2.36 MPa·m^1/2增加到2.73 MPa·m^1/2,介电常数从3.62下降到3.25,介电损耗角正切从0.012下降到0.007;(3) BN_mf-Si₃N_4w/Si₃N₄复合材料的强韧化机制主要...     

利用电石渣替代水泥开发固碳胶凝材料

本研究利用电石渣替代部分水泥,制备新型固碳胶凝材料,研究了不同电石渣含量的胶凝材料对600 kg/m³等级泡沫混凝土的基础性能及固碳性能的影响。研究表明：电石渣的掺入导致泡沫混凝土气孔变大,28 d抗压强度先升高后降低,保温性能提高;当电石渣取代10%水泥,制备出的泡沫混凝土干密度为595 kg/m³,28 d抗压强度比未掺加电石渣的提高4.2%,达5.0 MPa;当电石渣取代50%水泥,制备出的泡沫混凝土导热系数比未掺加电石渣的降低17.1%,为1.131 W·m^-1·K^-1。电石渣掺加有利于改善泡沫混凝土收缩,当电石渣掺量增加,泡沫混凝土先呈现收缩减小后出现膨胀。碳化养护不仅能够固化封存CO₂,还能提高泡沫混凝土的力学性能与保温性能。电石渣掺量越高,泡沫混凝土固碳能力越强,电石渣掺量为50%时,CO₂的捕获量达到46.02 wt%。     

纳米SiO2改性聚氨酯注浆材料的制备及性能研究

采用原位聚合法,通过掺入不同含量(0,2%,4%和6%)(质量分数)的纳米SiO₂,制备了纳米SiO₂改性聚氨酯注浆材料。通过电子密度计、黏度计、电子万能试验机和SEM等对该材料的密度、包水性、凝胶时间、力学性能和微观形貌等进行了测试表征。结果表明,随着纳米SiO₂含量的增加,改性聚氨酯注浆材料的密度、黏度、固含量、凝胶时间和包水性均呈现出逐渐增大的趋势。当纳米SiO₂的含量为6%(质量分数)时,试样的密度、黏度、凝胶时间、固含量、包水性和压缩强度均达到了最大值,分别为1.21 g/mol, 1 769 mPa·s, 140.8 s, 78%,53.9 s和0.115 MPa;随着纳米SiO₂含量的增加,改性聚氨酯注浆材料的遇水膨胀率和发泡率均呈现出逐渐减小的趋势,当纳米SiO₂的含量为6%(质量分数)时,试样的遇水膨胀率和发泡率达到了最小值,分别为811.2%和150.5%;SEM分析发现,未掺杂纳米SiO₂的聚氨酯注浆材料的尺寸分...     

超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层和WC-10Co-4Cr涂层的组织与性能

为提高汽轮机低压末级叶片抗水蚀性能,采用超音速火焰喷涂技术在基体材料1Cr12Ni2W1Mo1V不锈钢表面分别制备了Cr₃C₂-Ni Cr涂层和WC-10Co-4Cr涂层;研究了这2种涂层的显微组织、结合强度、显微硬度分布和涂层开裂韧性,测试分析了基体和2种涂层的抗水蚀性能。结果表明:Cr₃C₂-Ni Cr涂层和WC-10Co-4Cr涂层都与基体材料结合紧密,平均结合强度分别为69.2 MPa和76.4 MPa;涂层组织致密,孔隙率分别为0.50%和0.07%;2种涂层的平均显微硬度较基体有显著提升,分别达到960.6 HV_{3 N}和1 314.0 HV_{3 N};WC-10Co-4Cr涂层的韧性更好,其开裂韧性平均值达到5.08 MPa·m^1/2,而Cr₃C₂-Ni Cr涂层仅4.11 MPa·m^1/2。总体而言,2种涂层与基体材料相比均具有较好的抗水蚀性能,尤其是WC-1...     

改性脲醛树脂注浆材料的制备及性能研究

考察了不同固化剂体系对脲醛树脂注浆材料性能的影响,并以纳米SiO2溶胶、水玻璃、碎玄武岩纤维为改性剂制备了改性脲醛树脂注浆材料。结果表明,氯化铵和磷酸复合固化体系具有较好的综合性能,固化时间为5.5min,压缩强度为4.94MPa,黏结强度为0.63MPa。3种改性剂中,碎玄武岩纤维改性效果最佳,当纤维用量为2%时,固化时间为6min,压缩强度和黏结强度分别为16.72 MPa和2.54 MPa,比未改性树脂分别提高240%和301%。经过煤矿井下破碎煤层注浆实验证实,该注浆材料可用于破碎煤层的注浆加固。     

固化处理对木材液化物碳纤维原丝的微观构造及热稳定性影响

以木材液化物和六次甲基四胺为原料, 利用熔融纺丝法制备初始纤维。将初始纤维置于甲醛和盐酸混合液中进行固化处理制成木材液化物碳纤维原丝。考察了固化处理对木材液化物碳纤维原丝的孔隙结构、 晶态结构及热稳定性的影响。结果表明: 初始纤维和原丝的吸附等温曲线属于 Ⅱ 型吸附等温线, 初始纤维和原丝比表面积分别为0.517 m²·g^-1和0.142 m²·g^-1。杉木木粉中具有典型的纤维素 Ⅰ 晶体衍射峰; 初始纤维和原丝中纤维素 Ⅰ 特征峰消失, 且18.8°附近出现新的衍射峰, 说明形成了新的晶态物质; 原丝中18.8°附近的特征衍射峰增强, 结晶度提高。初始纤维失重率为88.3%, 原丝为60%, 初始纤维到原丝表观活化能由31.31 kJ·mol^-1增大到39.18 kJ·mol^-1, 原丝热稳定性提高。     

Al2O3颗粒形貌对注凝成型ZrO2/Al2O3陶瓷性能的影响

采用3种不同形貌的Al₂O₃原料对注凝成型制备ZrO₂/Al₂O₃（ZTA）陶瓷工艺中悬浮体的流变性能进行了研究。以低毒的单体N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAA）制备了ZrO₂/Al₂O₃坯体和陶瓷。讨论了3种不同形貌的Al₂O₃原浆料的分散剂用量、球磨时间和固含量对浆料流变性的影响。Al₂O₃粉体呈扁平状有利于降低浆料的黏度,Al₂O₃粉体呈棒状对生坯强度的提高有利。制得的3种ZrO₂/Al₂O₃坯体颗粒间结合紧密,抗弯强度分别达到21.45,19.87,25.90 MPa。Al₂O₃粉体呈颗粒状有利于最终陶瓷力学性能的提高,陶瓷的抗弯强度及断裂韧性分别为680 MPa和7.49 MPa·m^1/2,453.1 MPa和6.8 MPa·m^1/2,549.4 MPa和6.34 MPa·m^1/2。     

道路非开挖注浆加固补强材料研究进展

针对目前道路非开挖注浆加固中注浆材料选择缺乏明确的参考依据,系统地梳理了目前常用道路注浆材料的类型及配比,基于统计分析推荐了水泥基及地聚物注浆材料配比,确定了高聚物注浆材料密度对吸水率和抗压强度的影响规律。结果表明,水泥净浆注浆材料的推荐水灰比为0.46~0.67,水泥砂浆的推荐配比为m水泥∶m水∶m砂=1∶(0.46~0.59)∶(0.31~0.73);地聚物注浆材料水玻璃模数、水灰比和水玻璃质量分数推荐值分别为2.3~3.1、0.49~0.67和7.27%~9.73%;随着高聚物固化物密度增大,其抗压强度逐渐增大,吸水率逐渐减小。     

热解碳含量对碳/碳-聚酰亚胺复合材料性能的影响EI北大核心

通过化学气相渗透和浸渍-固化成型工艺制备碳/碳-聚酰亚胺复合材料。首先采用化学气相渗透法对碳毡进行热解碳的沉积,制得热解碳含量分别在7.33%(质量分数,下同),14.55%,22.00%的多孔碳/碳坯体,再经过特定的浸渍-固化工艺,依次制得碳/碳-聚酰亚胺复合材料P1,P2,P3以及未添加热解碳的对照组P0。通过SEM、线膨胀系数测试和力学性能测试,探究不同热解碳含量对碳/碳-聚酰亚胺复合材料微观形貌结构、平均线膨胀系数以及力学性能的影响。结果表明:在20~300℃的温度区间,P0,P1,P2,P3的XY向平均线膨胀系数在(0.67~0.79)×10^(-6)℃^(-1)之间,四组XY向平均线膨胀系数基本相当。P1,P2,P3的Z向平均线膨胀系数较P0依次降低41.6%,41.8%,24.1%,热解碳显著降低了材料的Z向平均线膨胀系数。P0,P1,P2,P3的XY向压缩强度依次是243.91,244.73,216.65,210.79 MPa,Z向压缩强度依次是269.22,258.80,246.68,219.20 MPa,P1压缩强度与P0相当。P0,P1,P2,P3的Z向弯曲强度依次是92.77,77.11,80.71,86.06 MPa。不同的热解碳含量对材料的力学性能影响不同,较低的热解碳含量基本保持了材料的压缩强度,而较高的热解碳含量可基本保持材料的弯曲强度。     

封闭型无溶剂聚氨酯超细纤维合成革基布的制备及性能

将聚酰胺6-碱溶性聚酯(PA6-COPET)海岛纤维非织造布与封闭型无溶剂聚氨酯(BSFPU)通过浸渍、碱减量和后整理等工艺制备了BSFPU超细纤维合成革基布.分析和探讨了BSFPU浸渍量对超细纤维合成革基布力学性能和卫生性能的影响,采用电子扫描显微镜对其微观结构进行表征.结果表明:海岛纤维经过减量后形成具有37根纤维...     

氮化铝/氮化硼/碳纳米管/硅橡胶复合材料的力致填料取向对导热性能的影响

随着科学技术的发展,电子元器件发热量大幅度增加,因此开发兼具高导热和高绝缘性能材料日益迫切。以甲基乙烯基硅橡胶（SR）为基体,碳纳米管（CNTs）、六方氮化硼（BN）以及氮化铝（AlN）为导热填料,通过机械共混法制备导热复合材料。研究3种导热填料复配对复合材料的导热性能、绝缘性能和力学性能的影响,研究填料取向对复合材料导热性能的影响,研究材料表面温升与加热时间的关系。采用Agari模型预测复合材料的理论热导率。通过热红成像、扫描电子显微镜、X射线衍射分析、热重分析等对复合材料进行表征。结果表明：随着复配导热填料中AlN用量的减少,BN和CNT_S用量的增加,复合材料的热导率逐渐升高;当AlN为80 phr,BN为68 phr,CNTs为2 phr时,复合材料的垂直热导率为1.857 W·m^-1·K^-1,平行热导率为2.853 W·m^-1·K^-1,体积电阻率为2.18×10¹² Ω·cm,拉伸强度达4.3 MPa,复合材料的综合性能较好。     

聚苯醚/钙镧钛微波复合基板

微波复合基板兼具树脂基体的高韧性和陶瓷填料优异的介电和热学性能, 是航空航天、电子对抗、5G通讯等领域的关键材料。本工作采用螺杆造粒与注塑成型相结合的新技术制备了聚苯醚(简写为PPO)为基体、钙镧钛(Ca_0.7La_0.2TiO₃, 简写为CLT)陶瓷为填料的新型微波复合基板, 并对基板的显微结构、微波介电性能、热学性能和力学性能进行表征。结果表明, 采用这种新技术制备的微波复合基板组成均匀且结构致密。随着CLT陶瓷的体积分数从0增大至50%, 基板的介电常数从2.65提高到12.81, 介电损耗从3.5×10 ^-3降低至2.0×10 ^-3 (@10GHz); 同时热膨胀系数从7.64×10 ^-5 ℃ ^-1显著降低至1.49×10 ^-5 ℃ ^-1, 热导率从0.19 W·m ^-1·K ^-1提高至0.55 W·m ^-1·K ^-1; 此外抗弯强度从97.9 MPa提高至128.7 MPa。填充体积分数40%CLT陶瓷的复合基板综合性能优异: ε_r=10.27, tanδ=2.0×10 ^-3(@10GHz), α=2.91×10 ^-5 ℃ ^-1, λ=0.47 W·m ^-1·K ^-1, σ_s=128.7 MPa, 在航空航天、电子对抗、5G通讯等领域具有良好的应用前景。     

活化元素Co对Mo-Cu合金组织和性能的影响

采用机械合金化制备Mo-18Cu复合材料,利用SEM、XRD和万能试验机研究了Co含量对Mo-18Cu合金的相对密度、力学性能、断口形貌组织、导热和导电性能的影响。试验结果表明,活化元素Co的添加降低了Mo-18Cu合金的烧结致密化温度100℃,增加了合金的相对密度、抗弯强度及硬度,但导电和导热性能降低。含Co 2.0wt%Mo-18Cu合金在1250℃烧结2h获得较好的综合性能,合金的相对密度、抗弯强度、硬度、电阻率和热导率分别为99.1%,960 MPa,69 HRA,2.06×10-7Ωm和142 W.m-1.K-1。显微组织为均匀细小的网络结构。     

钠离子电池中空结构CoSe2/C负极材料的制备及储钠性能研究

过渡金属硒化物具有较高的理论比容量和良好的导电能力, 是钠离子电池潜在的负极材料, 但其在电化学过程中会发生较大体积变化, 循环寿命不佳, 发展受到了限制。为缓解上述问题, 本研究以金属有机框架材料ZIF-67为前驱体, 用单宁酸(Tannic acid, TA)将ZIF-67刻蚀为空心结构, 再通过碳化、硒化制备出以碳为骨架的纳米中空CoSe₂材料(H-CoSe₂/C), 相较于未经刻蚀处理的CoSe₂材料(CoSe₂/C), H-CoSe₂/C表现出更好的储钠性能, 特别是循环稳定性得到显著提高。50 mA·g^-1电流密度下, 经过350次循环, 可逆比容量保持在383.4 mAh·g^-1, 容量保持率为83.6%; 在500 mA·g^-1电流密度下, 经过350次循环后容量保持率仍能达到72.2%。本研究表明, 中空结构能够提供足够的空间以缓解材料在电化学过程中的体积变化, 进而提高电极材料的循环性能。     

固化参数对丁羟基聚氨酯水声材料性能的影响

研究了固化参数对丁羟基聚氨酯水声材料的力学性能、声学特性的影响,并通过声学测试手段考察了不同固化参数对热老化稳定性的影响。结果表明:固化参数增大时,丁羟基聚氨酯材料的硬度、拉伸强度上升,吸声性能增强,延伸率下降;固化参数<1时,样品透声性能较好;当固化参数=1时,聚氨酯材料的耐热老化能力强,稳定性较好。密度受固化参数影响不明显。     

碗状C@FeS2@NC复合材料的制备及其电化学性能

在二氧化硅微球表面包覆一层酚醛树脂并在高温下将其转化为碳壳,然后进行溶剂热反应、多巴胺包覆、高温硫化以及氢氧化钠刻蚀,制备出碗状C@FeS₂@NC(氮掺杂碳层)复合材料。这种复合材料具有开放性三维碗状结构,能释放体积变化产生的应力,其较大的比表面积(70.67 m²·g^-1)有很多的活性点位。内外双层碳壳提高了这种复合材料的导电性并提供了稳定的机械结构,外层NC具有很好的保护作用。将这种复合材料用作锂离子电池负极,在0.2 A·g^-1电流密度下首圈放电比容量和充电比容量分别为954.3 mAh·g^-1和847.2 mAh·g^-1,对应的首圈库伦效率为88.78%。循环100圈后,其放电比容量稳定在793.8 mAh·g^-1。     

α,β-呋喃丙烯醛及其环氧树脂灌浆材料

针对糠醛-丙酮体系环氧灌浆材料中糠醛毒性大、易挥发及刺激性强等问题,将糠醛与含α-H的脂肪族醛通过羟醛缩合合成α,β-呋喃丙烯醛代替糠醛。研究了正丁醛、正戊醛、正庚醛等含α-H的脂肪族醛与糠醛之间的缩合反应,并对各产物性质及制备的环氧灌浆材料性能进行分析比较,优选3-呋喃基-2-乙基-丙烯醛（FEA）制备浆材,其中FE...