聚丙烯复合包装材料断面冲击强度的分形表征

目的定量研究不同的六钛酸钾晶须(SPTW)质量分数对PP/PP-g-MAH/SPTW复合包装材料冲击断面复杂程度的影响。方法分别采用硅烷偶联剂KH550改性六钛酸钾晶须,将改性过的六钛酸钾晶须与聚丙烯(PP)、马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)通过熔融共混法制得复合材料。测试复合材料无缺口冲击强度,采用扫描电镜对六钛酸钾晶须含量不同的复合材料进行形貌分析,基于分形理论,运用盒形计数法计算复合材料冲击断面形貌的分形维数,考察复合材料断面形貌分形维数和冲击强度的关系。结果断面分形维数值在1.4165~1.8832之间,相关系数均大于0.92,表示有强相关性,说明断面分形特性显著;复合包装材料的冲击强度与断面分形维数之间大致上呈指数函数关系。结论聚丙烯复合包装材料冲击断面的表面分形维数能有效反映复合包装材料的宏观力学性能。     

滑石粉填充PP材料中颗粒分布分形特征及其与冲击性能的关系

考察了滑石粉填充PP材料颗料分布的分形特性，提出了用分形维数D定量描述复合材料第二相颗粒在基体中的分散状况，通过对比D与冲击强度的关系，发现不同填充体系均存在一临界Dc值，在此分形维数下冲击强度发生转折。同时，通过测定材料冲击断面的粗糙度参量Rs，结果显示Rs同样也会发生与冲击强度相对应的转折变换。     

SiC填充PP/FA复合材料拉伸强度及分形特征

目的定量研究不同含量碳化硅晶须(SiC)对聚丙烯(PP)/粉煤灰(FA)复合材料拉伸强度以及拉伸断口复杂程度的影响。方法以聚丙烯为基体,马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)为相容剂,FA和SiC为填料,采用熔融共混法制备PP/FA/SiC复合材料。利用电子万能试验机测试复合材料的拉伸强度,同时采用扫描电镜对拉伸断口进行形貌分析,并基于分形原理,利用差分盒维计数法计算复合材料拉伸断面的分形维数,分析研究复合材料拉伸断面的分形维数与其拉伸强度间的关系。结果复合材料的拉伸断面分形维数在1.24~1.90之间,相关系数均大于0.9,说明其具有统计意义上的自相似和较强的相关性。结论复合材料拉伸强度的对数与其断面的分形维数呈线性函数关系。     

粉末NBR-PVC共混型热塑性弹性体断裂面的分形维数

本文利用扫描电镜对粉末NBR-PVC共混型热塑性弹性体拉伸断面形貌进行了观察与分析;基于断面小岛周长-面积关系,测定了试样的断口分形维数,考察了NBR含量、拉伸断面分形维数、力学性能(拉伸强度、断裂伸长率、邵氏硬度)之间的关系。结果表明,NBR-PVC弹性体拉伸断面的分形维数随着NBR含量的增加而增加,当NBR含量超过29份后其分形维数呈下降趋势;分形维数与材料的拉伸强度、断裂伸长率和邵氏硬度变化关系一致。     

基于区域分形的热镀锌板腐蚀形貌研究

发生腐蚀的热镀锌板表面形貌具有分形特征,不同分形维数可以反映其不同的腐蚀程度.针对热镀锌板非均匀腐蚀界面提出了区域分形的概念,给出了区域分形维数的计算方法,对三种典型腐蚀程度的热镀锌板腐蚀形貌进行区域分形分析,并将区域分形维数数值与整体分形维数数值进行了比较.结果表明,上述方法可以较好地描述不同腐蚀程度下热镀锌板腐蚀界面的非均匀形貌特征.     

形变氮化20钢冲击断口的分形研究

利用垂直截面法测量了２０钢经不同形变和氮化复合处理后冲击断裂表面的分形维数。结果表明，材料的冲击功ＡＫ和沿裂纹扩展方向剖面Ｋｏｃｈ曲线的分形维数ＤＦ均随形变量的增加而增大。分形维数ＤＦ与ｌｎＡＫ之间呈正变化的线性关系，且满足关系式：ｌｎＡＫ＝６．３１３ＤＦ－４．９５１。     

冲击荷载作用下岩石破碎分形特征

为探究冲击荷载作用下岩石破碎分形特征,选取花岗岩和砂岩开展分离式霍普金森压杆(SHPB)岩石动力学试验,得到了不同应变率下岩石的应力-应变曲线、破碎特性、强度参数和能量参数;利用标准筛对破碎后的岩块进行筛分,获取了岩石破碎块度分布曲线,并基于碎块粒径分布的质量分形模型计算出分形维数D;最后分析了分形维数与加载参数、破碎特性和耗能特性之间的关系。结果表明,岩石在冲击荷载作用下的破碎块度分布符合分形规律;动态抗压强度随应变率增大而增大,两者满足乘幂函数关系;加载过程中岩石应变率越大,岩石破碎程度越深,分形维数越大;分形维数与岩石破碎耗能密度之间满足乘幂函数关系。采用分形维数可实现对岩石在冲击荷载作用下的破碎特性、力学特性和破碎耗能特性的定量研究。     

冲击荷载下高温喷淋冷却碳纳米管混凝土破裂分形研究

在混凝土中掺入具有高强、高韧和良好热导性的多壁碳纳米管(multi walled carbon nanotubes, MWCNTs)对普通混凝土的耐高温性能进行了增强，并以分形维数为指标研究了高温喷淋冷却后碳纳米管增强混凝土在冲击荷载作用下的分形特征和能耗特性，建立了分形维数与动强度、能耗及冲击韧性之间的关系。研究结果表明：高温喷淋冷却后的混凝土在冲击载荷下，其冲击破碎块的分形维数随应变速率和温度的增大而增大；在同一温度下，混凝土的动态抗压强度、能耗和冲击韧性随着分形维数的增加而增加；在同一冲击气压下，混凝土的动态抗压强度、能耗和冲击韧性随着分形维数的增加而减小；相比而言，添加了碳纳米管后混凝土高温喷淋冷却后在冲击荷载下的破裂程度得到有效缓解，其分形维数减小，能耗、冲击韧性和动强度都得到明显提高。     

成核剂对聚丙烯结晶形态及冲击断裂行为的影响

对加入有效成核剂（加入量为0．1－2．0％）的聚丙烯材料进行了缺口冲击实验，发现其冲击强度在成核剂加入量0．4％处出现极大值，通过测定其结晶度和球晶尺寸的变化发现，当有效成核剂加入量小于0．4％时，随加入量增大，球晶尺寸呈下降趋势，结晶度呈上升趋势；当前有效成核剂加入量大于0．4％时，随加入量增大，球晶尺寸的下降趋势变小且逐渐趋于稳定，而结晶度仍呈上升趋势，另一方面，通过断口观察和分析发现，其断面形态特征参量－扩展区的断面分形维数值成核剂加入量的变化与结晶形态和冲击强度的变化相对应，即在成核剂0．4％加入量处出现极大值，实验结果分析表明，通过加入某种有效成核剂对PP共混，其结晶形态的变化与其冲击强度的变化相对应，并且这种对应关系通过断面特征形态尺寸的变化反映出来。     

形变渗氮08F钢冲击断裂表面不同方向的分形分析

本文利用垂直截面法测量了０８Ｆ钢经不同形变渗氮复合处理后冲击断裂表面的分形维数。试验结果表明，材料的冲击能ＡＫ和断裂表面的分形维数ＤＦ均随形变量的增加而增大，且变化规律也十分相似，冲击断口Ｔ、Ｓ两方向上的分形维数ＤＴ和ＤＳ均与冲击能的对数ｌｎＡＫ之间呈正变化的线性关系，且Ｄｓ〉Ｄｒ。     

PC/ABS共混合金冲击断口形态和强度

研究了不同原料和配比的PC/ABS共混合金冲击破坏断面形态和缺口冲击强度之间的关系。用注射成型方法制备缺口冲击样条,用扫描电镜观察断面形态,用简支梁测定冲击强度,结果表明:冲击强度得到提高的合金断面是PC和ABS部分断面形态的加合和增强。其特征形态是微坑、抛物线和裂纹带分枝。冲击强度较PC和ABS低的合金断面,其形态既不同于PC也不同于ABS。原料和配比对合金断面形态和强度有影响,其中配比的影响最大。     

分形维数与D6AC钢的韧性

本文研究了超高强度钢Ｄ６Ａｃ的断裂韧性、冲击韧性和拉伸面缩率与断口分形维数的关系。分别用二次电子线扫描和数字图象法测定断裂韧性试样的断口分形维数，得出试样的韧性与分形维数Ｄｓｅ、Ｄ_Ｈ和Ｄ_Ｌ成正比关系，即韧性随分形维数增大而增加。试样断口的粗糙度由夹杂物引起的差异小于金相组织不同引起的差异时，使用数字图象法测得的分形维数与韧性的线性关系优于二次电子线扫描的结果。     

ABS/HGB复合材料断口分形维及其与冲击强度的关系

为了改善填料与基体树脂的相容性,应用硅烷偶联剂对中空玻璃微珠(HGB)进行表面处理,并制备了HGB填充聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)复合材料,HGB的体积分数为0～15%.在室温条件下,测量了ABS/HGB复合材料的冲击强度.基于冲击断口的SEM图像,采用像素点覆盖法和投影覆盖法测算了ABS/HGB复合材料的冲击断口表面分形维(Ds),并考察了分形维与复合材料冲击断裂强度(σI)的关系.结果表明,ABS/HGB复合材料的冲击强度与断口表面分形维密切相关:σI随着Ds的增加而提高,两者之间呈指数函数关系.应用像素点覆盖法测算的Ds值为1.62～1.74,而应用投影覆盖法测算的Ds值则为2.51～2.58.     

测量断口分维的周长-最大直径方法

本文提出了测量断口分维的周长—最大直径方法,并与周长—面积方法进行了对比。当测量码尺很小时,两种方法所测分维比较接近,当测量码尺增加时,周长—面积方法所测分维有下降趋势,而周长—最大直径方法所测分维比较稳定。     

PP／EPDM共混物注射成型样条的断口形态和冲击性能

借助扫描电子显微镜观察了ＰＰ／ＥＰＤＭ共混物注射成型样条的冲击断口形态以及该共混物注射产条的芯－壳结构特征，研究了ＥＰＤＭ基体中的各向异性分布，不同冲击强度样品的断口形态以胶芯－壳结构和ＥＰＤＭ的各向异性分布对断口形态和冲击性能的影响。     

垂直轮廓剖面迹线法测定聚合物材料断面粗糙度的研究

运用垂直轮廓剖面迹线法测定了聚合物材料的断面轮廓线粗糙度参数ＲＬ及聚合物材料冲击强度和断口表面粗糙度参数Ｒｓ的关系。实验结果指出：聚合物的面轮廓线粗糙度与试样形状、断裂性质及断口形貌等因素有关。缺口试样断口形貌均衡分布时，试样两表面的测量值相等；断试样表面和心部测量结果相同；韧断试样表面测量结果大于心部测量结果。无缺口试样冲击脆断时，试样表面测量结果与断裂源位置有关，心部测量结果一般大于两表测量平     

氢致裂纹慢扩展区断裂表面的分维研究

用垂直剖面法测量了一种含氢高强度钢在静弯矩作用下由裂纹慢扩展形成的断裂表面不同部位的分维 D,发现 D 随断裂表面塑性成分的增加而增加。在平面应变条件下,裂纹慢扩展形成断裂表面的过程是一个增维过程,当分维达到某一临界值时,裂纹失稳扩展。     

钛酸钾晶须增韧尼龙66及其断面分形研究

钛酸钾晶须用弹性体表面改性后实现了对尼龙66的有效增韧,改性剂 氧树脂用量为晶须的1．5％（质量）时,复合体系的冲击强度比纯尼66提高132％,同时弯曲,拉伸强度分别提高55％和48％,采用显微图像灰度法,对晶须增韧尼龙进行了基于断面小岛周长－面积关系的分形研究,考察了小岛选取对断面分维数测量结果的影响,研究表明,测得的分维数随选取小岛的面积阈值增加而增大,面积阈值达500η^2(η为侧量码尺）后,分维数趋于稳定,晶须增韧尼龙的力学强度与材料断面分维数之间的变化规律一致,对于从材断断裂机制与断面形貌进行了解释。     

PET基纳米Ag薄膜形貌与导电及电磁屏蔽性能的分形表征

采用磁控溅射法在PET非织造布上制备了不同厚度的纳米结构Ag薄膜,用高度相关函数法对薄膜的原子力显微镜(AFM)图像进行分形维计算,用AFM分析不同厚度纳米结构Ag薄膜形貌及粒径的变化;用网络测试仪测试了不同厚度样品的电磁屏蔽效能。结果表明,随着薄膜厚度的增加,薄膜表面质量提高,分形维增大;电磁屏蔽效能也随分形维的增大而增加。可以认为,分形维能有效地表征薄膜的表面形貌,分形维与导电及屏蔽效能存在明显的对应关系,并可以用分形维优化磁控溅射的工艺条件。