聚乙烯亚胺修饰碳纤维对环氧树脂复合材料性能的影响

为提高碳纤维与环氧树脂的界面结合性能,从而提高复合材料的摩擦学性能,用聚多巴胺和聚乙烯亚胺对碳纤维进行表面修饰,利用光谱分析仪和扫描电子显微镜分析修饰前后碳纤维表面的化学组成和微观结构,利用万能材料试验机和摩擦磨损试验机考察碳纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能和摩擦学性能。结果表明：碳纤维经表面处理之后的粗糙程度和活性官能团增多,改善了纤维与树脂之间的界面结合,使得复合材料的弯曲强度和拉伸强度得到不同程度的提高;与未修饰碳纤维增强的环氧树脂复合材料相比,表面修饰碳纤维增强环氧树脂复合材料的耐磨性能得到了很大程度的提高,复合材料的磨损机制也由疲劳磨损转变为磨粒磨损。     

B4C/Al复合材料的组织、力学性能和制备研究进展

B4C颗粒增强铝基复合材料不仅比强度高、耐磨性能优异,还兼具多种功能特性,是核工业、航空航天、汽车工业等领域中不可缺少的结构材料和功能材料.综述了B4C/Al复合材料的研究现状,总结了搅拌铸造法、粉末冶金法和冷喷涂增材制造法等各种方法的优缺点,对比了不同工艺下制备的B4C颗粒增强铝基复合材料的硬度、拉伸强度、屈服强度、...     

不同方法表面改性碳纤维增强热塑性聚酰亚胺复合材料的摩擦磨损性能

采用硝酸氧化改性和涂层复合改性法分别对碳纤维(CF)进行了表面处理,并制备了CF增强热塑性聚酰亚胺(TPI)复合材料;对CF的表面形貌进行了观察,研究了表面改性方法对复合材料摩擦磨损性能的影响,并利用扫描电子显微镜观察了磨损表面形貌。结果表明:硝酸氧化改性增大了CF的表面粗糙度,随处理时间的延长粗糙度增大;经涂层复合改性后,CF表面包覆了一层聚酰亚胺(PI),保护了CF并提高了其与基体界面的结合强度;经表面改性后的CF增强TPI复合材料的摩擦磨损性能均得到提高,以涂层复合改性的效果最好;硝酸氧化改性后的CF在摩擦过程中易断裂,复合材料的磨损形貌以磨粒磨损为主,而涂层复合改性后的CF断裂得到抑制,与基体结合更为牢固,磨损表面较为平整。     

钛活化预制坯制备Al_2O_3p/45钢复合材料的摩擦磨损性能

研究了挤压铸造制备的5%Ti-Al2O3p/45钢复合材料和Al2O3p/45钢复合材料在不同转速和压力下的摩擦磨损性能。结果表明:两种复合材料的磨损量均随转速和压力的增加而增大,且前者的磨损量更低,其原因是钛在Al2O3颗粒表面生成TiC涂覆层,增强了Al2O3颗粒与45钢基体的界面结合性能,提高了复合材料的耐磨性能;两种复合材料的摩擦因数相当,在0.58~0.92之间,且均随转速和压力的增大而减小。     

表面改性碳纤维对聚酰亚胺复合材料摩擦学行为的影响

采用硝酸氧化法和涂层复合改性法分别对碳纤维(CF)进行表面改性,并制备CF改性聚酰亚胺(PI)复合材料。考察材料在不同滑动速度和载荷下的摩擦磨损行为,利用扫描电子显微镜观察磨损表面形貌。结果表明:CF与PI基体的界面结合强度对PI复合材料在不同滑动速度下的摩擦磨损性能影响较大,涂层复合处理法比硝酸处理法能更有效提高CF与基体的界面结合强度,提高复合材料在高滑动速度下的摩擦磨损性能。CF的强度是影响复合材料在不同载荷下摩擦磨损性能的主要因素,CF经过表面处理后强度出现不同程度的下降,导致在高载荷条件下复合材料的摩擦磨损性能下较未处理的CF/PI复合材料相比有所下降。     

纳米SiO2包覆硅灰石填充改性尼龙1010的摩擦学性能

以硅灰石和水玻璃为主要原料,用无机化学沉积法制备纳米SiO2包覆硅灰石复合颗粒;利用扫描电镜和X射线衍射分析对包覆效果进行表征。将复合颗粒填充到尼龙1010中,对此复合材料进行拉伸、硬度和摩擦磨损实验,并与分别用硬脂酸改性硅灰石、未处理硅灰石填充的尼龙复合材料进行对比。结果表明,将纳米颗粒包覆硅灰石填充到尼龙1010中,可获得较好的结合界面,提高了尼龙复合材料的拉伸强度和硬度,比硬脂酸改性和未经处理的硅灰石更有效地改善了尼龙的摩擦学性能。     

ZChSnSb11-6/20钢复合材料不同结合界面结合强度仿真与试验

针对巴氏合金与钢体组成的复合材料,建立了不同结合界面(不同的生产工艺条件)下工件结合强度理论计算模型。以微小单元作为模型构建的基础,利用COMSOL Multiphysics软件对其结合界面进行了有限元应力场仿真模拟,得到了不同生产工艺条件下界面应力分布情况。仿真结果表明：三种结合界面下提出的理论计算公式与模拟计算值之间的相对误差值在15%内。采用电弧喷涂技术制备了不同结合界面和不同表面粗糙度的ZChSnSb11-6/20钢复合材料,得到了不同结合界面许用结合强度。试验结果表明：对于同一表面粗糙度,其结合强度随结合界面接触面积的增大而增大,圆弧面（B型）和截球面（C型）两种结合界面的结合强度值较接近,差值在2MPa之内;光面（A型）结合界面的结合强度最小,约为B型、C型两种结合界面结合强度的60%。通过对比分析,对所构建模型进行了模型评价,得到了模型评价对照表。     

B4C颗粒对AZ61蠕变及磨损性能影响的研究

采用机械搅拌法制备B4C/AZ61镁基复合材料,并通过对比AZ61镁合金和B4C/AZ61镁基复合材料的蠕变和磨损试验,分析B4C颗粒对AZ61镁合金蠕变及磨损性能的影响.结果表明:在蠕变性能上,与AZ61镁合金相比,B4C/AZ61镁基复合材料具有较小的初始蠕变量和较小的总蠕变量,进入稳态蠕变阶段的时间和进入稳态蠕变状态时的蠕变速率与AZ61镁合金基本相同;在磨损性能上,B4C颗粒的添加使得AZ61镁合金的抗磨损性能得到明显提升.     

SiC粒径对铜基复合材料载流磨损性能的影响

采用粉末冶金法制备不同SiC粒径改性的SiC/C/Cu复合材料,研究SiC颗粒大小对材料组织结构和物理性能的影响;在载流摩擦磨损试验机上进行载流磨损试验,研究不同滑动速度下,SiC粒径对材料磨损率的影响。结果表明:在SiC/C/Cu复合材料中小颗粒SiC偏聚于C/Cu界面处,而大颗粒SiC均卡嵌在铜基体内,并且随着SiC颗粒的增大,复合材料硬度和密度稍有增加,孔隙率迅速降低,导电率增加;在较低滑动速度下,复合材料的磨损量随SiC粒径增大不断降低;在较高滑动速度下,随SiC粒径增大,复合材料的磨损率先降低后升高,25μmSiC改性的复合材料具有最低的磨损率。     

SiC粒径对铜基复合材料载流磨损性能影响

采用粉末冶金法制备不同SiC粒径改性的SiC/C/Cu复合材料,研究SiC颗粒大小对材料组织结构和物理性能的影响;在载流摩擦磨损试验机上进行载流磨损试验,研究不同滑动速度下,SiC粒径对材料磨损率的影响。结果表明：在SiC/C/Cu复合材料中小颗粒SiC偏聚于C/Cu界面处,而大颗粒SiC均卡嵌在铜基体内,并且随着SiC颗粒的增大,复合材料硬度和密度稍有增加,孔隙率迅速降低,导电率增加;在较低滑动速度下,复合材料的磨损量随SiC粒径增大不断降低;在较高滑动速度下,随SiC粒径增大,复合材料的磨损率先降低后升高,25 μm SiC改性的复合材料具有最低的磨损率。     

碳纤维表面处理对单向C/C复合材料强度的影响

通过对碳纤维表面进行适当的氧化处理 ,改善纤维 /基体之间的界面结合 ,能在复合材料中得到较好的纤维强度利用率 ,提高材料性能。本文在不同条件下对碳纤维进行液相氧化和空气氧化处理 ,并测定了所制备的单向 C/C复合材料的强度 ,研究了不同氧化工艺条件对复合材料拉伸强度的影响 ,对采用氧化后纤维制备材料断裂机制的改变进行了讨论 ;研究发现液相氧化处理对 C/C复合材料的性能影响较为显著。     

表面处理纳米Si3N4/PTFE复合材料的力学与摩擦学性能

用热压成型法制备了纳米Si3N4填充的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,研究了纳米Si3N4质量分数、表面处理对PTFE复合材料力学和摩擦磨损性能的影响,用扫描电子显微镜(SEM)对拉伸断口形貌进行观察,分析了复合材料增强机制.结果表明:未处理纳米Si3N4能提高复合材料的硬度和耐磨性,但拉伸强度和冲击强度有所降低;表面处理纳米Si3N4后,PTFE复合材料的拉伸强度、冲击强度、减摩性能有所提高.拉伸断口的微观分析表明,表面处理Si3N4在PTFE基体中有较好的分散性,与PTFE基体界面结合较好.     

氧化物/尼龙1010复合材料滚动疲劳行为研究

以我国自主研制的尼龙1010为基体,氧化铁（Fe3O4）和氧化铜（CuO）为增强剂,进行氧化物／尼龙复合材料的滚动疲劳实验,研究氧化物／尼龙复合材料的滚动疲劳机制。通过实验发现周期性应力导致在材料临界深处形成显微裂纹和显微空穴成核,裂纹扩展导致形成片晶形磨屑,显微裂纹和显微空穴成核是剥层磨损的主要因素。氧化物颗粒割裂了尼龙1010的基体,在接触应力和摩擦热的复合作用下,表面金属氧化物颗粒由于复合材料表面界面疲劳开裂而剥落,形成表面疲劳。30％CuO／尼龙1010复合材料的抗滚动疲劳磨损性能最好,疲劳磨损量只有尼龙的70％左右;10％Fe3O4／尼龙1010复合材料耐磨性能最差,滚动疲劳磨损量是尼龙的2．4倍。     

Fe3Al基复合材料抗氧化性能的研究

用粉末冶金法制备了Fe3Al基复合材料，对其抗氧化行为和磨损机理进行了分析研究，发现无论是做热氧化性实验，还是高速重载摩擦磨损实验，它的抗氧化性行为主要是在Fe3Al颗粒表面形成氧化铝保护膜，该膜阻断氧原子的进一步侵入而提高了该材料的抗氧化性，该材料的主要磨损形式是磨粒磨损。     

Ekonol/G/MoS2/PEEK复合材料的制备和正交试验研究

用正交试验设计方法和模压方法制备了Ekonol／G／MoS2／PEEK复合材料，通过方差和极差分析方法对材料的耐磨性能进行了研究，并用扫描电镜对磨损表面形貌进行了观察和分析。结果表明，用模压法制备此复合材料是可行的，复合材料具有优良的耐磨性能，其最优制备方案为A5B3C3D3E3；正交试验设计方法、方差和极差分析方法是行之有效的复合材料研究方法。     

快速凝固结合粉末冶金法制备SiC_p/AZ91复合材料的组织及性能

用快速凝固结合粉末冶金法制备了SiC颗粒增强镁合金基复合材料(SiCp/AZ91)棒材,研究了SiC颗粒含量对复合材料室温力学性能及显微组织的影响.结果表明:制备的复合材料棒材中SiC颗粒在基体中分布均匀,但仍存在局部颗粒团聚现象;随SiC颗粒含量的增加,复合材料的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率均逐渐降低;热挤压过程中,镁、SiC和SiO2之间发生了界面反应,在界面生成Mg2Si等脆性相,影响了复合材料的界面性能.     

蜂窝构型ZTAp增强铁基复合材料磨损性能研究*

作为煤矿开采中主要运煤装备，刮板输送机中板长期受到煤和矸石的磨损，造成装备损坏，降低设备使用寿命，影响煤矿开采效率。以ZTA颗粒(氧化锆增韧氧化铝颗粒，ZTAp)、铁基自熔合金粉末、高铬铸铁(HCCI)为原材料通过蜂窝预制体制备及浇铸工艺制备出蜂窝构型ZTAp增强铁基复合材料（ZTAp-HCCI复合材料）。采用扫描电子显微镜、X射线衍生仪、差热分析以及有限元理论模拟计算方法对ZTAp-HCCI复合材料组织形成过程进行研究，通过硬度实验、划伤实验及滑动磨损实验对材料耐磨性能进行表征。结果表明：ZTAp-HCCI复合材料中HCCI与ZTAp间未发生元素扩散，二者为机械结合；基体增强相为(Fe,Cr)7C3，在613 ℃时由Fe基体中固溶的C、Cr元素在晶界处形核析出。通过模拟计算表明，预制体在浇铸时为液相烧结，与HCCI形成冶金结合；通过划伤试验验证了ZTAp对于划痕的阻碍作用，同时证明HCCI对于ZTAp有良好的固定与承载作用。实验结果证明蜂窝构型ZTAp-HCCI复合材料耐磨性要远高于常用耐磨钢，其耐磨性能是铁基自熔合金的7倍。     

消失模铸渗法制备SiC颗粒增强钢基表面复合材料

通过涂覆预制块的预置方法,利用消失模(V-EP)铸渗工艺制备了SiC颗粒增强钢基表面复合材料,着重研究碳化硅粒径对表面复合效果的影响.结果表明:碳化硅颗粒粒径在600～850 μm时,制备的复合材料表面复合效果好,铸渗复合层厚度可达4 mm左右,表面较平整;碳化硅颗粒粒径对SiC/钢复合材料表面质量有很大的影响,随着SiC颗粒粒径的增加,复合材料铸渗层的表面质量呈下降趋势.     

制备工艺对PTFE复合材料硬度的影响

采用溶剂蒸发法和固体纳米粉末混合法制备两种工艺制备了PTFE复合材料。结果表明：在填料含量相同时，溶剂蒸发法制备的PTFE复合材料的硬度显著高于固体纳米粉末混合法制备的PTFE复合材料的硬度；使用纳米颗粒作填料时，用偶联剂处理表面对硬度没有显著影响。其作用机理为：当用固体纳米粉末填料时，由于纳米粉末的团聚作用，丧失了部分纳米颗粒的表面特性，界面结合较差，硬度较低；而使用液体纳米硅溶胶制备PTFE复合材料时，纳米颗粒在搅拌蒸发的过程中被PTFE大分子包裹，可以有效防止团聚的发生。     

三元硼化物强化粉末高速钢的摩擦磨损特性研究

采用反应硼化烧结法在1193℃下真空烧结,成功制备出具有良好耐磨性的粉末高速钢与三元硼化物陶瓷的复合材料;在自制摩擦磨损试验机上进行了摩擦磨损实验.分析表明:复合材料主要由三元硼化物基硬质相和高速钢基体组成,陶瓷颗粒与基体界面结合良好,分散均匀,耐磨性能良好.