界面过渡层对SiC/Al双连续相复合材料性能的影响

研究了界面过渡层对SiC/Al双连续相复合材料性能的影响.结果表明,界面过渡层降低了复合材料中的残余应力,改善了界面的结合,提高了复合材料的压缩性能.当界面过渡层中SiC的体积分数接近50%时,复合材料的压缩强度最高,塑性最好,但弹性模量较低.界面过渡层的存在改变了复合材料的弯曲断裂机制.SiC原始泡沫增强的复合材料在断裂时,增强体SiC泡沫先断裂,基体后破坏,断裂表面凹凸不平;含界面过渡层的复合材料断裂时,过渡层的外侧界面先被撕开,内侧界面结合良好,基体与增强体同时断裂,断口平整.     

羟基磷灰石(HA)表面改性对HA/聚乳酸复合材料力学性能的影响

采用三种高分子有机物聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)和聚丙烯酸(PAA)对羟基磷灰石(HA)颗粒表面进行改性处理,以便改善两相在复合时的界面结合强度,从而获得力学性能优良的复合材料.首先,将三种高分子聚合物分别溶于含HA颗粒的水溶液中,均匀分散后经喷雾干燥获得改性的粉体;然后,利用流延法获得HA/PLLA复合材料薄膜.研究了3种高分子表面改性HA颗粒后复合材料的力学性能,以及自然断面的界面结合情况.结果表明HA表面经PEG改性后,HA与PLLA间的界面结合状态优良,HA/PEG/PLLA的断裂强度较未经表面改性处理的HA颗粒与PLLA的复合材料的断裂强度提高了31%.     

新型复式连通SiC/390Al复合材料的制备和性能

以空心多孔SiC泡沫陶瓷为增强体,用挤压铸造法制备了新型复式连通双连续相SiC/390Al复合材料,研究了泡沫陶瓷骨架筋的结构对复合材料的影响,以及复合材料中的界面对力学性能的影响.结果表明,SiC空心多孔泡沫陶瓷与390Al复合后形成了复式连通双连续相复合材料,具有独特的互穿式界面结构,材料界面的结合优异.随着复合材料界面结合的加强和泡沫增强体的复合韧化,复合材料的屈服强度、压缩强度和弯曲强度明显提高,韧性显著增强.     

表面改性对Cf/HA-PMMA混杂生物复合材料的结构及性能的影响

采用原位合成与溶液共混相结合的方法,制备了短切碳纤维(C_f) 增强纳米羟基磷灰石(HA)-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)生物复合材料。重点研究了短切碳纤维和纳米HA粒子表面改性前后对C_f/HA-PMMA复合材料微观结构和力学性能的影响。采用XRD、FTIR、XPS和SEM等对纳米HA粒子、碳纤维和复合材料的组成结构及断面的微观形貌等进行测试和表征,使用万能材料试验机测试其弯曲、压缩性能。结果表明：经表面氧化的碳纤维和用卵磷脂改性后的纳米HA与PMMA基体的界面结合性明显得到改善;采用卵磷脂表面改性后的纳米HA及表面预氧化后的碳纤维制备的C_f/HA-PMMA复合材料的弯曲性能得到显著提高,与采用未表面改性纳米HA和未表面氧化碳纤维所制备的C_f/HA-PMMA复合材料相比,弯曲、压缩强度和弹性模量分别提高1.6倍、2倍和4.3倍。     

表面改性和复合工艺对金属纤维/聚合物复合材料性能的影响

以不锈钢纤维为导电填料,分别与ABS和PP复合,制得了电磁屏蔽用导电高分子复合材料。考察了表面改性和复合工艺对金属纤维／聚合物复合材料性能的影响。结果表明,用不同表面处理剂处理不锈钢纤维后,随纤维表面张力增加,复合材料的电阻率增加。使用母料法工艺可以有效地改善金属纤维在聚合物基体中的分散,从而提高复合材料的导电性能和电磁屏蔽性能。     

界面改性对麦秸秆纤维/聚乙烯复合材料性能的影响

以陕西关中地区的麦秸秆纤维（WF）和回收的聚乙烯（rPE）为原料,利用挤出和热压成型的方法制备WF/rPE复合材料,研究了界面相容剂马来酸苷接枝聚乙烯（MAPE）、马来酸苷接枝聚乙烯蜡（MAPE蜡）和γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）及MAPE蜡含量对WF/rPE复合材料的力学性能、吸水性能、热稳定性和界面性能的影响;利用FTIR和SEM分析了改性前后WF化学结构及WF/rPE复合材料拉伸断面形貌。结果表明：添加MAPE蜡的WF/rPE复合材料力学性能最好,当WF和MAPE蜡的添加量分别为40wt%和2wt%时,WF/rPE复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别达到最大值15.0 MPa和23.8 MPa;当MAPE蜡含量高于2wt%时,WF/rPE复合材料力学性能和耐水性能下降。TG结果表明,添加不同界面改性剂对WF/rPE复合材料的热稳定性能无显著影响;FTIR分析发现,硅烷偶联剂KH550可以与WF中的羟基反应;SEM分析表明,添加MAPE蜡的WF/rPE复合材料界面结合比添加MAPE和KH550的WF/rPE复合材料更好。     

表面改性对纳米蒙脱土/聚酰胺6-66复合材料性能的影响

选取三种不同的纳米蒙脱土（nMMT）（分别为钠基蒙脱土（Na-MMT）、氨基酸改性nMMT（OMMT-A）和CH₃（CH₂）₁₇N（CH₃）[（CH₂CH₂OH）₂]+改性nMMT（OMMT-B））,通过熔融共混法制备了不同改性的纳米蒙脱土/聚酰胺6-66（nMMT/PA6-66）复合材料,研究了不同表面改性对nMMT/PA6-66复合材料的结晶、流变和力学等性能的影响。结果表明,nMMT的加入促进了nMMT/PA6-66复合材料中γ晶的形成,提高了复合材料的结晶温度,但加入OMMT-B后OMMT-B/PA6-66复合材料的异相成核作用效率有一定程度减弱;同时,OMMT-B能更好地改善PA6-66的储能模量,提高PA6-66的流动性。力学性能测试表明,nMMT提高了nMMT/PA6-66复合材料的强度,降低了复合材料的韧性,但效果不同。其中,加入OMMT-B后OMMT-B/PA6-66复合材料的韧性几乎保持不变,拉伸强度和弯曲强度相对于纯PA6-66分别提高了26%和28%,表现出最佳的综合力学性能。综合研究结果表明,不同表面改性nMMT对PA6-66性能的影响主要取决于改性剂和PA6-66分子链之间相互作用的强弱。      

表面改性对碳纤维/酚醛树脂基复合材料摩擦性能的影响

使用浓硝酸和硅烷偶联剂(hk550)对PAN基碳纤维(3K)进行表面改性,以酚醛树脂为基体制备复合材料,使用扫描电子显微镜(SEM),傅里叶变换红外光谱(FTIR),和X射线光电子能谱(XPS)等手段研究了碳纤维的结构和表面特性。用拉伸试验机测量了复合材料的拉伸强度,用微纳米力学综合测试系统(UNMT-1)测量了复合材料的摩擦性能。结果表明,用浓硝酸和偶联剂处理可提高碳纤维表面的粗糙度和化学活性,可改善碳纤维与酚醛树脂基体之间的界面结合,使复合材料的拉伸强度提高、磨损率降低。     

SiC晶须增强的Zn-12Al合金及其性能

本文用挤压铸造法制备了 SiC_w/Zn-12Al 复合材料,对其常温力学性能进行了测试,讨论了SiC晶须的含量对复合材料性能的影响。试验结果表明:用挤压铸造法制备 SiC_w/Zn-12Al 复合材料是可行的,SiC_w/Zn-12Al 复合材料具有较高的硬度、强度、弹性模量和优良的耐磨性能。     

表面改性对介孔硅酸钙镁/聚醚醚酮复合材料性能的影响

实验制备了介孔硅酸钙镁/聚醚醚酮复合骨修复材料, 采用砂纸打磨及喷砂对其表面进行改性。结果表明: 表面改性明显提高了复合材料表面的粗糙度和亲水性(水接触角降低), 喷砂在复合材料表面暴露出大量的介孔硅酸钙镁, 形成了多孔结构, 粗糙度和亲水性提高最大。表面改性复合材料在模拟体液中浸泡7 d后, 表面都形成了大量磷灰石; 表面改性促进了MC3T3-E1细胞在复合材料表面粘附、增殖和分化。喷砂比砂纸打磨更明显地提高了复合材料的生物学性能。     

挤压铸造TiB2P/Al复合材料室温力学性能

采用挤压铸造法制备不同体积分数的TiB_2P/Al复合材料, 利用扫描电镜、 硬度计、 拉伸试验机等对复合材料的室温力学性能进行了研究, 系统地分析了体积分数和热处理工艺对材料力学性能的影响。结果表明: 挤压铸造TiB_2P/Al复合材料的布氏硬度、 抗弯强度和弹性模量随增强相TiB₂体积分数的增加而提高。45% TiB_2P/Al复合材料T6处理后硬度和抗弯强度分别比退火态时提高了23%和40%, 但热处理状态对弹性模量的影响不大。      

纤维表面处理对C/C复合材料组织与性能的影响

采用CVI涂层和400℃空气氧化技术对炭纤维进行表面处理,借助偏光显微镜(PLM)、扫描电镜(SEM)和弯曲性能测试研究了炭纤维表面处理对2D中间相沥青基炭/炭复合材料的组织结构与弯曲性能的影响.结果表明:两种表面处理的材料均具有韧性断裂特征,CVI涂层表面处理后材料的"假塑性效应"更为显著,但是其抗弯强度较低,基体炭的组织结构为具有光学活性的热解炭和中间相沥青炭的流线型、广域流线型组织,材料内部形成多层次的界面结构,在断裂破坏过程中,主要发生基体内聚破坏;400℃空气氧化表面处理的材料的基体炭的组织结构为中间相沥青炭的小域、广域流线型组织,材料在断裂破坏过程中,表现为混合破坏,即基体内聚破坏和界面粘结破坏同时发生.     

Preparation and mechanical properties of C/SiC composites with carbon fiber woven preform

C/SiC composites reinforced with multilayer carbon fiber woven preforms were fabricated by isothermal chemical vapor infiltration (ICVI) process. To characterize the mechanical properties of the composites, mechanical testing was carried out under various loading conditions, including tension, bending and shear loads. The results indicated that the composites, with superior intrinsic through-the-thickness properties, exhibited high in-plane mechanical properties. Therefore, the composites developed can well meet the demands of the reusable nose cap, i.e. the easiness of near-net shaping and the capability of withstanding multidirectional mechanical and thermal stresses.     

热处理对含CSiCTaCC界面C/C复合材料力学性能的影响

以准三维针刺炭纤维毡为预制体, 采用化学气相渗透工艺在预制体中炭纤维/基体炭之间制备C-SiC-TaC-C复合界面, 利用树脂浸渍-炭化工艺对材料进一步增密, 获得含C-SiC-TaC-C界面的C/C复合材料。研究了1400～2500℃不同温度热处理前后复合材料的微观结构和力学性能。结果表明: 热处理前, SiC-TaC界面为管状结构, 复合材料的抗弯强度为241.6 MPa, 以脆性断裂为主; 经1400～1800℃热处理后, TaC界面破坏呈颗粒状, 复合材料的平均抗弯强度下降到238.9～226.1 MPa, 其断裂方式不变, 但断裂位移由0.7 mm增至1.0 mm; 经2000～2500℃热处理后, SiC、 TaC界面均受到破坏, 复合材料平均抗弯强度急剧下降至158.7～131.8 MPa, 断裂方式由脆性断裂转变为假塑性断裂。      

铺层顺序对预成型体搭接复合材料拉伸性能影响的仿真与验证

使用有限元理论模拟分析了几种不同铺层顺序的预成型体搭接复合材料的拉伸性能,并且使用国产碳纤维与快速固化环氧树脂制备相应的单下陷搭接试样,测试其搭接接头的拉伸性能,对有限元计算结果进行了验证。结果表明,使用有限元计算与实验方法得到的结果基本相符。有限元模拟及实验验证发现不同铺层结构的预成型体搭接复合材料有两种不同的破坏损伤模式。搭接上层板的层间剥离强度与层板本身弯曲性能共同决定了搭接接头的破坏模式及拉伸性能,两者中强度较弱的先发生破坏,导致试样失效。在预成型体搭接接头中,0°铺层越靠近搭接面,对搭接性能的影响越明显,搭接强度越高。搭接界面处纤维层之间的相对角度不同,纤维铺层刚度不同,刚度差别越大,搭接强度就越低。     

Microstructure of Al/Al bimetallic composites by lost foam casting with Zn interlayer

A novel method named the lost foam casting (LFC) liquid–liquid compound process with a Zn interlayer was proposed to prepare the Al/Al bimetallic composites, and the microstructure of the Al/Al bimetallic composites was investigated in the present work. The results showed that the Al/Al bimetallic composites were successfully produced using the novel process. The Zn interlayer prevented different liquid metals from directly mixing. A uniform and compact metallurgical interface was obtained between the Al and the A356 aluminium alloy, which consisted of the η-Zn, α-Al rich, α?+?η eutectoid, and primary silicon phases. The microhardness of the interface layer was significantly higher in comparison with those of the Al and A356 matrixes.     

挤压铸造制备高体积含量SiCp/2024Al复合材料

采用干压成形将200μm与10μm的SiC颗粒按不同配比混合制得多孔陶瓷预制体,当粗、细颗粒质量比为8∶2时,预制体相对密度达到最大值75%。采用挤压铸造工艺制得陶瓷含量为75%的SiC/2024Al复合材料,研究了预制体氧化处理对复合材料力学性能的影响。未氧化处理的预制体经挤压铸造所得的复合材料抗弯强度达到288MPa,断裂韧性达到8.7MPa.m1/2;预制体经氧化处理后所得的复合材料的相对密度、抗弯强度和断裂韧性较未氧化处理的有所降低,但硬度变化不大,HRA约为70。复合材料失效破坏的主要机制是SiC大颗粒解理断裂和小颗粒与金属基体界面解离。     

Effect of surface roughness on tribological properties of TiB2/Al composites

55 vol.% TiB₂/2024Al composites were fabricated by pressure infiltration method. The effect of surface roughness of GCr15 steel disc (Ra 0.606, 0.372, 0.023, 0.005 μm) on the tribological properties of composites was investigated. Results showed that with the change of surface roughness, there is an optimal value (Ra 0.023 μm) under which the friction coefficient and wear rate is the lowest. The optimal surface roughness is in the same order of mixture of TiO₂ and B₂O₃, observed on the surface of TiB₂ particles after pre-heating process. During sliding, the filling of this oxidation layer into the asperity gap of GCr15 and greatly reduces adhesion between aluminium and GCr15, furthermore, decreases the friction coefficient and wear rate.     

C/ C坯体对 C/ C2Cu复合材料摩擦磨损行为的影响

采用无压熔渗方法制备炭纤维整体织物/炭2铜 (C/ C2Cu) 复合材料 , 在 MM22000型环2块摩擦磨损试验机上考察复合材料的摩擦磨损性能 , 利用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌 , 研究 C/ C坯体对材料的摩擦磨损行为的影响及机制。结果表明 : 随着 C/ C坯体密度的增加 , 摩擦系数及 C/ C2Cu材料自身和对偶的磨损量均降低 ; 采用浸渍/炭化 ( I/ C) 坯体的 C/ C2Cu材料摩擦系数及自身和对偶件的磨损量均高于采用化学气相渗透(CVI) 坯体的试样; 摩擦面平行于纤维取向的试样摩擦系数低于垂直于纤维取向的试样 , 但磨损率较高。     

水性上浆剂对碳纤维表面及碳纤维/环氧树脂复合材料界面性能的影响

以4,4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)(MDI)为扩链剂, 将Triton X-100(TX-100)引入到双酚A二缩水甘油醚(DGEBA) 中, 设计合成水性碳纤维上浆剂(DGEBA-MDI-TX-100), 并利用合成的水性上浆剂对碳纤维表面进行改性。在此基础上, 以环氧树脂为基体, 制备碳纤维/环氧树脂复合材料, 研究了水性上浆剂改性碳纤维对碳纤维表面性能及其复合材料界面性能的影响。结果表明:与未经处理的碳纤维相比, 经过上浆剂改性后的碳纤维润湿性能得到了较大的提高, 与环氧树脂的接触角下降了 9.1%;与环氧树脂复合后制备的复合材料的界面剪切强度提高了64.7%。