碳纤维/树脂基复合材料铣削表面粗糙度及表面形貌研究

目的研究了CFRP材料铣削加工过程中,部分主要工艺对CFRP材料加工表面质量的影响规律,为工艺参数优化,提高此类零件的表面质量提供依据。方法设计了CFRP材料铣削中的切削参数、刀具结构、加工方法与加工表面粗糙度及表面形貌之间的单因素试验。通过单调改变一个切削参数而其余切削参数不变,得到了工件表面粗糙度和表面形貌随切削参数、刀具结构、加工方法的变化规律。结果当铣削速度增大时,工件的表面粗糙度变化不大,表面微坑缺陷的数量却有所增加,但变小、变浅。当进给速度增大时,工件表面粗糙度呈上升趋势,表面缺陷也随之增加。无涂层多齿刀具铣削后的工件表面粗糙度最大,其次是金刚石涂层多齿刀具铣削的工件,最小的是金刚石涂层交错齿刀具铣削的工件。多齿刀具加工后的表面有较多的微坑缺陷,但普遍深度较浅且面积较小。交错齿刀具对分层缺陷的抑制作用最明显,但在左旋和右旋刀齿交错处容易出现较严重的加工缺陷。与普通机械加工方法相比,超声振动加工方法得到的工件表面质量较好,可以有效减少表面微坑缺陷,改善CFRP铣削加工表面质量。结论 CFRP材料铣削加工时,为了获得较好的加工表面质量,切削参数应选用较高的切削速度和较低的进给速度,切削刀具宜选用多齿带涂层刀具。和普通机械加工方法相比,超声振动铣削加工方法更为有利于获得好的表面质量。     

等离子体表面处理对碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)胶接性能及表面特性的影响EI北大核心CSCD

为改善碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)表面润湿性能及表面活性,提高其胶接强度,采用旋喷式空气等离子体处理设备对CFRP进行表面处理,通过拉伸试验探究等离子体表面处理距离、处理速度对CFRP胶接性能的影响,并利用接触角测量仪、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱分析仪(XPS)等测试技术,探究等离子体处理对CFRP表面润湿性、表面形貌、表面化学组分等表面特性的影响。结果表明:CFRP表面经等离子体处理后,胶接强度逐渐提高,处理距离h为10mm,处理速度v为2mm/s时,接头强度最大。接头破坏模式从界面破坏转变为混合破坏模式。随等离子体处理距离及速度的降低,复合材料表面水接触角降低,表面自由能及极性分量增加,表面润湿性及吸附性能提高。经等离子体处理后,CFRP表面产生微米级沟壑,表面积增加,但当处理距离较近时,部分表面树脂因等离子体热响应产生损伤,不利于胶接性能的进一步提升。复合材料基体与等离子体中活性粒子相互作用后,表面含氧基团增多,并产生C—O/C—O、C=O/O—C=O等较为活泼的含氧基团,有利于复合材料与胶粘剂形成牢固的化学键合。等离子体处理可以显著提高复合材料表面润湿性、表面活性及胶接性能。     

低温空气等离子体处理对铝合金表面粘接性能的影响

为了提高铝合金与高分子材料之间粘接强度,采用低温空气等离子体预处理技术,对5083型铝合金表面进行活化处理。对铝合金表面的显微形貌、接触角、表面能、化学元素的成分及价态等理化性能进行了分析,对铝合金与环氧树脂的粘接性能进行了测试。结果表明:低温等离子体处理后铝合金表面的活性显著增加,水接触角由88.7°最低降至10.1°,表面能由19.21 mJ/m~2增加到74.04 mJ/m~2,表面氧元素含量明显增加,显微形貌及粗糙度未发生明显改变。铝合金板粘接后的拉剪强度随处理时间增加而增加,最高值达到12.4 MPa,较处理前提高了约4倍,表面氧元素的含量及活性增加是树脂与铝合金粘接性能提升的重要因素。     

冷等离子体处理工艺对丁腈橡胶表面性能的影响

目的采用冷等离子体处理工艺(CPT)改善丁腈橡胶(NBR5080)的表面润湿性。方法采用Ar、空气和O2等3种气氛,通过调整工艺参数对NBR5080进行表面处理,测试NBR5080的静态接触角、计算表面能;用扫描电子显微镜(SEM)及原子力显微镜(AFM)观察表面形貌;X射线光电子能谱(XPS)测试分析表面的化学元素。结果 3种气氛处理后,NBR5080的静态接触角由91°分别降到25°,27°,35°,表面粗糙度由16.37 nm分别提高到97.78,75.12,59.58 nm;与聚四氟乙烯薄膜之间由不能粘接到剥离强度分别提高到44.2,40.6,32.3 N/m。结论 3种处理气氛均能改善NBR5080的表面润湿性,其中Ar气氛的处理效果最佳,处理工艺参数为功率100 W、时间600 s、压强30 Pa;处理后的NBR5080与PTFE的粘接性能明显提高;处理后NBR5080的表面润湿性变化存在时效性。     

低温等离子体对碳纳米管表面改性的研究进展

首先介绍了应用于碳纳米管表面改性的产生低温等离子体的常用方法及其优缺点。 然后阐述了低温等离子体对碳纳米管的不同改性方法,改性后碳纳米管表面含氧官能团含量增加或接枝上大量新的化学基团。 探讨了对改性前后碳纳米管的分析方法,用水接触角测试技术表征亲疏水性,用光谱分析技术表征化学元素和化学基团,用扫描电镜透射电镜等分析表面形态。 最后对低温等离子体改性后的碳纳米管在环境保护和复合材料等领域中的研究进展情况进行了综述,并指出目前存在的问题和今后的发展方向。     

低温等离子体聚合对超细陶瓷粉体的表面改性

利用低温等离子体聚合的方法在超细ZrO2及SiC粉体表面聚合了聚乙烯、聚苯乙烯以及聚甲基丙烯酸甲酯等不同的聚合物层。透射电镜(TEM)、热重(TGA)及漫反射红外光谱的结果表明3nm～8nm厚的聚合物膜存在于超细陶瓷粉体的表面。经低温等离子体聚合处理过的ZrO2粉体在有机载体中的分散性显著提高。液体石蜡体系中，经低温等离子体聚合处理过的ZrO2粉体体系的粘度要远远小于未处理的ZrO2粉体体系。     

树脂基复合材料表面修整工艺材料性能研究

目的为提高复合材料涂装前的喷漆表面平整度,保证漆膜表面状态。方法分别采用表面修整剂、针孔填充剂和封孔剂等三种工艺材料,对玻璃纤维增强树脂基复合材料表面进行喷漆前的表面修整,并涂装配套的防护底漆。通过对修整材料的固化性能、与基材及漆层的表面结合力以及涂层系统相容性等性能进行测试,并与未使用工艺材料进行表面修整处理的复合材料喷漆后的表面状态进行对比,评价三种工艺材料的工艺性能、附着力及与涂层的相容性等。结果在树脂基复合材料表面,涂装前配套使用针孔填充剂和封孔剂或针孔填充剂和表面修整剂进行表面修整,可有效降低复合材料表面针孔、凹坑等缺陷对涂装外观的影响,且漆层与基底的结合力大于15 MPa,与未使用工艺材料的涂层系统比较,性能未下降。结论三种工艺材料与底面漆的相容性良好,对涂层力学性能及耐介质性能无不良影响,可配套用于复合材料涂装前的表面修整,提升涂装表面状态。     

碳化硅晶须增强铝基复合材料精密加工表面微观形貌

通过采用聚晶金刚石PCD刀具对SiCw增强铝基复合材料在精密数控车床上进行加工试验,使用扫描电子显微镜SEM、原子力显微镜AFM和Talysurf-6型粗糙度轮廓仪对已加工表面进行微观形貌检测和分析,并采用EDAX能谱仪对已加工表面进行化学成分分析.结果表明:第三切削变形区中SiCw所处的不同位向与不同种类的已加工表面微观形貌形成高度的关联度,SiCw的位向是直接影响已加工表面质量的重要因素之一.在A～E五大类SiCw的位向中,A类(α=0°)位向最易使SiCw以直接切断型变形,产生最好的表面质量.E类(α=±90°,且β=0°或β=180.)位向最易使SiCw以拔出或压碎嵌入型变形,形成最差的表面质量.     

树脂基复合材料用陶瓷涂层防护性能分析

采用等离子喷涂铝粉作为打底材料在碳纤维增强聚酰亚胺复合材料（PMC）基体上制备了Al2O3和ZrO2轻质陶瓷防护涂层，测试了涂层的剪切结合强度、耐热循环性能、抗冲蚀性能、隔热性能。结果表明，等离子喷涂铝粉作打底层的涂层系统，性能优于电弧喷铝或电弧喷锌作打底层的涂层系统。带有Al2O3涂层的试样失重不到基体材料失重的1／3，Al2O3和ZrO2陶瓷涂层都可以为聚酰亚胺复合材料基体提供有效的冲蚀防护。Al2O3和ZrO2陶瓷涂层都可以为聚酰亚胺复合材料基体提供有效的隔热防护，ZrO2涂层隔热性能优于Al2O3涂层。     

SiCp／Al合金基复合材料的室温拉伸性能

通过对采用半固态搅拌－液态模锻工艺制备的ＳｉＣｐ／Ａｌ合金基复合材料室温拉伸性能的研究，分析了这种复合材料屈服强度和极限强度提高的原因，对颗粒增强复合 经化机理进行了探讨，同时采用扫描电子显微镜对材料的拉伸断口进行了观察，发现复合材料及未增强基体合金的断裂虽均属于塑性断裂与脆性断裂的混合型模式，但随着ＳｉＣ颗粒在复合材料中的体积分数的增加，脆性断裂特征变得更为显著。     

含微纳B4C/Ti颗粒铜基复合材料的微观组织与力学性能

采用高能球磨(HEBM)和放电等离子烧结(SPS)工艺成功制备出微纳B₄C/Ti颗粒增强铜基复合材料(CTBCs),通过X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)以及能谱(EDS)等测试手段对其微观组织形貌进行表征。结果表明,(B₄C+Ti)颗粒在基体中均匀分布,增强体与铜基体界面结合良好,且其结合形式为冶金结合和机械结合并存。采用阿基米德排水法测定出烧结态试样的致密度。复合材料的显微硬度、拉伸屈服强度、抗拉强度和延伸率等力学性能相较于纯铜试样得到显著提高,这主要归因于载荷传递、细化晶粒与热错配等强化机制。复合材料的拉伸断口表现出明显的韧性断裂特征。     

等离子体处理对AA7075铝合金表面特性及胶接性能的影响

目的 改善AA7075铝合金的胶接性能及表面特性,提高胶接强度,研究等离子体处理对AA7075铝合金表面特性的影响。方法 采用低温空气等离子体处理设备对AA7075铝合金进行表面处理,改变等离子体处理距离及处理速度,通过胶接及拉伸剪切试验对AA7075铝合金胶接强度进行测试,并利用SEM、AFM、接触角测量仪、FTIR、XPS等对铝合金表面的物化特性进行表征和分析,探究等离子体处理对铝合金胶接性能的影响及机理。结果 当等离子体处理距离d为5 mm,速度v为2 mm/s时,AA7075铝合金胶接接头强度最大为14.56 MPa,与丙酮处理及未处理相比,分别提高约80％、200%。接头拉伸载荷位移曲线及破坏形貌表明,接头内聚破坏程度增大,胶粘剂呈内聚破坏形态分布在铝合金两侧。随着处理距离从10 mm降低至5 mm,铝合金表面部分污染物可以有效清除,表面最大高度差从221.8 nm降低至121.6 nm,表面微米级粗糙轮廓增加。同时,表面水接触角从46°降低至26°,表面自由能及极性分量增加,铝合金表面润湿性及表面吸附性能提高。表面FTIR、XPS测试表明,等离子体处理可以改变AA7075铝合金表面C1s、O1s、Al2p、N1s、Mg1s等元素含量占比,表面C—C、C—O和O—C=O基团含量减少,OH、Al—O等极性基团增多,铝合金表面活性明显增加。结论 等离子体处理可以显著提高AA7075铝合金胶接强度,胶接接头失效模式由单一界面失效转变为胶粘剂内聚失效。等离子体处理通过改善AA7075铝合金表面润湿、黏附性能,增大粘结面积,同时提高表面极性基团及表面活性,使铝合金与胶粘剂胶接界面形成化学键合作用,从而提高其与胶粘剂界面的粘结强度。     

等离子表面处理对低粗糙度铜箔与树脂界面结合性能的影响

目的 通过等离子处理提高高频高速印刷电路板（Printed Circuit Board,PCB）基板中低粗糙度铜箔与树脂的结合力。方法 采用大气等离子处理对环氧树脂和聚苯醚树脂进行表面改性,电沉积粗化处理得到低粗糙度铜箔,将处理后的铜箔/树脂热压制成PCB基板,通过扫描电子显微镜（SEM）、激光共聚焦显微镜（LSM）、X射线光电子能谱（XPS）、剥离强度测试等分析测试手段,系统地研究了等离子处理对铜箔/树脂界面结合力的影响。结果 等离子处理后的树脂表面形貌未发生明显变化,对表面化学状态的分析表明表面产生了更多的有利于黏合的活性基团。等离子处理的环氧树脂和聚苯醚树脂样品的剥离强度分别为0.86N/mm和0.63N/mm,相比于未处理样品,结合力分别提高了43%和50%。此外,有无等离子处理的铜箔/树脂界面剥离断裂后的表面形貌特征显现出明显的差别,这一差别与等离子处理后表面化学状态的改变相关。具体而言,等离子处理的铜箔/环氧树脂剥离样品,树脂侧残留更多的铜微粒;等离子处理的铜箔/聚苯醚树脂样品,倾向于从树脂侧断裂,且铜微粒间隙中残留较多的树脂。结论 等离子处理能够有效提高低粗糙度铜箔与环氧...     

叶片表面硫化腐蚀层弧斑低温等离子体去除

为研究空气压缩机叶片表面腐蚀层的弧斑低温等离子体去除,利用高温高压反应釜模拟压缩机叶片腐蚀环境条件,在FV(520)B不锈钢表面制备了H2S腐蚀产物膜;利用玻恩-哈伯循环计算了硫化产物的晶格能,基于弧斑等离子体去除过程中能量计算探讨了腐蚀层去除机理;利用示波器、SEM、EDS等对放电过程的电压信号变化、处理后表面形貌、表面元素分布进行分析,研究了弧斑低温等离子体去除腐蚀层的过程、机制及电流对去除过程的影响。结果表明:表面硫化物层可在弧斑能量作用下脱离键合而去除;其去除过程分层进行,各层去除时的电压信号出现明显差异;弧斑低温等离子去除过程中,当电流为10、20和30 A时,去除时间为127、64和42 s,试样表面粗糙度分别为1.18、1.69和1.76μm,表明电流增大能使去除效率提高,并使处理后试样表面粗糙度增加。     

原位自生钛基复合材料高温氧化表面分析

利用海绵钛、高纯铝与TiC/Al中间合金的反应,采用非自耗电弧熔炼工艺,原位合成Ti-11Al-1.5C复合材料。将复合材料置于700~900℃的静止空气中氧化不同的时间,分析氧化时间、温度等因素对复合材料氧化动力学行为的影响。用配有能谱分析仪的扫描电镜对氧化层表面的显微结构及成分进行分析。结果表明,复合材料的氧化动力学曲线主要为抛物线类型;从低温短时氧化到高温长时氧化,氧化表面由接近基体本身的浅黄绿色逐步向深黄色转变,氧化产物则由TiO2和Al2O3的不均匀混合物层逐步转化为均匀的TiO2柱状六方晶层。     

金属基复合材料的现状与发展趋势

在过去的二十多年里,金属基复合材料凭借其结构轻量化和优异的耐磨、热学和电学性能,逐渐在陆上运输（汽车和火车）、热管理、民航、工业和体育休闲产业等诸多领域实现商业化的应用,确立了作为新材料和新技术的地位。但是,金属基复合材料的未来发展仍然面临不确定性,既有可能持续扩大应用领域和市场规模,也有可能在其它材料和技术的竞争下停滞甚至萎缩。在综述金属基复合材料的研究与应用现状的基础上,对其可预期的增长点和发展趋势进行了展望。     

镁基复合材料的制备方法与新工艺

综述了镁基复合材料的不同制备方法,尤其是对一些新型制备方法进行了着重介绍,针对性地分析了不同制备工艺对复合材料组织、结构、性能的影响,提出了今后镁基复合材料研究重点是开发新型增强相材料与原位反应合成技术、优化现有制备工艺、大规模制备高性能镁基复合材料.     

钛的锻造

综述了增强相涂层种类、涂层制备方法及其对金属基复合材料界面和性能的影响。根据涂层的功能将涂层分为润湿涂层、阻挡涂层和调节界面涂层。对化学镀、化学气相沉积、溶胶－凝胶法及其它涂层制备方法作了扼要讨论。也介绍了单涂层、双涂层及复合涂层对金属基复合材料界面及性能的影响。     

铝基复合材料研究进展

评述了铝基复合材料的研究进展,主要包括铝基复合材料的设计与制备,界面研究,材料的性能与应用等几个方面,最后对研究中存在的问题和今后的发展方向作了简要的介绍     

颗粒体积分数对WC/铁基表面复合材料冲蚀磨损性能的影响

采用负压铸渗工艺制备了WC/铁基表面复合材料 ,分析其组织结构 ,着重研究了WC颗粒不同体积分数对WC/铁基复合材料抗冲蚀磨损性能的影响。结果表明 ,适当的颗粒体积分数 (3 6%左右 )的复合材料因颗粒对基体保护好 ,起主要抗磨作用 ,因而抗冲蚀磨损性能高 ;较高或较低颗粒体积分数的复合材料因颗粒脱落或基体磨损严重使得其抗冲蚀磨损性能较低