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。     

金属断裂表面分形维数与组织、性能之间的关系

借助分形研究了拉伸条件下,分形维数 D_F 与拉伸性能之间的关系,讨论了显微组织对分形维数的影响,并把冲击韧性与分形维数之间的关系和拉伸性能与分形维数之间的关系进行了比较。实验结果表明,拉伸性能与分形维数只存在定性关系。延伸率与分形维数成正比,强度σ_b、σ_s与分形维数成反比,显微组织对分形维数有重要影响。断裂方式对分形维数、断裂性质以及两者的对应关系也有重要影响。     

捻绳的分形维数对其拉伸性能的影响

分形结构维数是描述无序系统多级自相似结构特征的有效方式,并可以将捻绳的结构与其力学性质联系起来。通过观察捻绳的堆砌方式,并绘制了均等面积和圆形化的捻绳理论截面图,并求得了对应的分形维数;用WDW-20电子微机控制万能材料试验机测试了几种不同直径的丙纶、涤纶捻绳的拉伸性能。由此讨论了捻绳的断裂强度、初始模量、断裂伸长率和断裂比功与试样的整体分形维数的关系。结果表明,捻绳的整体分形维数与其断裂强度和初始模量呈线性负相关,而与断裂伸长率呈正相关关系。丙纶捻绳的整体分形维数与其断裂比功呈线性负相关,而涤纶捻绳的整体分形维数与其断裂比功呈线性正相关。     

聚丙烯酸铅/三元乙丙橡胶复合材料的制备及辐射防护性能

采用氧化铅(Pb O)与丙烯酸(HAA)经偶氮二异丁腈引发合成聚丙烯酸铅,以过氧化物为硫化体系制备了聚丙烯酸铅/三元乙丙橡胶复合材料,采用傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射谱仪和扫描电镜对其结构进行了分析。利用材料万能试验机测量了复合材料的拉伸强度和断裂伸长率,用邵氏硬度计测量了硬度,以及高纯锗伽马能谱仪测量了屏蔽性能。结果表明,复合材料的拉伸强度和硬度随着聚丙烯酸铅粉体含量的增加而增加;断裂伸长率随着聚丙烯酸铅粉体含量的增加而降低。复合材料对于γ射线的质量衰减系数,随着聚丙烯酸铅粉体含量的增加而提高。     

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。     

芳纶表面改性及其与丁腈橡胶复合材料的性能研究

为增强对位芳纶纤维(PPTA)与丁腈橡胶(NBR)之间的界面粘结强度,采用多巴胺(DA)-硅烷偶联剂对芳纶纤维联合改性并制备PPTA/NBR复合材料。结果表明,纤维改性后表面粗糙度增加;表面元素含量和种类都发生较大变化;在H试样抽出测试中,改性后的PPTA帘线/NBR试样抽出力相对于未改性试样增大64.02%,且黏附橡胶较多。改性后的PPTA/NBR试样,纤维含量相同时,断裂伸长率和拉伸强度相对未改性的PPTA/NBR试样增大;随着纤维含量的增加,使用同种方法处理的PPTA/NBR复合材料断裂伸长率减小,拉伸强度先增大后减小。     

内部氢对奥氏体不锈钢拉伸断口分形维数的影响

采用热充氢方法研究了1Cr18Ni9Ti、21Cr6Ni9Mn、Fe31Cr14Ni奥氏体不锈钢的氢脆性能。采用垂直截面法测量了不同热充氢时间拉伸试样的断口分形维数,分析了材料氢脆性能与分形维数的相关性。研究表明:随着充氢时间的延长,3种材料内部氢含量增加、断面收缩率降低、氢致塑性损减增加。反映在断口分形维数上,表现为断口分形维数随充氢时间的延长而降低,且断口分形维数与其断面收缩率呈线性相关。断口分形维数能够描述氢对材料性能的影响。     

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。     

一种新型常温混合低温固化高硬度聚氨酯弹性体的研究

通过调节MOCA中氨基(-NH2)与PPG3030中羟基(-OH)的物质的量比,合成了能常温混合、低温固化聚氨酯弹性体的扩链剂,并对其固化工艺、力学性能、邵氏A硬度、介电性能进行了研究。结果表明:MOCA中氨基(-NH2)与PPG3030中羟基(-OH)的物质的量比为1∶1时,与聚氨酯预聚体的凝胶时间完全能满足常温混合的工艺要求;低温50℃固化6h再室温潮气固化6天后弹性体的邵氏A硬度达到84;拉伸强度与断裂伸长率分别为25MPa、350%;并且固化后弹性体在5GHz频率下介电常数和介电损耗分别为3.4、0.025。     

氧化石墨烯/天然橡胶-丁腈橡胶复合材料的制备与性能

为研究氧化石墨烯（GO）对共混橡胶的补强改性作用,首先,通过改进的Hummers方法制备了GO,并通过乳液共混法制备了GO/天然橡胶（NR）-丁腈橡胶（NBR）复合材料;然后,采用SEM、FTIR、XRD、溶胀测试和力学性能测试表征了GO、NR-NBR硫化胶和GO/NR-NBR复合材料的微观形态、结构和力学性能。结果表明:所得GO含有大量的含氧官能团,氧化效果较好;橡胶基体中GO分散均匀,且GO/NR-NBR复合材料的拉伸断面粗糙程度显著增加;GO的填充可以提高复合材料的表观交联密度;GO/NR-NBR复合材料的力学性能随着GO含量的增加而改善,当GO含量为3.0wt%时,GO/NR-NBR复合材料的拉伸强度、100%定伸应力和邵氏A硬度分别提高了53.3%、67.3%和10.5%,断裂伸长率降低了9.6%。      

垂直截面法测量的断口分形维数与7475 Al 合金超塑性的关系

本文利用垂直截面法测量了7475Al 合金在不同温度、不同应变速率及不同晶粒尺寸条件下超塑拉伸变形时断裂表面的分形维数。结果表明:断裂表面的分形维数越高,合金超塑拉伸破断时的延伸率越大。     

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。     

凹凸棒增强聚丙烯复合材料断裂韧性和断面分维的相关性

本文应用Wiliams新近提出的方法,研究了凹凸棒增强聚丙烯复合材料的冲击断裂韧性(G_c).通过测试断面的轮廓线,采用一种改变粗视化程度的方法,确定出断面的分维.结果表明,断裂韧性和断面分维存在一定的相关性,并就此进行简要讨论.      

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。     

Al－Fe系梯度功能材料断口特征及其多尺度分形研究

研究了Ａｌ－Ｆｅ系梯度功能材料的试样不同部位的断口特征；基于离散分形布朗随机场模型，对试样断口进行多尺度分形研究，结果表明断口的分形参数Ｈ值也呈梯度分布，它反映了该材料的韧性呈梯度分布。     

Three-dimensional fractal analysis of fracture surfaces in titanium–iron particulate reinforced hydroxyapatite composites: relationship between fracture toughness and fractal dimension

Fractal dimension has been considered as a measure of fracture surface roughness of materials. Three-dimensional (3D) surface analysis is anticipated to provide a better evaluation of fracture surface toughness and fractal dimension. The objective of this study was to quantify the fracture surfaces and identify a potential relationship between fracture toughness and fractal dimension in a new type of core–shell titanium–iron particulate reinforced hydroxyapatite matrix composites using SEM stereoscopy coupled with a 3D surface analysis. The obtained results showed that both fracture surface roughness and fractal dimension increased with increasing amount of core–shell Ti–Fe reinforcing particles. The fractal dimension was observed to be a direct measure of fracture surface roughness. The fracture toughness of the composites increased linearly with the square root of fractal dimensional increment (i.e., followed the Mecholsky–Mackin equation well) due to the presence of Ti–Fe particles along with the effect of porosity in brittle materials. The 3D fractal analysis was suggested to be a proper tool for quantifying the fracture surfaces and linking the microstructural parameter to fracture toughness.     

多相材料断裂的分形特征

测量了多相材料复合涂层的断裂挠度和断口表面的分形维数，分析了复合涂层的断裂特征。结果表明：随着硬质相增加，复合涂层的断裂挠度和断口表面的分形维数降低。     

介孔材料分形表征的研究进展

分形是材料表征中一种新兴的方法。本文介绍了介孔材料的基本特性和表征方法;阐述了分形理论的发展、分形维数的计算测定与分形在介孔材料表征中的应用,分析了介孔材料的分形模型,指出分形在介孔材料表征中的发展前景。     

晶粒度的分形特征研究

测量了标准图谱中铁素体晶粒度图形有分形维数。考察了晶粒度与分维之间的关系。结果表明,金属晶粒可用分形维数定量描述。在１～８级晶粒度内,随着晶粒度级别的提高,分维数值逐渐增大,其中以１～５级内增大得最为显著。