水灰比对PVA纤维增强水泥基复合材料性能和显微结构的影响

对3种不同水灰比(0.2,0.4,0.65)形成的聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基材料,通过三点弯曲试验,结合表观裂缝形状和裂缝处PVA纤维形态,研究了水灰比对材料弯曲性能的影响;通过对断裂面处纤维表面、纤维嵌入端和纤维拉断或拔出端的SEM影像分析,从微观层面研究了水灰比对PVA纤维-基体界面显微结构的影响。弯曲试验结果表明:随着水灰比增加,跨中部位裂缝数量明显增加,裂缝处拔出的纤维数量增多而拉断的数量减少,材料的弯曲韧度和开裂强度到弯曲强度的增强幅度提高。界面显微结构表明:随着水灰比增加,基体结构由致密变疏松,界面粘结力减弱,桥接裂缝的PVA纤维状态由瞬间猝断转变为滑动拔出且表面有轻微刮削,纤维对材料增强增韧的效率显著提高。     

化学改性芳纶纤维增强水泥基复合材料的性能

采用化学改性法对芳纶纤维进行表面处理, 研究了改性前后芳纶纤维对水泥基复合材料强度及抗冲击性能的影响。结果表明: 芳纶纤维的掺入可以提高水泥砂浆的抗折强度和抗冲击性能, 经化学改性后的芳纶纤维增强效果更加明显。当掺杂纤维的体积分数为1.0%时, 化学改性前后芳纶纤维增强水泥砂浆试样与基准砂浆试样相比, 其28天抗折强度分别提高了15.18%和23.85%, 抗冲击韧性分别提高了276.74%和294.54%。采用SEM对芳纶纤维表面微观形貌及试样断口形貌进行了观察, 利用XPS对改性前后芳纶纤维表面元素变化进行了研究, 探讨了芳纶纤维对水泥砂浆的增强机制。      

纤维类型对纤维增强SiC基复合材料性能的影响

对比了采用先驱体浸渍法制备的三种不同纤维增强SiC基复合材料的性能差异,并从材料的微观结构特征入手分析了差异产生的原因。通过研究发现,采用Hi-Nicalon纤维增强的SiC基复合材料具有较好的性能,单向复合材料弯曲强度达到703.6 MPa, 断裂韧性达到23.1 MPa·m1/2;采用国产吉林碳纤维(JC)制备的SiC基复合材料也具有较好的性能,弯曲强度为501.1 MPa,断裂韧性为13.8 MPa·m1/2。      

延性纤维增强水泥基复合材料的抗弯性能

该文通过三点弯曲试验,研究了不同水胶比的高延性纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)的抗弯性能。实验结果表明,水胶比对PVA-ECC的抗弯性能影响显著。随着水胶比的降低,抗弯强度增大,但梁的延性下降。水胶比由0.35降为0.25时,抗弯强度和延性均有突变。水胶比大于0.35时,水胶比对抗弯强度和延性的影响没有水胶比小于0.35时影响显著。与普通混凝土材料相比,梁的抗弯强度和延性均有明显提高。普通混凝土梁在达到峰值荷载后,承载力迅速下降,而PVA-ECC梁在达到峰值荷载后,有一段平缓的延性段,承载力下降缓慢,延性增加明显。     

蔗渣纤维对水泥基复合材料性能的影响

为缓解废弃蔗渣带来的环境压力,甘蔗渣纤维作为增强材料被应用于水泥基复合材料。本研究分析了0.5%NaOH溶液、4%NaOH溶液和角质化三种预处理方法对蔗渣纤维质量损失和吸水性能的影响,以及1%、2%、3%、4%的蔗渣纤维掺入量对复合材料干密度、吸水性能和力学性能的影响。结果表明：4%NaOH处理后的蔗渣纤维质量损失率最大,吸水率最低;蔗渣纤维的掺入降低了复合材料的干密度,增大了复合材料的吸水率,而复合材料的力学强度随着蔗渣纤维掺量的提高先增加后减小;经碱处理后,蔗渣纤维的增强效果得到进一步提高,改善了纤维与基体的界面结构,水泥基复合材料的物理力学性能均得到提高。     

稻壳纤维粒径和掺量分数对水泥复合材料性能的影响

以稻壳纤维（Rice husk fiber,RHF）为增强材料,以水泥为基体,制备了RHF/水泥基复合材料。研究了粒径对RHF在水泥基体中分散性能的影响;并以RHF粒径和掺入质量比为考察因素,采用响应曲面法,以RHF/水泥基复合材料的密度、抗折强度、含水率、吸水率和导热系数为响应值,建立数学模型,对RHF/水泥基复合材料的成型工艺进行优化设计。结果表明：RHF的粒径越小,在水泥基体中分散性能越好,粒径为150 μm的RHF分散系数达到最大值,为0.981;响应曲面模型分析表明RHF的粒径为150 μm、掺入质量为水泥质量的3%时,RHF/水泥基复合材料的性能达到最优,此时RHF/水泥基复合材料的密度为1 559.26 kg/m³,抗折强度为9.38 MPa,含水率为7.05%,吸水率为16.71%,导热系数为0.50 W/（m·K）,达到了建筑行业标准JC/T 411-2007的要求。     

绿色路用纤维增强水泥基复合材料制备及其韧性表征

为提高传统混凝土的路面抗变形能力,采用橡胶粉和玄武岩束制备绿色路用纤维增强水泥基复合材料(FRCC)。对材料的力学特性、韧性指标以及微观结构进行分析,结果表明:单掺橡胶粉时,材料的强度随橡胶粉掺量增加整体呈下降趋势,但其折压比随橡胶粉掺量增加有所提高,试件破坏过程中表现出一定的延性。复掺0.6%、0.8%和1.0%玄武岩纤维束时,材料的强度和折压比均有很大程度的提高,其荷载-挠度曲线具有明显的弯曲硬化特征,峰值荷载所对应的挠度比单掺10%橡胶粉的试验组提高了30%~110%,全曲线所包围面积为单掺10%橡胶粉试验组的14.4~30.3倍。采用初始弯曲韧性比进行弯曲韧性表征结果与折压比之间具有良好的线性相关性。     

纤维增强陶瓷基复合材料的发展

陶瓷材料具有高温强度高、耐高温、抗氧化、抗高温蠕变性好、高硬度、高耐磨损性、热膨胀系数小、耐化学腐蚀等优点,但是也存在致命的弱点——脆性。它不能承受激烈的机械冲击和热冲击,因而限制了它的     

高延性纤维增强水泥基复合材料的直接拉伸性能

利用国产基体原材料制备了具有较高极限拉伸性能的高延性纤维增强水泥基复合材料(ECC),研究了粉煤灰和胶粉对ECC直接拉伸性能的影响.试验结果表明:采用合理的配合比及测试方法,制备的ECC试件具有应变硬化及多缝开裂特征;粉煤灰掺量为80％时,7d、28 d极限拉应变分别达到3.77％和2.86％,28 d抗压强度为25.4 MPa;掺入10％胶粉,7d、28 d极限拉应变分别达到3.91％和2.37％.在满足强度要求的前提下,适当增大粉煤灰和胶粉掺量有利于提高ECC的延性.     

纤维增强聚合物基复合材料的低温性能

对纤维增强聚合物基复合材料在低温领域的实际应用进行了分类介绍,通过对纤维增强聚合物基复合材料的低温性能、性能影响因素和作用机理、低温应用安全性等方面的研究工作进行总结,突出各类纤维增强聚合物基复合材料低温下的性能优势,阐明了材料性能的不足之处及相应改进措施.对于实际低温应用中纤维增强聚合物基复合材料的选择、性能设计优化,系统安全性的增强提供了参考作用.     

高韧性纤维混凝土单轴受压性能及尺寸效应

高韧性纤维混凝土(ECC)具有优异的韧性、卓越的耗散能力及裂缝无害化分布的特点,能够明显改善结构的抗震性能与耐久性。通过对三种不同高厚比的立方体与棱柱体共60个试件进行单轴受压试验,探究高韧性纤维混凝土的受压性能、变形机制及尺寸效应对试件力学性能的影响,测得了不同高厚比试件受压的应力-应变全曲线。结果表明:高韧性纤维混凝土在裂缝发展及破坏模式上与普通混凝土存在明显的区别,由于纤维的桥接作用,在加载过程中材料表现出较强的压缩韧性,试件破坏以后仍保持相对完整,极限压应变约为普通混凝土的10倍;当高厚比大于1时,材料抗压强度对尺寸的敏感性降低;峰值应变与抗压韧性系数随着高厚比的增加逐步减少。结合电镜扫描结果,对高韧性纤维混凝土中纤维的分布、桥接情况及纤维增韧增强机制进行了分析与讨论。     

Si-Mn矿粉粒度对复合胶凝体系水化机理和力学性能的影响

为了实现Si-Mn矿渣的高效利用,通过气流分级机将Si-Mn矿粉分为D50=6.9μm、17.9μm和56.4μm三个不同的粒度区间.采用等温量热仪(TAM air)、X射线衍射(XRD)仪、全自动压汞仪(MIP)、扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDS)分析测试技术,研究了Si-Mn矿粉粒度对复合胶凝体系水化行为和微观结构的影响,并对其胶砂强度进行了评价.结果表明:各粒度区间的Si-Mn矿粉均能促进游离石灰、铝酸盐相和C3 S等矿物的早期水化(30 min)放热速率;水化后期,Ca(OH)2和熟料衍射峰强度随着Si-Mn矿粉粒度减小而显著降低;掺入细粒度的Si-Mn矿粉可增加硬化复合胶凝材料浆体凝胶孔数量,有效降低最可几孔径和总孔隙率;SEM-EDS结果进一步证实了硬化浆体孔结构的优化是由于细粒度Si-Mn矿粉表面生成了大量低钙硅比的C-S(Al,Mg)-H水化产物.值得注意的是:D50=6.9μm和17.9μm的Si-Mn矿粉掺量高达30％时,复合胶凝材料的胶砂强度超过了GB 175标准中42.5等级水泥的技术指标.因此这些粒度区间的Si-Mn矿粉可以被建议作为绿色水泥的生产和高性能混凝土配制中的矿物掺合料.     

粉煤灰细度对超高韧性水泥基复合材料性能的影响

为了探究粉煤灰细度对超高韧性水泥基复合材料(ECC)性能的影响,设计对比三组由不同细度粉煤灰制作的ECC试件的抗拉及抗压试验性能,并进行了灰色关联度分析。结果表明:ECC的拉伸应变与粉煤灰细度之间不呈简单的线性关系;对于ECC的抗压强度,其主导因素并非是粉煤灰的细度,而是粉煤灰的活性。在特定条件下,通过改变粉煤灰的细度,可以在不影响基体强度的情况下改善ECC的延性。     

粉末粒径对热压烧结碳化硼致密化及力学性能的影响

采用平均粒径分别为3.5 μm、1.5 μm和200 nm的碳化硼粉体为原料经1850℃热压烧结制备了碳化硼陶瓷, 研究了粉体粒径对陶瓷烧结致密化过程及其性能的影响。根据保温时间对线收缩率的影响及热压初期的塑性流动机理, 得出了不同粉体间烧结初期的激活能差。结果表明: 在相同工艺条件下, 随着粉体平均粒径的减小, 粉体的扩散激活能降低, 致密化初始温度降低, 而且完成塑性流动所需时间也会明显缩短, 致密化速率加快, 致密度增大; 碳化硼陶瓷的显微结构与力学性能亦随着粉体粒径的减小而改善; 1850℃保温1 h后, 平均粒径为200 nm的粉体制备的碳化硼陶瓷相对密度可达90.5%, 硬度为(17±1.8) GPa。     

Particle Size and the Mechanical Properties of Uganda Clay

This paper describes a study of the effects of particle size on the porosity, microstructure, and mechanical properties of compacts fabricated under uniaxial compression with a rectangular die. Four ranges of different particle sizes were investigated to determine the dependence of fracture toughness; porosity and strength of the compacts on particle size. Thermal shock effects on the compacts were also investigated by determining the number of cycles to failure, when the compacts were cold shocked at four different temperatures. Compacts made from powders of larger particle size tended to have larger number of cycles to failure than those made of finer particle sizes. Contrary to this, compacts made from smaller particles size exhibited higher fracture toughness compared to those made from larger particle size.     

SiO2粒径对Ni-Co-SiO2复合镀层性能的影响

长期暴露在海洋环境中的钢质紧固件的腐蚀问题严重影响了海洋工程装备和设施的服役安全性。电镀合金镀层是紧固件常用的防护方法,其中,镍钴合金镀层具有较好的耐蚀性。通过向Ni-Co镀液中添加不同粒径的SiO₂颗粒,利用电沉积技术在45钢基体上制备Ni-Co-SiO₂复合镀层。之后,分析了SiO₂粒径对复合镀层表面形貌和显微结构的影响,评价了复合镀层在3.5%（w）的NaCl溶液中的耐蚀性能,并对复合镀层的显微硬度和摩擦系数进行了测试。结果表明,随着镀液中SiO₂粒径的增大,复合镀层表面的SiO₂分布均匀性先增大后减小,当SiO₂粒径为70 nm时,镀层表面形成较完整的SiO₂膜层。动电位极化和电化学阻抗谱测试表明,掺杂70 nm的SiO₂的复合镀层具有最好的耐蚀性。随着镀液中SiO₂粒径增大,复合镀层的硬度逐渐降低,但其对摩擦系数的影响较小。      

镀液中SiC含量和粒径对Ni-P-SiC复合化学镀层性能的影响

采用化学镀方法制备了Ni P SiC复合镀层 ,系统研究了镀液中SiC含量和粒径对镀层结构及显微硬度的影响。结果表明 ,镀层中SiC析出量随镀液中SiC含量的增加而增加 ,在SiC含量一定的情况下 ,当SiC粒径为 7.0 μm时 ,析出量最大 ;镀液中SiC的含量和粒度对原始镀层的硬度影响不大 ,但对 4 0 0℃热处理后的镀层硬度有显著影响     

基于随机骨料模型的EPS混凝土粒子尺寸效应分析

建立基于随机分布的EPS混凝土细观力学模型,对EPS混凝土的受压损伤破坏过程进行数值模拟,分析EPS混凝土的损伤破坏过程。研究表明,EPS混凝土的损伤破坏有两种形态,即延性破坏和脆性破坏。延性破坏与EPS颗粒的面积占有率、断裂过程区长度有关;脆性破坏与EPS颗粒的面积占有率、粒径大小以及颗粒间距有关。在EPS颗粒面积占有率较低的情况下,EPS混凝土的粒子尺寸效应对混凝土力学性能的影响较明显,在较高面积占有率的情况下,粒子尺寸效应对其影响较小。随着EPS颗粒面积占有率的增加,EPS混凝土损伤破坏由脆性破坏向延性破坏转变。建立基于损伤力学与断裂力学的粒子尺寸效应数学模型,用数值模拟进行验证,发现两者吻合较好。     

纤维涂层对复合材料力学性能的影响

对于ＳｉＣ纤维／ＭＡＳ微晶玻璃复合系统，发现在烧结温度下，纤维和基体之间有较严重的化学反应发生，界面结合强，力学性能较差．通过对ＮｉｃａｌｏｎＳｉＣ纤维加涂层，发现Ｎｂ２Ｏ５和ｃ涂层对复合材料的界面结合改善不大，而ＬＣＡＳ晶玻璃涂层能使纤维和基体间的界面结合明显减弱，力学性能大幅度提高，室温抗折强度和断裂韧性分别达３２７ＭＰａ和１３．９ＭＰａ·ｍ１／２．