硅橡胶压磁复合材料力学性能纳米压痕实验研究

通过纳米压痕测试技术对非晶Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9/硅橡胶压磁复合材料薄膜的力学性能进行了研究,讨论了加载速率、保载时间、峰值载荷等试验参数对模量和硬度测试结果的影响.进一步分析了纳米压痕实验表征非晶Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9/硅橡胶压磁复合材料薄膜蠕变行为的可行性,通过合理确定压痕蠕变实验参数,获得该材料的蠕变应力指数.结果表明:相对峰值载荷,加载速率对测试结果影响更为显著,而保载时间对硬度和模量测试结果几乎没有影响.     

基于纳米压痕法的羟基磷灰石/聚乳酸复合材料力学性能表征

采用准静态和动态纳米压痕技术研究了羟基磷灰石/聚乳酸（HA/PLA）复合材料在微纳尺度的表面力学性能。在静态模式下研究了保载和卸载时间对模量和硬度测试结果的影响。结果发现,当保载时间小于45 s时,由于蠕变使保载和卸载时间对测试结果产生显著影响;保载时间短且卸载时间长时,在卸载段会形成"鼻子",为了避免"鼻子"选择保载时间为45 s。在动态模式下研究了材料的动态力学性能,结果表明,存储模量和硬度均随着压入深度的增加而减小。压痕和划痕实验结果均表明：HA显著提高了PLA的力学性能,与纯PLA相比,9wt% HA/PLA复合材料的模量增加了35.5%,硬度增加了44.7%,蠕变深度下降了9.5%,相同载荷下的最大划痕深度和残余深度均小于纯PLA,表现出良好的弹性恢复能力和抗变形能力。     

氧化石墨烯/聚乙烯醇复合材料的纳米压痕实验及力学性能

为了研究氧化石墨烯(GO)对聚合物基复合材料力学性能的影响,通过溶液混合法制备了GO/聚乙烯醇(PVA)复合材料。然后,采用XRD、TEM、FTIR、DSC和纳米压痕实验等研究了GO/PVA复合材料的结构、界面结合性能、力学性能、蠕变行为和吸水膨胀率。结果表明:GO可以均匀分散在PVA基体中,二者之间主要通过氢键作用结合,具有较高的界面结合力;与纯PVA相比,1wt% GO/PVA复合材料的硬度和有效弹性模量分别提高了28.9%和23.3%,压入蠕变深度下降了19.8%;GO/PVA复合材料具有较低的无限剪切模量与瞬时剪切模量比,表明GO提高了PVA的蠕变抗力;GO的添加同时增加了GO/PVA复合材料的阻水性并降低了膨胀系数。吸湿纳米压痕实验结果表明:纯PVA的力学性能会随吸湿时间延长而下降,而GO/PVA复合材料吸湿72h后的力学性能基本保持不变。所得结论为石墨烯增强聚合物基复合材料的研究提供了理论指导。      

基于纳米压痕技术的碳纤维/环氧树脂复合材料各组分原位力学性能测试

基于纳米压痕技术对碳纤维/环氧树脂复合材料各组分的原位硬度、 弹性模量和蠕变性能进行了测试, 实验得到了基体、 纤维和微小厚度界面层的力学性能。结果表明, 从环氧树脂基体到碳纤维过渡过程中, 硬度和弹性模量有明显的梯度变化, 并且纤维和树脂基体的原位弹性模量平均值与其非原位性能有一定的变化, 实验得到纤维的原位弹性模量有所下降, 环氧树脂的弹性模量有所增加。试件制备过程中的机械研磨对其表面产生的残余应力和复合后两种材料的相互影响是组分材料原位性能变化的主要原因。各组分的蠕变性能呈现出明显的差异。     

纳米复合材料力学性能的研究

本文从薄膜和块体材料两个方面介绍了近年来有关纳米复合材料力学性能的研究成果。综述了薄膜和块体纳米复合材料优异的力学性能及其产生机制,并指出了进一步研究方向。     

基于纳米压痕法的埃洛石纳米管/环氧复合材料力学性能表征

采用球磨法在环氧树脂中分散了不同质量分数(0、5wt%和10wt%)的埃洛石纳米管(HNTs),通过哌啶固化剂固化,制备了HNTs/环氧树脂复合材料,并利用纳米压痕法测试了HNTs/环氧树脂复合材料的弹性模量、硬度和蠕变性能。SEM和TEM观测表明:HNTs在环氧树脂中分散情况较好。纳米压痕实验结果表明:在不牺牲HNTs/环氧树脂复合材料弹性模量、硬度以及玻璃化转变温度的基础上,HNTs明显提高了环氧树脂基复合材料的抗蠕变性能,这主要是由于HNTs和环氧基分子链形成了新的交联结构,增加了材料的交联密度,刚性纳米粒子限制了环氧基分子链的活动性。     

纳米压痕方法在材料研究中的应用

纳米压痕方法具有高的载荷-位移分辨率,不仅能测量出薄膜材料的各种力学性能,还能在实验中反映出块状材料内部晶体学缺陷的变化规律、相变特征,已经成为从原子量级到微米级研究材料各种性能的重要表征手段。介绍了纳米压痕方法在材料研究中的应用,在此基础上提出了纳米压痕方法研究中存在的问题,并展望了其前景。     

用纳米压痕法研究玻璃表面复合薄膜的力学性能

采用溶胶凝胶法在玻璃基体上制备了CeO2-TiO2单层膜、TiO2-SiO2单层膜和CeO2-TiO2/TiO2-SiO2双层膜,采用纳米压痕和划痕法对薄膜的机械性能(纳米硬度、弹性模量、临界载荷、摩擦系数)进行了分析.实验结果表明,双层膜与玻璃基体的附着力以及弹性模量、硬度等指标均大于单层膜,由TiO2-SiO2组成的内层,对强化附着力起到了关键作用.     

纳米复合材料力学性能的研究

本文从薄膜和块体材料两个方面介绍了近年来有关纳米复合材料力学性能的研究成果。综述了薄膜和块体纳米复合材料优异的力学性能及其产生机制 ,并指出了进一步研究方向     

应用纳米压痕技术研究表面纳米化后316L不锈钢力学性能

316L不锈钢经表面纳米化(SNC)处理后,表面形成一层纳米层。样品表面晶粒细化至纳米级大约12nm左右,随着深度的增加,晶粒尺寸逐渐增大。该文应用纳米压痕技术分析了纳米层力学性能,结果表明:纳米层的纳米硬度和弹性模量分别为6.05GPa和227GPa,是基体硬度和弹性模量的1.4倍和1.2倍。随距表面距离的增加而降低,并逐步趋近于一个稳定值。同时测得纳米层的应变硬化指数为0.44为基体的1.5倍。     

Mechanical properties of single crystal tungsten microwhiskers characterized by nanoindentation

The nanoindentation results in this work showed that the one-dimensional single crystal tungsten microwhiskers fabricated by vapor deposition possess unique yielding behavior. The average hardness of the microwhiskers measured on their (1 1 1) surfaces was 8.44 GPa, significantly higher than that of the bulk tungsten ranged from 3.4 to 5.8 GPa. The hardness increase was attributed to the lacking of dislocation avalanche in the 1D single crystal tungsten that was often observed in the nanoindentation of the bulk tungsten. However, the values of elastic modulus of the microwhiskers measured on the (1 1 1) surfaces were considerably scattered, whose average value is much lower than the reported value of 410 GPa for the bulk tungsten.     

微桥试验法评价薄膜力学性能的研究

提出了弹性极限和小挠度极限的概念，对微桥在不同长度、厚度以及可能的弹性模量和残余应力范围内的变形行为进行了表征，提出基于弹性、小挠度极限来选择微桥尺度，并确定实验载荷及小挠度范围的方法，解决了微桥样品尺度以及载荷、挠度范围选择的问题。对两组挠度一载荷实验曲线的分析表明了该方法的可行性。     

Mechanical properties of cast lead alloy/silicon carbide particulate composites

This paper describes a study of the mechanical properties of cast lead-antimony alloy composites containing silicon carbide (SiC) particles of size 90–150 μm and of contents ranging from 0% to 5% by weight. The ‘vortex method’ of production was employed in which the SiC particles were poured into the vortex created by stirring the molten metal at 400°C by means of a mechanical agitator. The results of this study revealed that as SiC composition was increased, there were significant increases in the ultimate tensile strength (UTS), hardness, torsional strength and impact strength of the composite, accompanied by a reduction in its ductility. An attempt is made in the paper to provide explanations for these phenomena.     

还原石墨烯复合材料的力学和电磁性能

采用水合肼对氧化石墨烯进行还原,获得2种含氧量不同的还原石墨烯(rGO),与双马来酰亚胺(BMI)树脂溶液混合并通过湿法预浸工艺制备碳纤维(CF)预浸料,采用热压成型工艺制备rGO-CF/BMI复合材料单向板。研究了rGO的还原程度及含量对复合材料力学性能、玻璃化转变温度及电磁性能的影响。结果表明:在较高温度下制得的rGO2比在较低温度下制得的rGO1具有更高的还原程度,rGO2在树脂中的分散性相对较差。当rGO1与rGO2的质量分数分别为0.1%和0.05%时,rGO1-CF/BMI复合材料和rGO2-CF/BMI复合材料的层间剪切强度分别达到最高,相对于CF/BMI复合材料均提高约14%,而弯曲性能和玻璃化转变温度基本不变。rGO2-CF/BMI复合材料的介电性能优于rGO1-CF/BMI复合材料,当rGO2的质量分数为0.1%时,在12.4~18.0GHz的频率范围内,rGO2-CF/BMI复合材料的介电常数实部较CF/BMI复合材料最高提高约6倍,介电损耗最高提高约3倍。在该频率范围内,rGO1-CF/BMI和rGO2-CF/BMI复合材料均呈弱磁性,对入射电磁波的作用为高反射、低吸收。      

纳米HA/PU复合材料的力学性能和热性能

以4 , 4′-亚甲基二环己基二异氰酸酯( H₁₂MDI) 、聚乙二醇、蓖麻油、1 , 4-丁二醇和具有生物活性的纳米羟基磷灰石(n-HA) 为原料, 采用预聚法制备了纳米羟基磷灰石/ 聚氨酯( HA/PU) 复合材料, 并对其力学性能和热性能进行了研究。结果表明: 复合材料的拉伸强度和断裂伸长率随n-HA 含量的增加而提高。当n-HA 的质量百分数为30 %时, 复合材料的综合力学性能达到最佳, 与纯PU 相比, 拉伸强度和断裂伸长率分别提高了186 %和107 %。动态力学分析得出复合材料的储能模量随n-HA 质量百分含量的增加而显著上升。TGA 试验表明HA/PU 纳米复合材料的热稳定性能随n2 HA 的添加得到改善, 而DSC 分析显示n-HA 的加入在一定程度上降低了PU 软段的结晶度。这些结果均表明该n-HA/PU 是一种有应用前景的组织工程材料。      

机械球磨LaMg2Ni-Mg-Ni复合粉末的电化学性能

机械球磨法制备了LaMg2Ni-x％（质量分数）Ni（x=0，33，50，67，75，80）、LaMg2Ni-x％（质量分数）Mg-67％（质量分数）Ni（x=6．7，10．0，13．3，16．7，20．0，23．3）两系列复合粉末。LaMg2Ni-x％（质量分数）Ni复合粉末球磨后，当Ni含量不超过67％（质量分数）时形成非晶，其电化学容量随Ni含量增加而增大；但当Ni含量≥75％（质量分数）时，复合粉末则形成了Ni的固溶体，其电化学容量开始降低。在LaMg2Ni-67％（质量分数）Ni中添加不同量的Mg粉球磨后完全形成非晶，并随Mg含量的增多，其放电容量逐渐增加，但容量衰减较快。