周期载荷下聚酯纤维/橡胶复合材料和人造丝/橡胶复合材料的疲劳行为

利用自行建立的疲劳试验系统,以单向聚酯／橡胶复合材料和人造丝／橡胶复合材料为研究对象,揭示了在周期载荷作用下橡胶复合材料的疲劳损伤累积特性,给出了疲劳寿命预报方程,研究了频率对像复合材料疲劳寿命的影响以及材料表面温度的变化规律。发现：橡胶复合材料疲劳过程中伴有较高的热生成,这是橡胶复合材料与其他脆性复合材料最大的不同。疲劳过程中,聚酯/橡胶复合材料的表面温度可达100℃,人造丝／橡胶复合材料的表面温度可达40℃。频率对不同橡胶复合材料的疲劳寿命具有不同的影响。对滞后损失较大的聚酯／橡胶复合材料,增加频率其疲劳寿命明显降低;而对于滞后损失较小的人造丝／像胶复合材料,频率对其疲劳寿命的影响不明显。     

乙烯基酯复合材料/橡胶界面性能研究

通过对橡胶表面进行处理并涂刷柔性过渡层,研究橡胶与乙烯基树脂复合材料的界面粘接性能。结果表明,橡胶表面经过化学处理后,出现大量细小微裂纹,使得橡胶与乙烯基酯复合材料的界面粘接强度得到大幅度提高;在经过化学处理后的橡胶表面涂刷柔性能渡层,二者界面剥离强度提高到2.90 k N/m,粘合强度达到2.30 MPa。     

橡胶粒子对微发泡聚丙烯复合材料发泡行为与力学性能的影响

利用型腔体积可控注塑发泡装置制备微发泡聚丙烯(PP)/粉末橡胶复合材料,通过橡胶粒子的分散性以及复合材料的结晶行为,研究不同橡胶粒子对聚丙烯复合材料发泡行为和力学性能的影响。结果表明:橡胶粒子的加入使微发泡聚丙烯材料的泡孔分布细密而均匀,微发泡聚丙烯/马来酸酐接枝聚丙烯/粉末丁腈胶(PP/PP-MAH/NBR)复合材料的发泡质量较理想,其泡孔密度和尺寸分别为7.64×106个/cm3,29.78μm;综合泡孔结构和力学性能,微发泡聚丙烯/聚丙烯接枝马来酸酐/粉末羧端基丁腈胶(PP/PP-MAH/CNBR)复合材料的力学性能最优,与纯PP比较其冲击强度提升了2.2倍,拉伸强度仅仅降低了26%,是理想的微发泡复合材料。     

C/C-ZrC复合材料的微观结构和力学性能研究

采用ZrOCl₂溶液浸渍法把锆化合物引入碳纤维预制体, 经热处理、热梯度化学气相渗透致密化和高温石墨化工艺制备了C/C-ZrC复合材料。性能测试结果表明, C/C复合材料的弯曲强度和模量随ZrC含量的增加而增大, ZrC含量为12.08wt%时, 其强度和模量分别为42.5 MPa 和9.6 GPa, 比未改性试样分别提高了70.0%和43.3%。基体中结合较弱的微米级ZrC颗粒的存在不利于碳基体强度的提高, 但其对材料最终性能的影响是次要的, 碳基体中亚微米/纳米级ZrC颗粒的存在和良好的ZrC-C界面结合, 提高了碳基体的强度和模量, 进而提高了复合材料的最终性能。     

SiCf/SiC复合材料的制备与力学性能

分别采用先驱体裂解-热压和先驱体浸渍-裂解方法制备出了SiCf/SiC复合材料.重点探讨了不同制备工艺对复合材料纤维/基体间界面和断裂行为的影响.研究表明,采用先驱体裂解-热压工艺制备复合材料时,虽然烧结液相可以促进复合材料的致密化,但其同时导致纤维与基体间的界面结合强以及纤维本身性能的退化,因此复合材料表现为脆性断裂,具有较低的力学性能.而采用先驱体浸渍-裂解法制备复合材料时,由于致密化温度较低,复合材料中纤维与基体的界面结合较弱,而且纤维的性能保留率较高,因此,纤维能够较好地发挥补强增韧作用,复合材料具有较好的力学性能,其抗弯强度和断裂韧性分别为703.6MPa和23.1Pa.m1/2.     

三维针刺C/C复合材料面内压缩失效行为研究

通过研究三维针刺C/C复合材料面内压缩失效行为,发现应力-应变行为包括起始段的非线性滞弹性、线弹性、非线性损伤及应力下降失效4个阶段,循环加载-卸载实验表明线弹性阶段应力-应变行为的重复性好,而非线性损伤阶段则与加载历程有关。面内压缩失效主要是端部分层脱粘和分层劈裂,受纤维/基体界面结合强度影响较大。     

SiC/Cu层状复合材料的力学性能研究

采用磁控溅射技术制备了SiC/Cu层状复合材料,研究了Cu层厚度对SiC/Cu层状复合材料力学性能的影响。结果表明,保持SiC层厚度为0.5μm不变,层状复合材料的断裂能和极限拉伸强度随Cu层厚度的增大先增加后降低,在Cu层厚度为8μm时出现峰值,断裂能和极限拉伸强度分别为2080.3MJ/m~3和565MPa。分析认为,在拉伸过程中金属Cu层发生塑性变形和Cu层拔出是SiC/Cu层状复合材料力学性能增强的主要原因。     

水滑石/硅橡胶复合材料的制备及性能

水滑石经过对苯二甲酸(TPA)插层后与硅橡胶复合制成复合材料。采用XRD、TG以及其它分析手段对样品进行了表征和研究。结果表明,对苯二甲酸的插层率达到79%以上,而硅橡胶大分子的"插层率"为38%;水滑石/硅橡胶样品的力学性能、邵尔A硬度、热稳定性和阻燃性能均有所改善,水滑石添加量以6%为宜;水滑石的分散程度对硅橡胶复合材料的性能有决定性影响。     

单向帘线/橡胶复合材料的疲劳损伤模型与疲劳寿命预报

将不可逆热力学和损伤力学应用于橡胶复合材料的疲劳研究，在大量试验工作的基础上，选择适当的热力学势函数，建立了橡胶复合材料的损伤演变方程和橡胶复合材料的疲劳寿命预报方程。应用本模型对单向橡胶复合材料的疲劳寿命进行了预报，发现理论预测值与试验结果比较符合。     

碳纤维/铝复层材料的组织和力学性能

在1060系铝基体表面镀镍碳纤维作为增强体,进行真空热压扩散制备出碳纤维/铝复层材料。研究了制备工艺参数(加热温度、保温时间、压力大小)和碳纤维体积分数对碳纤维/铝复层材料的微观组织、界面结合、性能强度和断口形貌的影响。结果表明：碳纤维与铝基体界面结合良好,镀镍层与铝基体在碳纤维附近反应生成的Al₃Ni阻止了铝基体与碳纤维之间生成脆性相Al₄C。随着碳纤维体积分数的提高,材料的抗弯强度先提高后降低。     

高岭土/白炭黑并用填充天然橡胶复合材料的性能

以高岭土和白炭黑作为增强剂,采用熔融共混法制备了一系列的天然橡胶(NR)复合材料,并对其微观结构、气体阻隔性能和力学性能进行了表征.结果表明,改性高岭土(MK)以片层结构,白炭黑(PS)以球状结构,均匀分散于NR基体之中;MK与PS单独填充NR时,随着MK填充量的增加,NR复合材料的气体阻隔性能逐渐提高,而且MK的增强...     

双基体炭/炭复合材料的微观结构与力学性能

借助偏光显微镜、扫描电镜,透射电镜以及力学性能测试研究了微观结构对双基体炭/炭复合材料力学性能的影响.结果表明:基体炭在偏光显微镜下呈现光学各向异性,材料内部形成多层次的界面结构,热解炭呈现"皱褶状"片层结构,中间相沥青炭呈现片层条带状结构,基体炭片层的走向基本上平行于纤维轴向.材料受载破坏时裂纹通过改变扩展路径而延缓其扩展速度,在纤维-基体界面处以及基体炭片层之间引起滑移,在断口形貌上体现出锯齿状的断裂形式,材料具有韧性断裂的特征,抗弯强度最高可达223MPa.     

含硫硅烷偶联剂对天然橡胶/白炭黑复合材料力学性能及动态力学性能的影响

采用双(三乙氧基丙基硅烷)四硫化物(TESPT)、双(三乙氧基丙基硅烷)二硫化物(TESPD)和3-丙酰基硫代-1-丙基-三甲氧基硅烷(PXT)制备了天然橡胶/白炭黑复合材料。用扫描电镜(SEM)表征了白炭黑在橡胶中的分布形态。SEM表明,与TESPT和TESPD相比,PXT改性白炭黑在橡胶中分散最好,分布最均匀。力学测试表明,含TESPT的复合材料其定伸应力最大,而含PXT的拉伸与撕裂强度最大。利用橡胶加工分析仪对天然橡胶/白炭黑复合材料的动态力学性能分析表明,三种偶联剂改善了白炭黑的表面特性,大大减轻填料网络化,使储能模量、损耗模量和损耗因子减小,其中PXT的改性综合效果最好。     

界面处理对涤纶帘线/天然橡胶复合材料粘结性能的研究

界面粘结的性能直接影响复合材料综合性能，复合材料的破坏往往是界面产生应力集中先破坏，因而对于增强体的表面处理是影响复合材料能否发挥最优性能的关键。涤纶帘子线（尤其高模低缩涤纶帘线）被广泛用于轿车轮胎增强体，但由于其界面的粘结强度制约了涤纶帘线的发展，有必要探索性能优良的方法来改善界面的粘结强度。在传统的RFL（间苯二酚-甲醛-胶乳）胶粘剂的基础上，用环氧树脂预浸胶来对涤纶帘线进行表面预处理，用H-test来表征粘结强度的优劣，以及模拟轮胎在运动过程中发热测定粘结强度与温度的依赖关系，同时用红外-拉曼光谱对胶粘剂在界面发生的反应及电子显微镜来探讨界面破坏形貌对粘结强度的影响；并且对尼龙与涤纶帘线与橡胶粘合的一些性能进行了对比。     

Co微合金化对高级别帘线钢组织与冷拉性能的影响

为了减轻高级别帘线钢晶界渗碳体(GBC)的析出、提高其强度和冷拉性能,研究了Co微合金化80,100级帘线钢的显微组织及性能变化规律。用扫描电镜(SEM)观测了不同Co含量试样的显微组织形貌、GBC析出及珠光体片间距;用力学实验机测量了热加工及冷拉拔后的力学性能。结果表明:自然冷却时,Co微合金化可显著细化珠光体团尺寸;随Co量增加,抗拉强度增加,面缩率降低,但GBC变得严重。盐浴处理后,GBC受到抑制,冷拉加工硬化率得到提高。     

Microstructure and Mechanical Properties of Multilayertextured 2D Carbon/Carbon Composites

Two-dimensional（2D） carbon/carbon（C/C） composites with multilayered texture, especially with different thickness of high-textured（HT） pyrocarbon layer, were prepared by isothermal, isobaric chemical vapor infiltration（CVI） technique. The influence of matrix microstructure on mechanical properties of C/C composites was investigated by polarized light microscopy, scanning electron microscopy and three-point bending test. The results show that the samples with multilayer-textured pyrocarbon matrix own a higher flexural strength than the one with pure medium-textured structure, which is attributed to multiple crack deflection and interfacial sliding between different textured pyrocarbon layers and between sub-layers within HT layer. The increase in thickness of HT pyrocarbon layer improves the plasticity of the samples and renders the fracture in pseudo-plastic behavior.     

制备工艺对Cf/SiC复合材料力学性能的影响

分别采用先驱体裂解-热压和先驱体浸渍-裂解方法制备出了Cf/SiC复合材料.重点探讨了不同制备工艺对复合材料纤维/基体间界面和力学性能的影响.研究表明,采用先驱体裂解-热压工艺制备复合材料时,由于制备温度较高,复合材料中纤维与基体间的界面结合强,同时纤维本身性能的退化严重,因此复合材料表现为脆性断裂,具有较低的力学性能.而采用先驱体浸渍-裂解法制备复合材料时,由于致密化温度较低,复合材料中纤维与基体的界面结合较弱,而且纤维的性能保留率较高.因此,纤维能够较好地发挥补强增韧作用,复合材料具有较好的力学性能, 其抗弯强度和断裂韧性分别为573.4MPa和17.2 MPa*m1/2.     

原位复合TiCP/LD7复合材料的组织与力学性能

采用原位复合工艺制备了自生TiCp/LD7复合材料坯料,经济热压成φ12的棒材,并进行了T6热处理,通过SEM观察和分析了热挤压TiCp/LD7复合材料的显微组织和断口形貌,测试了材料的σb,σs,E和δ0结果表明,TiC颗粒含量为20wt%,TiCp/LD7复合材料σb,σs,E,分别为417MPa,373MPa,92GPa,δ为4．5％,断裂形式为韧性断裂。     

C/SiC/Si-Mo-Cr复合涂层碳/碳复合材料力学性能研究

采用包埋法和涂刷法在碳/碳复合材料表面制备了一种新型的C/SiC/Si-Mo-Cr复合高温抗氧化涂层. 借助XRD和SEM等测试手段对所制备复合涂层的微观结构进行了表征, 采用三点弯曲试验研究了涂层处理及热震试验对碳/碳复合材料力学性能的影响规律. 结果表明: 制备的多相涂层结构致密, 涂层后碳/碳复合材料弯曲强度有所增大, 断裂特征由假塑性向脆性转变. 涂层试样经1500℃至室温20次热震后, 涂层试样的弯曲强度降低, 塑性增强.