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.     

剑麻纤维增强复合材料的研究进展

综述了剑麻纤维和剑麻纤维增强复合材料的结构和性能及其应用.对剑麻纤维的综述主要包括剑麻纤维概况及与其他纤维的比较、剑麻纤维的表面处理方法和表征;对剑麻纤维增强复合材料的综述主要包括剑麻纤维增强热塑性树脂、热固性树脂、橡胶、水泥和石膏等其他基体复合材料的研究.     

麦秸纤维增强聚丙烯复合材料的熔融流变性

用挤塑模压的方法制备麦秸纤维增强聚丙烯复合材料, 研究了麦秸纤维添加量、尺寸及马来酸酐接枝聚丙烯(MAPP) 添加量、温度对麦秸纤维增强聚丙烯复合材料熔融流变性的影响。麦秸纤维添加量从10 wt%增加至30 wt%时, 复合材料的熔融黏度增加。马来酸酐接枝聚丙烯的加入提高了体系的流动性, 熔融黏度降低。麦秸纤维以长纤维和纤维束作为增强材料时, 复合材料的熔融黏度降低, 以细小纤维作为增强材料时, 复合材料的熔融黏度增加。温度由170 ℃升高至190 ℃, 剪切速率由0. 01 s -1增加至0. 1 s -1 时, 麦秸纤维增强聚丙烯复合材料的黏度降低。      

玄武岩纤维复合材料静、动态力学性能和抗弹性能研究进展

以玄武岩纤维为增强体、树脂为基体制得的玄武岩纤维复合材料具有优异的力学性能、良好的环境适应性和低廉的价格,其在车辆、船舶、航空航天等高新科技领域拥有替代现有玻璃纤维复合材料的潜力.近20年来,玄武岩纤维复合材料的力学性能受到了研究人员的大量关注.玄武岩纤维增强树脂基复合材料中,环氧树脂基复合材料力学性能较为突出,相关研究最受关注.在准静态力学性能研究中,与玻璃纤维复合材料对比发现,玄武岩纤维复合材料在拉伸性能、压缩性能、弯曲性能、抗低速冲击性能、疲劳性能、耐磨性等方面都更为优异,与碳纤维混杂组成复合材料时也表现出更强的性能,并且通过纤维化学改性和基体纳米颗粒改性可进一步提升玄武岩纤维复合材料的力学性能.国内玄武岩纤维复合材料动态力学性能的研究集中于水泥、沥青、混凝土等材料与玄武岩纤维组成的复合材料,对高性能树脂基复合材料的关注较少.国外研究人员对玄武岩纤维增强树脂基复合材料动态拉伸性能进行了全面研究,发现玄武岩纤维复合材料的动态拉伸模量、强度、应变等都随应变率增加而增大,增大幅度在20％ ～60％;与玻璃纤维复合材料相比,玄武岩纤维复合材料在动态拉伸条件下显示出更高的弹性模量、更大的拉伸强度和更高的拉伸应变.现阶段玄武岩纤维复合材料动态拉伸性能研究的应变率主要集中在100/s左右的较低范围,对动态压缩性能的研究也极为缺失,这难以支撑玄武岩纤维复合材料在涉及高速冲击服役环境中的应用.玄武岩纤维复合材料抗弹性能与S-玻璃纤维复合材料相当,因为玄武岩纤维复合材料具有较为全面的力学性能与环境适应性,所以与其他纤维混杂组成复合材料时可以弥补其他纤维的固有缺点.玄武岩纤维复合材料抗弹性能的变化受基体、纤维等因素的影响,并反映在不同的失效机制上,但在高速动态冲击过程中难以捕获材料本身微观结构的变化,其失效机制只能通过断口形貌进行推测,因此在抗弹性能研究中,仿真模拟技术对玄武岩纤维复合材料冲击变形过程和失效机制的解析研究亟需得到关注.本文归纳了玄武岩纤维增强树脂基复合材料的准静态、动态力学性能及抗弹性能研究现状,分析了现阶段玄武岩纤维复合材料力学性能研究中的不足并提出了建议,以期为高性能、绿色玄武岩纤维复合材料的研究发展提供参考.     

纤维增强Ti-Al金属间化合物基复合材料的发展

综述了纤维增强Ti-Al金属间化合物基复合材料的研究进展.介绍了Ti-Al金属间化合物基体的结构和性能、增强体纤维的运用、界面相容性对复合材料机械性能的影响、界面反应的动力学和热力学研究、以及目前Ti-Al金属间化合物基复合材料的最新制备技术.指出了今后纤维增强Ti-Al金属间化合物基复合材料的研究重点和发展方向.     

麻纤维增强复合材料的研究进展

麻纤维具有价廉质轻,自然降解、比强度和比模量高等特性,广泛应用于纤维增强复合材料的制备.本文评述了这类复合材料的研究现状,系统地介绍了苎麻、亚麻,黄麻.洋麻、剑麻和焦麻纤维增强复合材料的制备,分析评论了麻纤维的结构特点、纤维表面改性以及复合材料的各种力学性能,并展望了麻纤维增强复合材料的发展趋势.     

不同尺寸异形纤维对复合材料性能的影响

自行设计、委托加工了几组不同形状、不同尺寸的纺丝模口,生产出相应的纤维,并用该纤维与PE-起,制备相应的复合材料,研究了纤维对其增强复合材料性能的影响.结果表明:无论是圆形纤维、还是各种异形纤维,其纤维/PE复合材料的断裂强度均明显高于纯PE的断裂强度,纤维材料的加入明显提高了基体的断裂强度;在复合材料中,横截面积相等的异形纤维和圆形纤维,长度相等时,它们的体积也相等,但异形纤维表面积大于圆形纤维,所以异形纤维和基体的结合力更大,更能增强复合材料的强度.     

纤维增强复合材料磨削制孔加工技术研究进展

纤维增强复合材料具有优良的物理、化学和力学性能,在航空航天、汽车、新能源等高新技术领域应用广泛。相比传统钻铣刀具,磨料工具在纤维增强复合材料制孔时,加工后的分层、毛刺、撕裂及热损伤等缺陷更小,且磨料工具可以稳定加工硬度更高的纤维增强陶瓷基复合材料。首先,综述了纤维增强复合材料在磨削制孔过程中的切屑形成、磨削轴向力、磨削温度等磨削加工机制;其次,探讨了近年来国内外在纤维增强复合材料磨削制孔技术中的制孔加工缺陷及其评价方法;然后,分析了纤维增强复合材料磨削制孔质量及其影响因素;此外,综述了纤维增强复合材料磨削制孔刀具及其磨损机制等方面的研究现状;最后,对纤维增强复合材料磨削制孔加工技术研究进行了总结和展望。      

短切纤维增强复合材料拉伸强度的预测

在分析单向连续纤维增强复合材料纵向拉伸时细观受力与变形的基础上,对连续纤维的长度和方向进行尺寸和方向性修正,给出了短切纤维增强复合材料的拉伸强度预测公式.使用这个预测公式计算短切碳纤维增强PTFE复合材料的拉伸强度,预测值与实验值吻合得较好.     

熔融沉积纤维增强复合材料的研究进展

熔融沉积增材制造属于热塑性聚合物材料3D打印成型技术之一,具有原料广泛、制造成本低、个性化可定制等特点.随着制备工艺和技术的优化,近年来成型质量不断提高.同时,这种基于分层打印、逐层堆积的材料成型方式导致其力学强度偏低.发展适用于熔融沉积技术的纤维增强热塑性聚合物复合材料,利用纤维具有高比强度、高比模量的特性,可显著提高熔融沉积热塑性聚合物成型件的抗拉强度和拉伸模量等力学性能.然而,在熔融沉积纤维增强复合材料成型过程中,伴随着材料的流动与纤维取向、丝/层间结合、热量传导和残余应力等一系列复杂现象,明晰上述现象及其内在的关联性,是促进该技术应用和发展的关键.因此,近年来国内外研究者们主要从选择合适的纤维和优化制备工艺等方面不断尝试,并取得了丰硕的成果.用于熔融沉积纤维增强复合材料的纤维主要以短纤维和连续纤维两大类材料为主.短纤维复合材料发展较早、制备工艺相对简单;连续纤维复合材料成型件的力学性能相对较高.近年来,国内外研究者基于纤维增强复合材料的制备工艺、材料性能、成型机理等关键要素,聚焦于纤维含量、沉积角度、打印速度、喷嘴温度、层厚和化学助剂添加等工艺参数变化对成型件力学性能影响的相关研究,拟充分发挥纤维增强材料的技术优势,为制备较高力学性能和较好质量打印成型件提供可能.本文主要介绍了近年来国内外研究者在熔融沉积纤维增强复合材料方面的研究进展.从熔融沉积增材制造成型原理、纤维增强复合材料技术研究现状出发,介绍了短纤维和连续纤维增强复合材料的力学性能,以及工艺参数对增强复合材料力学性能的影响.最后,归纳了该技术仍存在的亟待解决的基础科学问题和关键技术问题,以及未来可能的研究方向.