改性玄武岩纤维增强橡胶基摩擦材料的摩擦学性能

采用热压成型工艺制备改性玄武岩纤维增强橡胶基复合材料,考察其力学性能和摩擦学性能,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对摩擦表面和磨料粉尘进行表征。结果表明,与憎水剂和硅烷偶联剂改性玄武岩短纤维及硅烷偶联剂改性玄武岩纤维增强复合材料相比,由于玄武岩纤维碎片的参与,聚醋酸乙烯酯和硅烷偶联剂改性玄武岩纤维增强橡胶基复合材料的摩擦表面上形成了完整且稳定的摩擦膜,这有助于稳定摩擦因数以及降低磨损率,因此表现为具有更好的摩擦学性能。     

不同含量纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料的性能

利用双螺杆挤出机制备了纳米羟基磷灰石(n-HA)质量分数分别为10%,20%,30%,40%的n-HA/PLA(聚乳酸)复合材料,研究了复合材料中n-HA的分散性以及n-HA含量对复合材料热学性能、黏度和弯曲强度的影响。结果表明:当n-HA质量分数在10%~40%时,n-HA在PLA基体中均具有较好的分散性;随着n-HA含量的增加,n-HA/PLA复合材料的冷结晶温度及特性黏度降低,而冷结晶焓和弯曲强度则均先升高后下降;当n-HA质量分数为10%时,n-HA/PLA复合材料的综合性能较好,其弯曲强度最大,为97.2 MPa,n-HA对PLA分子链的破坏程度最小。     

改性玄武岩纤维增强树脂基摩擦材料的摩擦磨损性能

以聚醋酸乙烯酯改性玄武岩纤维、环氧乳液改性玄武岩纤维、硅烷偶联剂(KH550)改性玄武岩纤维、玄武岩矿物纤维为增强纤维,采用热压成型法制备改性玄武岩纤维增强树脂基复合材料,研究不同改性玄武岩纤维对复合材料硬度、冲击强度和摩擦磨损性能的影响。采用SEM和EDS对摩擦表面、磨屑形貌进行显微分析和元素分析。研究结果表明:4种改性玄武岩纤维作为增强纤维制备的树脂基摩擦材料具有相近的力学性能;聚醋酸乙烯酯改性玄武岩纤维增强树脂基摩擦材料具有更好的抗热衰退性能和摩擦磨损性能,在制动过程中更有利于形成完整稳定的摩擦膜。     

玄武岩/黄麻/聚乙烯复合材料性能的研究

采用熔融共混的方法制备了玄武岩(BF)/黄麻(JF)/聚乙烯(PE)复合材料,通过力学性能和扫描电镜(SEM)测试等方法研究了玄武岩纤维和处理方法对黄麻/聚乙烯复合材料性能的影响。     

玄武岩纤维增强树脂基复合材料的最新研究进展

玄武岩纤维复合材料是近年来备受关注的一种纤维增强复合材料,其相对玻璃纤维、碳纤维增强复合材料来说具有可降解、无毒、对环境无污染等特点,在航空航天、军工、道路交通等领域具有较高的应用价值。结合近十年以来的最新研究成果,首先对玄武岩纤维的制造工艺进行了简单的介绍,对比了玄武岩纤维和其他纤维的性能差异;其次从树脂基复合材料的角度归纳了玄武岩纤维热固、热塑性树脂基复合材料的突出性能及相关研究成果,阐述了玄武岩纤维树脂复合材料的最新研究进展,对目前研究存在的不足提出建议,并做出总结;最后对其未来的发展前景进行了讨论。     

聚乳酸竹粉复合材料性能影响因素分析

以竹粉、聚乳酸(PLA)为原材料,以模压成型的方法制备竹粉/PLA复合材料,通过测试其力学性能,摩擦磨损性能和吸水性能来分析竹粉的含量对复合材料性能的影响。实验结果表明:当竹粉含量为30%时,复合材料的洛氏硬度值,弯曲强度以及抗摩擦磨损性能达到最高,之后呈下降趋势。竹粉含量为50%时,材料的冲击强度,拉伸强度达到最大值,竹粉含量超过50%之后,开始明显下降。复合材料的吸水性能逐渐增加。综合实验结果来看,竹粉的添加有利于改善力学性能,提高材料的抗摩擦磨损性能和吸水性能。     

碳纳米管/聚乳酸复合材料的制备与性能

用熔融共混的方法制备了碳纳米管(CNTs)/聚乳酸(PLA)复合材料,观察了其球晶形貌和断面形貌,并研究了不同配比的CNTs/PLA复合材料的结晶性能和水解性能。结果表明:CNTs可以作为异相成核剂提高PLA的结晶速率和结晶度,CNTs质量分数为1%时,复合材料的结晶度达到44.9%,CNTs能够在基体中均匀分散;CNTs质量分数小于1%时,断面呈中间层破形貌;随CNTs含量增多,复合材料的球晶直径变大;CNTs能降低PLA的水解速率。     

钢纤维和硅酸铝纤维混杂增强陶瓷基复合材料的摩擦磨损性能

利用热压烧结法制备了钢纤维和硅酸铝纤维混杂增强陶瓷基复合材料,探讨了硅酸铝纤维含量对该复合材料摩擦磨损性能的影响,借助扫描电子显微镜(SEM)观察了复合材料的磨损表面形貌,并分析了其磨损机理。结果表明:随硅酸铝纤维含量的增加,复合材料的摩擦因数增大;高温下复合材料的耐磨性能随硅酸铝纤维含量的增大而降低;未添加硅酸铝纤维复合材料的磨损形式主要表现为脆性脱落和疲劳磨损,并伴有磨粒磨损;添加了硅酸铝纤维的陶瓷基摩擦材料的磨损形式均以粘着磨损为主。     

连续碳纤维增强复合材料3D打印喷头设计与实验分析

以“独立挤出”型连续碳纤维增强PLA复合材料(continuous carbon fiber reinforced PLA composite, CCFRC/PLA)3D打印制件为研究对象,设计了柔性的连续碳纤维增强PLA复合材料丝(continuous carbon fiber reinforced composite filament/PLA, CCFRCF/PLA)送丝机构,研究了打印喷嘴直径与CCFRCF/PLA直径、表面包裹树脂膨胀特性及打印层高的关系,探讨了喷嘴端面直径对打印表面热辐射的影响规律,推导了喷嘴直径的计算公式,求解了最佳喷嘴直径和最佳端面直径。基于设计的打印喷头,采用仿真分析与实验验证的方法,探索了打印层高与制件力学性能之间的关系,结果表明CCFRC/PLA的抗拉强度与纤维层数呈正相关,并验证了层合板预测模型的有效性,获得了打印层高0.1 mm时CCFRC/PLA抗拉强度的修正系数为0.039,打印层高0.2 mm时,修正系数为0.124,为连续碳纤维增强复合材料3D打印技术的发展提供了理论基础和参考价值。     

聚乳酸/羟基磷灰石复合材料激光选区烧结工艺优化与性能研究

以生物可降解材料聚乳酸（PLA）和生物骨基质的主要无机成分羟基磷灰石（HA）为研究对象。为获得复合材料激光选区烧结(SLS)制件的最佳成形参数,首先对纯PLA的SLS工艺进行了优化,发现最优的激光能量密度范围为0.040~0.075 J/mm2,且制得的纯PLA试样的拉伸强度均超过23 MPa,最高可达27.28 MPa。为研究HA含量对PLA/HA复合材料微观结构与力学性能的影响,以激光能量密度为0.040 J/mm2（激光功率12 W,扫描速度1 500 mm/s）对不同HA含量的PLA/HA复合材料进行了成形。实验结果表明,当HA质量分数为10%时,PLA/HA复合材料的力学性能和微观形貌最优。水接触角测试显示材料的接触角从69.52°降至57.96°,表明材料的亲水性能得到了改善。     

Hot wear properties of ceramic and basalt fiber reinforced hybrid friction materials

In the present study, hybrid friction materials were manufactured using ceramic and basalt fibers. Ceramic fiber content was kept constant at 10 vol% and basalt fiber content was changed between 0 to 40 vol%. Mechanical properties and friction and wear characteristics of friction materials were determined using a pin-on-disc type apparatus against a cast iron counterface in the sliding speeds of 3.2–12.8 m/s, disc temperature of 100–350 °C and applied loads of 312.5–625 N. The worn surfaces of the specimens were examined by SEM. Experiments show that fiber content has a significant influence on the mechanical and tribological properties of the composites. The friction coefficient of the hybrid friction materials was increased with increasing additional basalt fiber content. But the specific wear rates of the composites decreased up to 30 vol% fiber content and then increased again above this value. The wear tests showed that the coefficient of friction decreases with increasing load and speed but increases with increasing disc temperature up to 300 °C. The most important factor effecting wear rate was the disc temperature followed by sliding speed. The materials showing higher specific wear rates gave relatively coarser wear particles. XRD studies showed that Fe and Fe₂O₃ were present in wear debris at severe wear conditions which is indicating the disc wear.     

苎麻纤维增强环境友好型制动摩擦材料的研究

新型环境友好制动摩擦材料以天然植物纤维苎麻、天然矿物纤维玄武岩和硅灰石为增强体,以石墨为固体润滑剂,锆英石为磨料,蛭石为降噪剂,重晶石为空间填料,腰果酚型苯并噁嗪原位增韧酚醛树脂为基体。用定速摩擦试验机研究了苎麻纤维含量对材料摩擦因数和磨损率的影响,并应用可拓理论对摩擦性能进行了评价。结果表明:苎麻纤维可降低摩擦材料的摩擦因数,降低摩擦材料在中、高温下的磨损率;苎麻纤维在制动摩擦材料中起弱固体润滑剂的作用;苎麻纤维体积分数为5.6%左右时制动摩擦材料具有最佳的摩擦因数、磨损率及综合关联度。     

钢-BFRP复合筋混凝土柱试验与骨架曲线模型研究

为了研究钢-玄武岩纤维(basalt fiber reinforced polymer,简称BFRP)复合筋混凝土柱的抗震性能,以复合筋的纤维含量(等效配筋率)为主要参数,开展了4个钢筋与复合筋混凝土柱的抗震性能试验。试验结果表明,随着复合筋二次刚度比的提高,构件承载力也有明显提高,构件具有较为显著的屈服后刚度。在试验基础上提出了钢-BFRP复合筋混凝土柱骨架曲线理论模型,建立了骨架曲线特征点参数与结构特性之间的解析关系,该表达式能够综合考虑矩形构件截面尺寸、轴压比和复合筋本构关系及配筋情况等参数影响。该模型与试验结果吻合较好,对普通钢筋混凝土柱也具有较好的预测性,说明该理论模型具有一定的实用性和精确性,可实现利用杆系模型开展结构层次的建模,供混凝土框架结构非线性分析参考。     

Tribological Studies of Nanoclay Filled Epoxy Hybrid Laminates

In this work, the tribological properties of a new class of hybrid composite material were examined. The hybrid composite consisting of glass fiber–reinforced epoxy polymer filled with nanoclay particles was prepared by vacuum-assisted resin infusion molding (VARIM). The effect of fiber content, fiber orientation, and nanoclay concentration on wear properties was examined. The results indicate that at higher fiber content (75 wt%), nanoclay addition in composites has less effect on the wear rate, whereas a significant positive effect was observed when nanoclay was filled in lower fiber content (25 and 50 wt%) composites. Microscopy examination reveals that nanoclay addition improves the wear properties of a matrix-rich phase at low fiber content with improved fiber matrix adhesion, whereas this effect was negligible in higher fiber content composites due to the reduced matrix concentration. The result also shows that the friction and wear of hybrids is a function of fiber orientation and epoxy–clay nanocomposite structure formation as studied by transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD) analysis.     

碱处理剑麻纤维/聚丙烯复合材料的性能研究

选用氢氧化钠溶液对剑麻纤维(SF)进行表面改性,采用注塑成型的方法制备SF/聚丙烯(PP)复合材料,借助扫描电镜(SEM)观察碱处理效果及剑麻纤维在聚丙烯基体中的分散性,通过力学性能和摩擦磨损性能测试研究不同含量SF对复合材料性能的影响。结果表明:氢氧化钠质量分数为10%时可获得最佳的纤维处理效果,但仅用碱处理未在纤维与基体之间形成有效的化学结合。随着SF含量的增加,复合材料的拉伸强度和弹性模量增加,摩擦因数和磨损率下降,SF质量分数为20%时拉伸强度和弹性模量达到最大值,SF质量分数为10%时摩擦因数和磨损率达到最小值。     

聚乙烯亚胺修饰碳纤维对环氧树脂复合材料性能的影响

为提高碳纤维与环氧树脂的界面结合性能,从而提高复合材料的摩擦学性能,用聚多巴胺和聚乙烯亚胺对碳纤维进行表面修饰,利用光谱分析仪和扫描电子显微镜分析修饰前后碳纤维表面的化学组成和微观结构,利用万能材料试验机和摩擦磨损试验机考察碳纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能和摩擦学性能。结果表明：碳纤维经表面处理之后的粗糙程度和活性官能团增多,改善了纤维与树脂之间的界面结合,使得复合材料的弯曲强度和拉伸强度得到不同程度的提高;与未修饰碳纤维增强的环氧树脂复合材料相比,表面修饰碳纤维增强环氧树脂复合材料的耐磨性能得到了很大程度的提高,复合材料的磨损机制也由疲劳磨损转变为磨粒磨损。     

Effect of Aramid Pulp and Lapinas Fiber on the Friction and Wear Behavior of NBR Powder–Modified Phenolic Resin Composite

Short fiber reinforcement plays a definite role in governing the performance of a composite through the improvement of different material properties. The present investigation deals with the effect of aramid pulp and lapinas fiber on the friction and wear characteristics of a composite made from phenolic resin modified by powdered acrylonitrile butadiene rubber (NBR) on a pin-on-disc tribometer. Four composites, containing 10, 20, 30, and 40 wt% of aramid pulp with respect to phenolic resin content, were prepared. Another four composites, containing 50, 100, 200, and 300 wt% of lapinas fiber with respect to phenolic resin content, were also made. It was found that the two different fibers have distinctly different contributions to the friction and wear properties of the composites. It was also found that the incorporation of aramid pulp enhances friction stability of the composites much better than that of lapinas fiber. The change in surface morphology of these composites was studied by scanning electron microscopy (SEM) before and after the friction test. SEM images of friction samples containing aramid pulp corroborated the occurrence of wear through an adhesive wear mechanism, whereas the lapinas fiber–containing composites showed an abrasive wear mechanism.     

固化方式和纤维表面处理对碳纤维-树脂界面化学组成的影响

对碳纤维进行低温等离子法表面处理,分别在室温和微波固化条件下将碳纤维与环氧树脂复合成型,制备出碳纤维复合材料.采用原子力显微镜、拉曼光谱对碳纤维表面形貌和微观结构进行表征,采用扫描电镜和能量散射光谱对碳纤维-树脂界面区形貌和元素分布进行表征.结果表明,碳纤维经处理后,表面无序结构比例增大,有利于提高纤维的微波吸收能力,使微波固化复合材料的界面结合比室温固化复合材料更牢固.经过表面处理的碳纤维与树脂形成良好的化学键合,S i元素在复合材料界面区发生偏聚.     

玻璃纤维/PC树脂/LY12铝合金叠层复合材料界面处理及其性能

采用热压固化成型工艺,成功制备了玻璃纤维／PC树脂／铝合金叠层复合材料,并对该材料的界面结合状况与性能进行了分析。结果表明：通过对铝合金表面进行喷丸和酸腐蚀综合处理及对玻璃纤维进行0．5％硅烷偶联剂水溶液涂层处理,叠层复合材料各界面的结合状况良好;抗拉强度达到210．2MPa,抗弯强度达到325MPa,冲击韧度大于173．5kJ／m^2,其阻尼性能尤其突出,自由衰减率达到0．332,可与粘弹性阻尼材料媲美。