复合纤维配比对精铸硅溶胶型壳性能的影响

为了分析复合纤维配比对熔模精铸中硅溶胶型壳的强度和透气性的影响，采用尼龙和陶瓷复合纤维制备硅溶胶型壳试样，在其中加入的尼龙纤维和陶瓷纤维的体积配比为100∶0、82.7∶17.3、61.5∶38.5、34.7∶65.3和0∶100，对获得的复合纤维增强型壳试样的生胚抗弯强度、焙烧后抗弯强度和透气性的变化规律进行研究。结果表明，当尼龙纤维在复合纤维中体积分数从0%~100%变化时，型壳生胚抗弯强度逐渐增大，焙烧后抗弯强度总体变化不明显，透气率先增大后减小。当尼龙纤维的体积分数为82.7%时，透气率达到最大值5.21。根据试样断口形貌及纤维增强行为分析，型壳生胚抗弯强度主要受纤维体积含量的影响；型壳焙烧后抗弯强度和透气性受陶瓷纤维体积含量、涂挂厚度和尼龙纤维烧失后留下孔洞数量的综合影响。     

短切硅酸铝纤维增强硅溶胶型壳的抗弯强度及高温自重变形

为了提高熔模铸造硅溶胶型壳的性能,向涂料中添加硅酸铝纤维制备纤维增强熔模铸造型壳试样。对不同纤维加入量条件下所获得的纤维增强型壳试样的常温及焙烧后抗弯强度、高温自重变形量的变化规律进行研究,并利用SEM观察型壳试样断口形貌。结果表明:随硅酸铝纤维加入量从0.2%~1.0%(质量分数,下同)变化,其常温抗弯强度显著增大,高温自重变形量减小;纤维加入量为1.0%时,试样的常温抗弯强度较未增强的试样提高了47%,而高温自重变形减少约50%。采用0.2%~1.0%的硅酸铝纤维增强后,复合型壳焙烧后强度至少提高39%。断口SEM形貌观察分析结果表明,纤维增强硅溶胶型壳试样受力破坏失效主要由于硅溶胶凝胶膜的断裂、硅酸铝纤维拔出、断裂及脱粘等综合作用所致。     

PA66纤维含量对多孔铝基陶瓷型芯气孔率的影响

为了解决氧化铝陶瓷型芯不易脱芯的难题,加入一定量的PA66纤维作为成孔材料,以热压注的方法制备多孔铝基陶瓷型芯。研究PA66纤维含量对铝基陶瓷型芯气孔率,室温抗弯强度和烧结收缩率的影响;分析PA66纤维含量对氧化铝陶瓷型芯气孔率的影响机理。结果表明:PA66纤维的加入显著提高了氧化铝陶瓷型芯的气孔率,有效延缓了型芯的烧结收缩;随着PA66纤维加入量的增多,氧化铝陶瓷型芯气孔率增大,室温抗弯强度和线收缩率均减小。当PA66纤维含量为0.9%(质量分数)时,氧化铝陶瓷型芯的气孔率为41.14%,抗弯强度为15.33 MPa,线收缩率为0.418%。     

陶瓷纤维长度对复合精铸型壳抗弯强度与透气性的影响及增强行为

为了分析纤维长度对陶瓷纤维增强硅溶胶型壳抗弯强度与透气性的影响及增强行为,采用1~6mm六种不同长度陶瓷纤维制备硅溶胶型壳试样。研究结果表明,陶瓷纤维长度对硅溶胶型壳强度和透气性的影响显著,随着陶瓷纤维长度的增加,型壳的抗弯强度先增大后减少,型壳的透气率先增大后减小再增大。当陶瓷纤维长度为4mm时,型壳的常温及焙烧后抗弯强度达到最大值,分别为2.97 MPa和6.84 MPa;型壳的透气率达到最大值2.90。当陶瓷纤维长度大于4mm时,纤维在型壳中分散性变差,纤维的桥联作用得不到有效发挥,型壳孔隙率减少,导致型壳强度和透气性变小。     

撒砂层尼龙-氧化铝混杂纤维质量比对硅溶胶型壳性能的影响

为优化高温合金精密铸造陶瓷型壳性能，采用“溶剂法”在刚玉砂中均匀掺入0.75wt%混杂纤维，制备不同质量比的短切尼龙纤维(Nsf)和氧化铝纤维(Asf)改性硅溶胶型壳。基于SEM观察型壳断口组织形貌，分析纤维分布及裂纹生长特征，揭示纤维和基体烧结演变及强化机制。结果表明，撒砂层引入纤维进一步提升了纤维在型壳内体积占比，型壳性能显著改善。柔性Nsf缠绕于刚玉砂粒表面，通过纤维拔出摩擦耗散载荷能量，同时Nsf烧失后形成原位孔隙增加透气性，故Nsf∶Asf为4∶1时型壳最佳湿强度、透气性、开气孔率分别为5.08 MPa、4.4、20.82%。此外，煅烧型壳基体易因脱水干燥萌生微裂纹，但裂纹扩展至Asf表面时发生分叉、偏转、增殖，证实立体互锁Asf网络结构减少连续裂纹产生，并抑制陶瓷颗粒剥离的沿晶断裂倾向。因此，Asf有效补偿Nsf烧失引起的强度损失，Nsf∶Asf为2∶3的样品烧结强度高达10.51 MPa，高温自重变形率仅0.82%。     

石英纤维/纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合生物材料的制备和性能

用挤出法制备石英纤维(quanz fibre,QF)/纳米羟基磷灰石(nano-hydroxyapatite,n-HA)/聚酰胺66(polyamide 66,PA66)复合材料(OF/n-HA/PA66),表征了其结构、形貌、力学性能和细胞毒性。结果表明:QF均匀地分散在n-HA/PA66中,且与PA66基体存在氢键结合;复合材料的力学性能随着石英纤维含量的增加而增大,当石英纤维含量为38%时复合材料的抗拉强度为81 MPa,抗压强度为190 MPa,抗弯强度为195 MPa(比人体皮质骨的高);n-HA/PA66基体所承受的载荷传递给QF纤维,纤维轴向传递使应力迅速扩散,这种传递作用在一定程度上起到了力的分散作用,从而增强了材料承受外力作用的能力,导致材料的弯曲强度、拉伸强度等力学性能的显著提高。QF/n-HA/PA66复合材料无细胞毒性,满足承重骨修复材料的要求。     

陶瓷-尼龙复合纤维含量对石膏铸型性能和微观形貌的影响

向石膏粉料中添加不同含量陶瓷-尼龙复合纤维制备石膏铸型试样，测试分析陶瓷-尼龙复合纤维交织强化石膏试样的性能并观察其断口，研究陶瓷-尼龙复合纤维含量对石膏铸型性能和微观形貌的影响。结果表明，陶瓷-尼龙复合纤维含量对石膏铸型性能影响显著，随着陶瓷-尼龙复合纤维含量增加，石膏试样生胚抗弯强度呈倒V字形变化趋势，焙烧后的抗弯强度变化不大；石膏试样透气率随陶瓷-尼龙复合纤维含量的增加而增大，当石膏混合料中陶瓷-尼龙复合纤维质量分数为1.25wt%时达到最大值32.3，与传统石膏铸型相比，增大近21倍，尼龙纤维焙烧后形成的孔洞提高了石膏铸型透气率，陶瓷纤维保留在基体中提高强度，当陶瓷-尼龙复合纤维质量分数大于0.75wt%时，纤维会团聚并割裂基体；导热性和抗热震性随陶瓷-尼龙复合纤维含量的增加而先增大后减小，当陶瓷-尼龙复合纤维含量为0.75wt%~1wt%时，导热性和抗热震性相对最佳。      

熔融共混法制备羧基化多壁碳纳米管/PA66 复合纤维及其性能

采用熔融共混法制备了不同质量分数的羧基化多壁碳纳米管(CMWNTs)/聚己二酸己二胺(PA66)切粒, 并将切粒熔融纺丝制成CMWNTs/PA66复合纤维。 采用SEM、 DMA和单纤维电子强力仪等研究了CMWNTs对复合纤维形貌和力学性能的影响。CMWNTs在纤维中沿纤维轴向束状分布均匀。CMWNTs的加入提高了PA66纤维的力学性能和玻璃化温度。CMWNTs的质量分数为0.5%时, CMWNTs/PA66复合纤维的储能模量最大, 为PA66纤维的5.5倍; 玻璃化温度提高了27.6℃。CMWNTs的质量分数为0.3％时, 复合纤维的初始模量最大, 比PA66纤维增加了101.4%。当CMWNTs的质量分数为1%时, 复合纤维的断裂强度最大, 与纯PA66相比增加了48.8%。      

改性尼龙66初生纤维的制备及性能研究

采用PP-g-MAH与PA66进行共混改性,通过双螺杆挤出机制备改性尼龙66粒料,熔融纺丝后制备初生纤维。研究PP-g-MAH含量对共混物料流动性能,初生纤维热性能和拉伸性能的影响。研究结果表明,随着PP-g-MAH含量的增加,PA66/PP-g-MAH共混物样品的熔体流动速率逐渐减小,流动性变差;初生纤维的结晶度(Wc),熔点(Tm)和断裂强度先增大后减小。当PP-g-MAH含量为10%(质量分数,下同)时,结晶度,熔点和断裂强度达均达到最大值。其中结晶度为37.8%,熔点为263.87℃,断裂强度为4.31CN/dtex。     

混杂工艺对椰壳-大麻/聚丙烯复合材料力学性能的影响

采用正交分析法,讨论混杂工艺和复合工艺对椰壳-大麻/聚丙烯（PP）复合材料力学性能的影响。结果表明,混杂处理后的椰壳-大麻/PP复合材料的力学性能均比相同复合工艺条件下的大麻/PP复合材料有较大程度的改善。椰壳纤维与大麻纤维质量比对混杂椰壳-大麻/PP复合材料力学性能影响最大,且混杂椰壳-大麻/PP复合材料的力学性能随椰壳纤维含量的增加而线性增大;混杂针刺毡中PP纤维质量分数对混杂椰壳-大麻/PP复合材料的抗弯强度影响较大,最初混杂椰壳-大麻/PP复合材料的抗弯强度随PP纤维质量分数的增加而减小,随后又随PP纤维质量分数的增加有一定程度的增大,而混杂椰壳-大麻/PP复合材料的抗拉强度则随PP纤维质量分数的增大而线性减小;混杂椰壳-大麻/PP复合材料的力学性能随复合层压温度的升高呈下降趋势。      

高强隔热刚玉-镁铝尖晶石-莫来石多孔陶瓷材料的制备

以氧化铝、石英粉和电熔镁砂为主要原料,以纸浆废液为结合剂,通过原位反应烧结制备复相高强隔热陶瓷,研究MgO添加量对所制备多孔陶瓷的显气孔率、抗折强度、耐压强度和抗热震性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电子万能试验机对材料的物相组成、显微结构和力学性能进行表征,并对多孔陶瓷的显气孔率和抗热震性能进行测试。结果表明:5%(质量分数)电熔镁砂与氧化铝、石英粉在1450℃下原位反应烧结3h可制备得到刚玉-镁铝尖晶石-莫来石多孔复相陶瓷,耐压强度达270.25MPa,抗折强度超过45MPa,同时显气孔率达26.46%,常温导热系数为1.469W·m^-1·K^-1,隔热性能良好,且3次热震后的残余抗折强度保持率超过27%,是极具应用前景的工业窑炉内衬材料。其中MgO含量变化会直接影响该多孔陶瓷三相组成、相形态、气孔孔径及分布,使得多孔陶瓷抗折强度、耐压强度和抗热震性能呈现非单调变化的规律。     

铸造壳型环保新材料的研究

本文对硅溶胶一氯氧镁复合壳型材料的配比及制备工艺进行了研究,分析了不同涂料的性能,并系统地讨论了相关成分对复合壳型的性能影响,对比分析了不同壳型的表面质量及性能。结果表明,该复合壳型工艺简单、制壳周期短,制得壳型表面质量好且其常温强度比全硅溶胶壳型强度高,高温强度为硅溶胶壳型的71％,溃散性好,完全能够满足铝、镁合金铸件的浇注要求。     

Fabrication and oxidation resistance of silicon nitride fiber reinforced silica matrix wave-transparent composites

Wave-transparent ceramic matrix composites for the high temperature use should possess excellent oxidation resistance. In this work, Si_3N_(4f)/SiO_2 composites with different fiber content were fabricated by filament winding and sol gel method. The oxidation resistance was investigated by tracking the response of flexural strength to the testing temperature. The results show that the flexural strength and toughness of the composites with fiber content of over 37% can reach high levels at around 175.0 MPa and 6.2 MPa m1/2, respectively. After 1 h oxidation at 1100?C, the flexural strength drops a lot but can still reach 114.4 MPa, which is high enough to ensure the safety of structures. However, when the oxidation temperature rises to 1200–1400?C, the flexural strengths continue to fall to a relatively low level at 50.0–66.4 MPa. The degradation at high temperatures is caused by the combination of over strong interfacial bonding, the damage of fiber and the crystallization of silica matrix.     

热处理对玻璃纤维布/聚苯硫醚非织造布复合板材力学性能的影响

以玻璃纤维布和聚苯硫醚（PPS）非织造布分别作为增强体和树脂基体原料,采用热压成型法制备出玻璃纤维布/PPS非织造布复合板材,然后在烘箱中进行热处理。利用万能试验机（Instron）、XRD、偏光显微镜（PLM）和SEM等手段对玻璃纤维布/PPS非织造布复合板材的力学性能、结晶度、晶粒类型和尺寸及微观形貌等进行了测试和表征。结果表明：随着热处理温度和时间的提高,玻璃纤维布/PPS非织造布复合板材的弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度得到明显提高。当热处理温度为220℃、热处理时间为2 h时,其力学性能最佳,其弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度分别达到285.7 MPa、7.8 GPa和85.0 MPa。和未进行热处理的玻璃纤维布/PPS非织造布复合板材相比,分别提高了63.2%、469.0%和37.8%。微观形貌结果表明,玻璃纤维布/PPS非织造布复合板材界面粘结得到了明显改善。     

含联苯结构的聚酰亚胺复合材料材料界面性能的影响

以改进的PMR方法由联苯四甲酸二甲酯(BPDE), 二氨基二苯甲烷(MDA)及降冰片烯二酸单甲酯(NE)合成的树脂为基体制备了AS4碳纤维增强的超高温聚酰亚胺复合材料。研究了树脂预聚物的高温流变行为。制得的复合材料在室温的弯曲强度为1190MPa,弯曲模量为121GPa,层间剪切强度为42MPa;在371℃的力学性能分别是763MPa、116GPa、26MPa;在371℃时的力学强度保持率可达50 %以上;玻璃化温度为472℃;该基体树脂和复合材料在空气中371℃下100h老化后,热失重分别为1.9％和2%。     

PEK-C膜层间增韧碳纤维/环氧树脂复合材料的力学性能

为探究热塑性酚酞基聚醚酮（Polyaryletherketone with Cardo,PEK-C）树脂薄膜及膜厚对层间增韧碳纤维/环氧树脂复合材料力学性能的影响,利用浸渍提拉法制备了三种不同厚度（分别约为1 μm、10 μm、30 μm）的PEK-C膜,通过热压成型制备了层间增韧碳纤维/环氧树脂复合材料层合板,对其进行了Ⅰ型层间断裂韧性、冲击后压缩强度、层间剪切及弯曲性能测试,并利用SEM观察微观形貌及AFM扫描微观相图。结果表明:不同PEK-C膜厚增韧碳纤维/环氧树脂复合材料的Ⅰ型层间断裂韧性、冲击后压缩强度及层间剪切强度有不同程度提高,Ⅰ型层间断裂韧性及层间剪切强度以膜厚为10 μm最佳,分别增大了157.17%和17.57%,冲击后压缩强度以膜厚为30 μm最佳,达到了186.67 MPa,这是由于PEK-C与环氧树脂在热压固化过程中形成了双相结构,改善了材料韧性;但弯曲性能持续下降,强度及模量由未增韧的1 551 MPa、106 GPa分别降至30 μm时的965 MPa、79 GPa,这是由于PEK-C树脂扩散进入环氧树脂中,降低了纤维体积分数及材料刚度。      

Development and Characterization of the Midrib of Coconut Palm Leaf Reinforced Polyester Composite

In this paper, midrib of coconut palm leaves (MCL) was investigated for the purpose of development of natural fiber reinforced polymer matrix composites. A new natural fiber composite as MCL/polyester is developed by the hand lay-up method, and the material and mechanical properties of the fiber, matrix and composite materials were evaluated. The effect of fiber content on the tensile, flexural, impact, compressive strength and heat distortion temperature (HDT) was investigated. It was found that the MCL fiber had the maximum tensile strength, tensile modulus flexural strength, flexural modulus and Izod impact strength of 177.5MPa, 14.85GPa, 316.04MPa and 23.54GPa, 8.23KJ/m² respectively. Reinforcement of MCL enhanced the mechanical properties of pure polyester, including that of tensile strength (by 26%), tensile modulus (by 356%), flexural strength (by 41.81%), flexural modulus (by 169%) and Izod impact strength (by 23 times), but the compressive strength was adversely affected. HDT decreased due to fiber loading, but increased with weight fraction of fiber content. Moreover, the experimental results were compared with theoretical model (Rule of mixture) and other natural fiber /polyester composites.     

两种先驱体低温裂解制备石英纤维增强氮化硅复合材料

以全氢聚硅氮烷( PHPS) 和聚甲基硅氮烷( PHMS) 为陶瓷先驱体, 通过循环浸渍和600 ℃低温裂解分别制备了三维石英纤维增强氮化硅复合材料, 对比研究了复合材料的力学性能和微观结构。结果表明: 由PHPS 制备的复合材料密度为1. 83 g/ cm3 , 气孔率10 % , 弯曲强度45. 4 MPa , 材料断口平整, 纤维基体界面结合强; 而由PHMS 制备的复合材料密度仅为1. 66 g/ cm3 , 气孔率16 % , 却具有更高的弯曲强度56. 3 MPa , 材料断面较粗糙,界面结合较弱。先驱体活性不同是导致复合材料界面结合强弱及力学性能不同的主要原因。