玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料在温湿和紫外辐照环境中的老化行为

在温湿和紫外辐射环境中对玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料进行加速老化试验,采用红外光谱仪、X射线光电子能谱仪、扫描电镜、热重分析仪、力学试验机等研究了老化前后复合材料的化学结构、表面元素含量、表面形貌、玻璃化转变温度、弯曲和拉伸性能。结果表明:在温湿和紫外辐照环境中老化1 440h后,复合材料树脂中存在化学键断裂的现象,化学结构发生了改变,树脂发生了光氧化反应;随着老化时间的延长,复合材料表面出现变色、龟裂、翘曲变形等现象,老化1 440h后表面呈片层状海浪花样;随着老化时间的延长,复合材料的强度和模量均呈先增后降的趋势,并均在老化160h时达到最大;老化1 440h后,复合材料的初始分解温度比老化前的低,玻璃化转变温度约为113.4℃,比老化前的升高了8℃。     

老化和冲击对GF/EVE复合材料微观结构和力学性能的影响

对玻璃纤维/环氧乙烯基酯树脂复合材料进行紫外老化处理和冲击试验,研究了紫外老化时间(0,20,30,40d)及冲击能量(12.5,25.0J)对复合材料表面形貌、元素分布、化学结构以及力学性能的影响。结果表明:随着紫外老化时间的延长,复合材料表面颜色加深,纤维与树脂基体脱黏;老化40d后,复合材料表面元素含量及树脂的化学结构发生改变,树脂基体发生光氧老化降解;冲击能量一定时,复合材料的最大承受载荷、抗拉强度及弯曲强度均随着紫外老化时间的延长而下降;在冲击能量为12.5J和25.0J时,老化40d后复合材料的最大承受载荷较老化前的分别下降了5.2%和19.5%。     

聚氯乙烯汽车门窗密封条配方及老化性能研究

以高聚合度PVC弹性体为主体树脂,用丁腈橡胶进行共混改性制备了汽车门窗密封条;对试样进行了硬度、拉伸强度、断裂伸长率、热老化等性能试验;对老化后的试样表面进行了SEM表征。试验结果表明:随着增塑剂DOP含量的增加,试样表面硬度逐渐降低,拉伸强度逐渐降低,断裂伸长率逐渐增加;加入丁腈橡胶拉伸强度有所下降,硬度有所增加;100℃热老化条件下,随着老化时间的延长,其拉伸强度有增大的趋势;但70℃、16天热老化试验后,试样表面没有产生明显的微裂纹。     

碳纳米管/铝界面反应程度及其与复合材料力学性能的关系

采用电化学溶解-气相色谱标定方法,研究了不同烧结时间下质量分数2%CNTs/5083Al复合材料中界面反应程度的变化规律,并探讨了界面反应程度与复合材料力学性能的关系。结果表明:在570℃烧结温度下,当烧结时间从1h延长到6h时,2%CNTs/5083Al复合材料的界面反应程度从5.5%增加到24.1%,并与烧结时间成一定的线性关系;随着烧结时间的延长,复合材料的杨氏模量、屈服强度与抗拉强度均呈先增加后降低的趋势,而伸长率呈先略微下降后持续增加的趋势。     

丁腈橡胶在液压油中的加速老化行为

通过对丁腈橡胶在110,130,150℃液压油中进行高温加速老化,研究了老化时间对该橡胶拉伸性能和硬度的影响,分析了其加速老化行为,并利用阿伦尼乌斯方程预测了其使用寿命。结果表明:在老化过程中,在吸油溶胀、交联和断链的综合作用下,丁腈橡胶的抗拉强度先保持不变然后降低,硬度先减小后增大,扯断伸长率呈指数下降趋势;根据扯断伸长率数据,使用阿伦尼乌斯方程预测得到丁腈橡胶在25℃液压油中的使用寿命为2 836d,与实际寿命相当,预测较准确。     

碳纳米管对天然橡胶复合材料高频动态性能的影响

以0.5份(每100质量份天然橡胶中添加的质量份)碳纳米管(CNTs)替换基础配方中不同份数(0,2,4,6,8)炭黑制备天然橡胶复合材料,研究了碳纳米管对天然橡胶复合材料静态力学性能和高频动态性能的影响。结果表明：随着CNTs替换炭黑份数的增加,复合材料的硬度降低,拉伸强度先升后降再升,断裂伸长率先降再增,100%定伸应力先增后降;用0.5份替换2份炭黑后的复合材料的综合静态力学性能最佳,此时拉伸强度和100%定伸应力均最大,分别比未用CNTs替换炭黑的复合材料提升13.52%和8.47%。随着CNTs替换炭黑份数的增加,复合材料动刚度均方根呈先减后增的趋势,替换2份炭黑后的复合材料动刚度均方根最小,比未用CNTs替换炭黑复合材料的动刚度均方根降低了12.94%,此时复合材料具有最好的高频动态性能,拉伸强度和定伸应力与高频动态性能正相关,断裂伸长率和硬度与高频动态性能的相关度不显著。     

橡胶含量对混杂纤维增强橡胶基复合材料中低速摩擦学性能影响*

为探究橡胶含量对混杂纤维增强橡胶基复合材料中低速摩擦学性能的影响,在一种成熟橡胶基摩擦材料配方的基础上,通过调整配方中的橡胶含量,制备不同橡胶含量的混杂纤维增强橡胶基复合材料,对其进行力学性能、中低速下摩擦学性能进行测试,并通过观测不同试样摩擦表面的微观形貌,分析其摩擦磨损机制。结果表明：随着橡胶含量增加,复合材料的交联密度增大,复合材料硬度、密度呈先升高后降低的趋势;随着橡胶含量增加,复合材料的摩擦因数和摩擦因数稳定性呈先降低后升高再降低的趋势,质量磨损率呈先升高后降低的趋势;橡胶基复合材料在摩擦过程中存在黏着磨损和磨粒磨损,以黏着磨损为主。综合比较,橡胶质量分数为28%时,复合材料的摩擦因数适中、且动静摩擦因数接近,可有效抑制制动噪声产生。     

稻壳纤维/聚氯乙烯木塑复合材料性能研究

采用模压成型的方式、通过实验探索玻璃纤维(GF)含量及偶联剂处理对聚氯乙烯(PVC)/稻壳木塑复合材料的力学特性和耐磨性的影响。实验结果表明:PVC/稻壳木塑复合材料的硬度随GF含量增加呈现先减小后增大的趋势。GF含量在15%以下时,随着GF用量的增大,木塑复合材料的拉伸强度与冲击强度总体上随之变大,超过15%则随GF含量增大而减小。而弯曲强度出现先减后增的趋势,弯曲弹性模量则与之相反。木塑复合材料的耐磨损性在GF含量为15%时最佳,摩擦系数在10%时最大。合适的偶联剂处理能增强木塑复合材料的力学性能和耐磨性。其中γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)的增强效果比较好,钛酸酯不能提高PVC/稻壳木塑材料的力学性能和耐磨性。     

TiN-Al体系结合剂配比对聚晶立方氮化硼复合材料性能的影响

以立方氮化硼(cBN)、TiN、铝为原料,在1500℃,5.5 GPa条件下烧结合成聚晶立方氮化硼(PcBN)复合材料,研究了TiN-Al体系结合剂中TiN与铝的质量配比(21:4,17:8,13:12,9:16)对PcBN复合材料物相组成、微观结构、硬度和耐磨性能的影响.结果表明:PcBN复合材料主要由BN、TiB2、TiN、AlN和Al2 O3相组成;随着结合剂中铝含量的升高,PcBN复合材料结构变得致密,气孔率降低,硬度呈先升高后降低的趋势,磨耗比先增大后减小.当TiN与铝质量配比为17:8时,复合材料的综合性能最佳,硬度与磨耗比最高,分别为35.8 GPa和7500,气孔率较低,为0.83％.     

正交试验优选TC4钛合金粉体放电等离子烧结工艺

通过正交试验方法研究了放电等离子烧结制备TC4钛合金烧结体工艺中温度、压力和保温时间对其相对密度、硬度和显微组织的影响规律,根据烧结体相对密度和硬度优化了烧结工艺参数。结果表明:温度是影响烧结体性能和显微组织的关键因素,压力和保温时间对其影响较小;随着烧结温度升高,烧结体的相对密度逐渐增大,硬度先增大后减小,晶粒逐渐由等轴状向片层状演变,晶粒尺寸变大;随着压力增大,烧结体的相对密度增大,硬度先增大后减小;随着保温时间延长,烧结体的相对密度和硬度均呈递增的趋势;最优的烧结条件为烧结温度850℃、烧结压力40 MPa、保温时间8min,此时烧结体的相对密度和硬度均较高,分别为99.09%和42.3HRC。     

工业机器人电缆护套热老化的研究

工业机器人的电缆在长时间工作中,会由于老化而导致机械性能不足,影响机器人的正常工作.通过热老化实验,在同一温度下对氯化聚乙烯橡胶进行加速老化,并进行拉伸试验,选择断裂拉伸力和断裂伸长率为依据,对氯化聚乙烯橡胶老化后的机械性能进行研究.结果表明,随着老化时间的增加,CPE断裂拉伸力和伸长率都是随老化时间的延长,呈现先下降后上升的趋势.并且断裂伸长率的变化趋势是断裂拉伸力往后的一个延时.CPE拉伸曲线弹性阶段的斜率受老化时间的影响较大,而强化阶段受其影响较小.并且弹性阶段的斜率在受热初期下降的很快,后期有回升的现象.据此可为后续研究提高电缆性能及延长其使用寿命提供一些依据.     

聚苯酯填充聚四氟乙烯机械性能和摩擦学性能研究

采用冷压-热烧结法制备聚苯酯(POB)改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,考察聚苯酯含量以及在110℃的航空液压油中浸泡后对改性PTFE材料机械性能和摩擦磨损性能的影响。试验结果显示:改性PTFE材料的硬度与聚苯酯含量成正比,而拉伸强度和拉断裂伸长率与聚苯酯含量成反比;改性PTFE材料的摩擦因数随聚苯酯含量增加先增大后减小,体积磨损率则呈减小趋势;改性PTFE材料的摩擦因数随着载荷增大而减小,而磨痕宽度随载荷的增大而增大;质量分数20%聚苯酯改性PTFE的综合性能最优,并且具有很好的稳定性,在航空液压油浸泡后其性能变化不明显。     

电阻点焊工艺对GH163镍基高温合金接头性能的影响

通过电阻点焊对1.5mm厚GH163镍基高温合金进行焊接,研究了焊接电流、电极压力、焊接时间对接头显微组织、显微硬度和拉剪力的影响,得到了较佳的焊接参数。结果表明:接头熔核区均匀分布着细小的枝状柱状晶,其生长方向垂直于熔核弧线,与熔核的散热方向一致,晶粒随着电流的增大而变细;接头显微硬度随着距熔核中心距离的减小而增大,随着焊接电流的增大整体呈现增大趋势;接头的拉剪力随焊接电流的增大呈先增大后减小再增大的变化趋势,随着焊接时间的延长而逐渐增大,随着电极压力的增大而下降;当电极压力为11.0kN、焊接电流为7.1kA、焊接时间为0.50s时,接头的综合性能最佳,熔核直径达到7.14mm,室温和高温拉剪力分别为15.34,13.13kN,拉伸断裂方式为母材撕裂。     

热超声金丝键合工艺及其可靠性研究

采用单一变量法,研究了超声功率、超声时间和焊接压力对金丝球焊时金丝引线结合性能的影响,以及键合引线在不同测试温度和不同老化时间下的结合性能,并通过对键合界面的研究分析了影响界面可靠性的原因。研究结果表明,相比于超声功率和超声时间,焊接压力对金丝引线结合性能的影响最大,随着焊接压力的增大,金丝球焊第一焊点的剪切断裂载荷以及金丝引线的拉伸断裂载荷均增加;随着测试时基板加热温度的升高,金丝球焊第一焊点的剪切断裂载荷以及金丝引线的拉伸断裂载荷均逐渐降低。150℃老化试验结果表明,随着老化时间延长,金丝球焊第一焊点的剪切断裂载荷以及金丝引线的拉伸断裂载荷均呈现先增大后减小的规律。     

多孔射流钻头破岩钻孔规律试验研究

利用自行研制的射流破岩系统,对淹没和围压条件下多孔射流钻头的破岩钻孔规律进行了试验研究,重点考虑了水力参数(冲蚀时间、射流压力、围压、喷距)和结构参数(孔眼数量和侧向孔眼扩散角)对破岩效果的影响,结果表明:随着冲蚀时间的增加,破岩效果先增加,后趋于平缓;随着射流压力的增大破岩效果随之增大;随着围压的增加破岩效果随之减小;随着喷距的增加破岩效果呈先增大后减小的趋势,存在最优喷距范围;随着孔眼数量的增多,破岩成孔形状越来越圆整;随着侧向孔眼扩散角的增大,破岩效果呈先增大后减小趋势,存在最优扩散角范围。试验结果可为多孔射流钻头水力参数选择和结构参数设计提供依据。     

偶联剂表面处理对纳米SiO_2/氰酸酯树脂复合材料力学性能的影响

利用纳米SiO2对氰酸酯(CE)树脂进行改性,并分别选用小分子偶联剂KH-560和大分子偶联荆SEA-171对纳米SiO2进行表面处理,研究了纳米SiO2含量以及偶联剂结构对纳米SiO2/CE树脂复合材料力学性能的影响.结果表明:随着纳米SiO2含量的增大,复合材料的冲击强度和弯曲强度均呈先增大后减小的趋势,大分子偶联剂处理后的纳米SiO2增强效果比小分子的好;当大分子偶联剂处理后的SiO2质量分数为3%时,复合材料的强度达到最大,其中冲击强度达15.99 kJ·m2,弯曲强度达147.55 MPa,与纯CE树脂相比,增幅分别为61.9%和44.2%.     

丁腈橡胶热空气老化力学性能分析及贮存寿命预测

老化是影响橡胶弹性体密封力学性能和使用寿命的重要因数之一。通过对丁腈橡胶密封材料进行不同温度下的热氧老化加速实验,开展老化实验时间及老化温度对橡胶力学性能的影响分析,并基于Arrhenius方程进行温度外推的方法预测橡胶贮存寿命。结果表明:随老化温度的升高和老化时间的延长,丁腈橡胶的硬度增大、拉断伸长率下降,100%定伸应力先迅速上升后趋于平缓,而拉伸强度在老化初期升高后期下降,压缩永久变形逐渐增大;当老化温度超过105℃后,丁腈橡胶的力学性能快速降低;以拉断伸长率为寿命预测评价指标推导出丁腈橡胶在23℃下的老化失效时间约为13年。     

碳纳米管增强镁基复合材料的组织与力学性能

在Mg-1.3Mn-1.0Ce-4.0Zn合金熔体中加入质量分数为0~1.5%的碳纳米管(CNTs),采用搅拌铸造法制备了碳纳米管增强镁基复合材料,研究了复合材料的组织和力学性能,并探讨了复合材料的强韧化机制。结果表明:CNTs能细化基体合金的晶粒尺寸,改变晶粒形貌及第二相的分布特征;随着CNTs添加量增大,复合材料的室温强度、断口伸长率和硬度均呈先增大后减小的趋势;当CNTs的质量分数为0.5%时,室温强度、断后伸长率和硬度最高,分别为212.2 MPa,21.1%和55.0HBW,较基体合金的分别增加了8.5%,37.5%和10%;复合材料的强韧化机制包括增强相强化、第二相强化和细晶强化,而晶粒细化、CNTs的润滑作用及对裂纹的阻碍作用是复合材料塑性提高的主要原因。     

ZrO2活性剂对309不锈钢钨极氩弧焊电弧特性及焊缝性能的影响

以ZrO_2为活性剂(质量分数分别为0,0.25%,0.50%,1.00%)对309不锈钢进行钨极氩弧焊,研究了ZrO_2对焊接电弧特性、熔深以及焊缝组织和性能的影响。结果表明:添加ZrO_2焊接时电弧产生脉冲特性,电弧电压随ZrO_2质量分数的增加先减小后增大,焊后熔深均比未添加ZrO_2焊接时的大2倍以上;添加质量分数0.50%ZrO_2焊接后焊缝组织由奥氏体和少量%铁素体组成,部分区域奥氏体晶粒呈等轴状;少量ZrO_2的添加降低了焊缝区的硬度和弯曲屈服强度;随ZrO_2质量分数的增加,焊缝区的硬度降低,弯曲屈服强度先减小后增大,热导率减小,比热容增大。     

聚苯酯填充聚四氟乙烯复合材料的力学及摩擦学性能研究

采用共混-冷压-烧结工艺制备了聚苯酯(POB)填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,考察了POB含量对PTFE/POB复合材料机械性能和摩擦学性能的影响,探讨了材料的磨损机制和POB的减磨机制.结果表明复合材料的拉伸强度和断裂伸长率随着POB含量的增加而降低,压缩强度随着POB含量的增加而增大;随着POB含量的增加材料摩擦因数呈现增大趋势,POB质量分数在16%～27%范围内材料摩擦因数为0.20～0.24;在与AISI 1045钢的对磨中复合材料发生了黏着磨损,磨损率随着POB质量分数的增加呈现下降趋势,POB质量分数超过25%后继续增加其含量复合材料磨损率降低幅度逐渐变小.