数字图像相关法在复合材料研究中的应用进展

数字图像相关方法(DIC)具有自动化、光路简单、普适性好及抗干扰能力强等优点,广泛应用于多领域、多种材料的力学性能测试中。综述了自2017年以来,数字图像相关方法在复合材料的力学性能测试、功能结构性能研究及产品质量检测中的应用进展,并提出了发展方向。

宏观纤维复合材料及其驱动器的研究与应用

宏观纤维复合材料(Macro Fiber Composite,简称MFC)是一种新型压电纤维复合材料。用MFC制成的器件既是传感器也是驱动器。以d33模式的MFC驱动器为例,给出了MFC的压电本构方程,总结对比了目前常用的3种压电纤维片制备方法的优缺点。最后,通过列举MFC驱动器在不同领域的实际应用案例说明了其应用现状,展望了MFC驱动器的应用与发展前景。

压电材料在振动控制领域的研究进展与应用现状

结合振动主动控制和被动控制原理,综述了应用于振动控制领域的单层压电陶瓷、多层叠堆压电陶瓷、压电纤维复合材料、0-3型压电复合材料等4种压电智能材料,重点介绍了其结构特点、制备工艺,以及在机械制造、航空航天和船舶航运等领域减振应用的研究进展,指出了压电材料的未来研究方向。

应用于能量采集领域压电材料的研究进展

综述了应用于能量采集领域的压电陶瓷、多层叠堆压电陶瓷、压电聚合物、压电复合材料等4类压电材料的研究进展,重点介绍了其结构特点、制备方法和应用场合,展望了压电材料未来的发展趋势。

表面处理技术在航天材料中的应用

航天装备的服役环境严酷复杂,材料表面性能直接影响着航天装备是否能够在严酷复杂的环境中长期服役,材料表面处理技术是提高航天用材料表面性能的有力手段之一。对近年来航天工业用各种材料表面处理技术,包括阳极氧化、微弧氧化、电镀、热喷涂、气相沉积及其他一些表面处理技术等进行了概括性的介绍,对上述各种表面处理技术的研究热点以及在不同航天工业用材料上的应用研究现状及取得的最新进展进行了综述;并简要指出了航天工业用材料表面处理技术的发展方向。

高压下光电材料结构相变及物理性能的研究进展

高压技术能够有效调节光电材料的晶格和电子态,是调控光电材料物理性能的可行手段及合成新光电材料的重要方法。概述了国内外光电材料的高压研究现状,介绍了高压作用对光电材料晶体结构、电子构型及物理性能的影响,分析了高压下光吸收、电导率及光电性能的增强机制,探讨了压力诱导结构相变与物理性能的内在联系。展望了光电材料高压研究的发展。

陶瓷材料抗热震性的研究进展

当陶瓷材料受到温度骤变时产生的热应力超过其强度时,材料会发生开裂、剥落甚至断裂,进而失效,因此研究陶瓷材料的抗热震性成为热点。简述了陶瓷材料抗热震性评价理论以及抗热震性的测试与表征方法,综述了提高抗热震性的方法,包括补强增韧、提高热导率、降低热膨胀系数、降低弹性模量等,总结了影响抗热震性的外部因素,提出了今后提高陶瓷材料抗热震性的发展方向。

压电传感器测量原理及其敏感元件材料的研究进展

随着社会智能化的不断发展,压电传感器的应用越来越广泛。介绍了压电传感器的种类、结构、测量原理及其应用场景,综述了敏感元件材料的研究进展,总结了高温压电材料和无铅压电材料的应用情况。最后对压电传感器未来发展方向进行了展望。

利用高压手段调控铁电材料结构与性能的研究进展

铁电材料是在一定温度范围内可自发极化的一类重要的功能材料,其自发极化能够通过外加电场进行逆转,在光电调节器和储存器等电子器件中有着极大的应用潜力。目前,由于铁电材料电阻高、载流子浓度低等特点,其应用发展被严重制约。因此,亟需找到一种简单有效的方法来优化铁电材料的铁电性能及其他物理性能。调控压力是调控晶体结构、电子构型和调节材料物理性能的有效手段。较低的压力会影响铁电体内部长程库仑引力和短程电子斥力之间的平衡,导致短程斥力明显增加,铁电性降低。而一旦达到较高的临界压力,材料铁电性就开始增大,并发生铁电相变,其物理性能也会因此发生改变。近年来,国内外对压力调控铁电材料结构和物理性能的研究主要集中在使用压力探究铁电相变及其引起的材料其他物理性能的改变上,并探究其内在影响机制。压力作为调节铁电晶体结构和性能的一个重要因素,可以在一定程度上替代掺杂调控晶体的铁电相变,且相变温度受压力的影响非常小,压力引起的畴壁变化和去老化过程可以改善材料介电和铁电性质,实现其在器件设备中的良好应用;压力可以通过影响弛豫铁电体中的极性纳米畴调节铁电材料的弛豫行为,同时能够改变磁电耦合材料的磁序或对称性,从而改变其铁电性质;在铁电光伏材料的高压相中还可以实现相对于低压相的铁电性、电输运性质和光电性质的同步增强,且利用高压手段还可以进一步探究铁电光伏机理。本文综合国内外铁电材料的高压研究进展,论述了铁电材料在高压条件下的结构演变规律及其发生机制,介绍了高压条件对铁电材料铁电性能、介电性能、弛豫行为、磁电耦合及光伏性能的影响,为利用高压技术研究设计新型高性能铁电材料提供了新思路。

FeCrAl多孔材料烧结体表面球状物和结壳形成原因研究

以FeCrAl粉末为原料,采用粉末冶金法制备FeCrAl多孔材料,试样烧结后表面出现球状物和结壳现象。采用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线能谱仪等设备,对球状物和结壳进行表征,探讨其形成原因并提出预防措施。结果表明:烧结体表面产生球状物和结壳与材料增碳(C)有关。C来源于黏结剂和石墨发热体,在烧结过程中会促进样品表层烧结,形成壳层;C的进一步渗入会降低表层区域熔点,使表层熔化形成液相,冷却后形成球状物。采用硅钼发热体烧结炉可避免试样表面产生球状物和结壳。

金属材料残余应力的测定方法

铸造、锻压、焊接、喷涂等各类机械加工成型过程都会使材料引入残余应力,残余应力的存在是构件失效的主要原因之一,准确测定工件的应力状态对产品质量的控制有着重要的意义。简要介绍了常用金属材料残余应力的测定原理与方法,概述了残余应力不同测试标准的适用性和局限性,重点阐述了sin^2ψ与cosα两种X射线法测定残余应力的理论和标准,并展望了残余应力测定的发展方向。

异材焊接件A508Ⅲ-52M-316L基本材料在高温水环境中的电化学特性

采用电化学方法研究了AP1000等新型压水堆核电站用异材焊接件A508Ⅲ-52M-316L的三种主要材料在模拟主回路高温水环境中的电化学特性。主要是考察温度、水中杂质氯离子和硫酸根离子以及溶解氧对极化曲线及特征参数的影响,为这类异材焊接件的研发应用提供基础数据。给出了试样在各种条件下的极化曲线和测得的特征参数数据如自腐蚀电位处的腐蚀电流密度、钝化相关的致钝电流密度和致钝电位以及维钝电流密度。结果表明,当温度从160℃升到290℃,52M和316L在阳极极化条件下的腐蚀倾向增大,但A508Ⅲ的腐蚀倾向变化不大。水中加入氯离子和硫酸根离子后,三种试样的腐蚀倾向明显增大。水中溶解氧浓度增高导致自腐蚀电位升高,阳极极化条件下的腐蚀倾向性增大。

升降法试验数据闭合与否对统计估计材料疲劳强度的影响

列举了2种未闭合的升降图并对升降法疲劳试验过程中可能出现的试验结果进行假设,分析了用升降法统计疲劳强度时试验数据是否闭合对疲劳强度结果的影响。结果表明:当试验数据未闭合的升降图中最后一级应力低于第一个有效应力时,后续增补假设升降图后统计的疲劳强度都低于原未闭合疲劳试验升降图统计的疲劳强度;当试验数据未闭合的升降图最后一级应力高于第一个有效应力时,后续增补假设升降图后统计的疲劳强度也都高于原未闭合疲劳试验升降图统计的疲劳强度。即使试验数据未闭合,按照失效事件及未失效事件统计估计的疲劳强度也可能相等。

热塑/热固性聚苯醚的共混改性及其复合材料层压板的性能

以热固性聚苯醚树脂(PPE)为基体,通过添加热塑性聚苯醚树脂(PPO)进行共混改性,制备了热塑/热固性混合聚苯醚树脂体系(PPO/PPE)及其复合材料层压板,并测试了层压板的力学性能及介电性能。结果表明:随PPO添加量的增加,层压板的力学性能先变好后变差;当添加量达到20%时,层压板的铜箔剥离力达到最大值,增加了24%;当添加量达到30%(质量分数,下同)时,层压板的弯曲强度增加了56%;随着PPO添加量的增加,介质的介电常数与介电损耗因数不断增加,当添加量达到40%时,介电常数为3.68,介电损耗为4.77,玻璃化转变温度降低至167℃,最大降低了约19%。

沿海核电站三种典型金属材料的常温腐蚀电化学行为

采用电化学方法研究了用于压水堆(PWR)核电站的三种典型金属结构材料,即低合金钢16MND5、不锈钢管材Z2CND18-12N和不锈钢焊缝金属308L在30℃模拟PWR一回路水溶液、掺入10mg/L Cl-的模拟PWR一回路水溶液和3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀行为。对比分析了溶液介质、氧和材料因素对腐蚀行为的影响。结果表明:在模拟PWR一回路水溶液中,三种材料都显示出钝化特征,腐蚀敏感性较小;在溶液中加入10 mg/L Cl-后,两种不锈钢的腐蚀行为没有显著变化,低合金钢16MND5的腐蚀速率明显提高,呈现活化极化控制的活性溶解特征。在3.5%NaCl溶液中,三种材料的腐蚀敏感性显著增强,其中低合金钢16MND5的全面腐蚀速率增大,两种不锈钢的钝化区缩小即点蚀敏感性显著增大,不锈钢Z2CND18-12N的点蚀抗力明显高于不锈钢308L,不同位向的不锈钢308L焊缝的点蚀抗力没有明显差别。空气饱和条件下溶液中充入丰富的氧后,三种材料的腐蚀敏感性增强,特别是低合金钢16MND5的腐蚀敏感性增强显著。

钛酸铅系功能陶瓷改性的研究现状及改性陶瓷的应用现状

钛酸铅系陶瓷是一种重要的功能材料,在压电领域应用广泛。该陶瓷存在烧结、极化困难,压电性能低的问题,其烧结和压电性能是目前的研究热点。综述了通过元素掺杂和组元添加对钛酸铅系陶瓷进行改性以改善烧结性能和压电性能的研究现状,以及改性后陶瓷的应用现状。指出了未来的研究方向,包括烧结工艺的优化、元素复合掺杂以及准同型相界区的成分设计等。

环氧树脂基固体浮力材料的吸水性及压缩性

以不同固化剂固化的环氧树脂为基体,空心玻璃微珠(HGB)为分散相,加入硅烷偶联剂,制备得到固体浮力材料;研究了硅烷偶联剂添加量对固体浮力材料吸水性、45 MPa静水压力下吸水前后及干燥后压缩强度的影响;讨论了两种不同固化体系固体浮力材料性能的差异。结果表明:添加6%(质量分数)的偶联剂可以改善固体浮力材料的吸水性和压缩强度;酸酐固化剂甲基四氢苯酐(MeTHPA)固化的固体浮力材料的压缩强度高于胺类固化剂二氨基二苯基甲烷(DDM)固化的固体浮力材料的;固体浮力材料经过45 MPa静水压力吸水后及烘干后的压缩强度有不同程度的下降,添加偶联剂可以减小压缩强度下降的幅度。

基于2-2型压电陶瓷复合材料的三匹配层宽带医用超声相控阵换能器研制

选用2-2型压电陶瓷复合材料,利用三匹配层设计方案和KLM模型优化方法研制三匹配层结构的宽带医用相控阵换能器;根据设计参数,实际制作医用相控阵换能器。结果表明:实际制作的医用相控阵换能器的中心频率为2.95MHz,-6dB相对带宽约为83.2%,与理论设计结果(3.05MHz,87.8%)基本一致,符合设计要求。该换能器有望用于对心脏疾病的显像诊断。

纤维增强聚合物基复合材料弯曲性能试验国标与美标的对比解析

对纤维增强聚合物基复合材料弯曲性能试验标准GB/T 1449-2005和ASTM D7264/D7264M-15从适用范围、原理、设备要求、跨厚比、试样尺寸、失效性判断等方面进行了对比分析,并分别依据两个标准对东丽T300-3k纤维增强环氧树脂复合材料进行了弯曲强度测试对比试验。结果表明:相比GB/T 1449-2005,ASTM D7264/D7264M-15对弯曲性能试验跨距、支座半径及失效性判断的规定更为合理、细致,GB/T 1449-2005缺少失效性判断,且规定的支座半径偏小;依据两个标准测得的弯曲强度平均值分别为927 MPa和966 MPa,变异系数分别为3.60%和3.78%,较低的变异系数说明两种方法均得到了十分稳定的测试数据,但较短的跨距使得依据GB/T 1449-2005测得的弯曲强度比依据ASTM D7264/D7264M-15测得的要低。

烧结金属材料开孔率测定的不确定度评定

对烧结金属材料在开孔率测定过程中的不确定度来源进行了分析,并对开孔率测定结果的不确定度进行了评定。结果表明:烧结金属材料开孔率测定的不确定度来源主要包括称量试样在空气中的质量、在水中完全浸润的质量、在空气中被水完全浸润的质量引入的不确定度以及数值修约等;某烧结金属转子衬套开孔率测定结果的不确定度报告为K=26.4%,U=0.2%,k=2(K为开孔率,U为扩展不确定度,k为包含因子)。