月球原位建造材料制备方法与应用技术综述

月球原位建造材料是实现月球基地建造的基础,是月面中长期驻留、科考和开发的支撑性技术,为月球基地工程结构设计、建造装备和建造工艺研发提供方向。基于对月球基地原位建造资源条件和环境条件约束的调研,结合对国内外月球原位建造材料研究与发展现状综述,从月面原位月壤固化方式角度,将月球原位建造材料分为水化反应固化、粘结固化和高温热成型固化三大类。根据相应材料的固化与强度形成机理,分析其在月面特殊环境中的原位制备工艺和所适用的原位建造方法,以及原位服役所需要注意的关键环境因素。基于以上综述与分析,为月面原位建造材料体系的选择和制备工艺的设计提供思路。

硼化物原位自生增强TiAl基复合材料的组织演化、热变形行为及加工工艺设计

硼元素添加造成的相转变和硼化物析出等因素会对原位TiAl基复合材料显微组织演化及热变形行为产生影响。利用等温压缩实验、扫描电子显微技术以及透射电子显微技术等研究材料的动态再结晶和动态回复机制,并计算出其表现变形激活能为691.506 k J/mol。在1100~1200℃温度区间,再结晶γ和α晶粒的形核长大分别主导α2→α相转变温度上、下的热变形行为。α相的动态回复主导材料在1250℃低应变速率下的热变形行为;同时,硼元素会提高α相含量,降低γ→α和α2→α相转变温度,进而促进加载过程中回复α相晶粒的形核长大。根据新建的本构模型,对TiAl基复合材料的变形机制和加工工艺进行详细阐述.

PBT含量对PLA/PBT原位微纤复合材料流变及发泡性能的影响

聚乳酸(PLA)是用量最大的可生物降解材料之一,由于其拉伸流变性能较差,难于发泡。本文采用聚合物微纳层叠共挤装置制备PLA/聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)原位微纤复合材料(PLA/PBT-MRC),研究了PLA/PBT-MRC的微纤形态、熔体的动态流变性能和拉伸流变性能。PLA、PLA/PBT-MRC注塑发泡后的泡孔形貌、注塑发泡制品的拉伸、缺口冲击和弯曲力学性能。研究表明:PLA/PBT-MRC中微纤宽度低至0.72μm,宽度随PBT含量增加而增大;随PBT含量增加PLA/PBT-MRC的储能模量、损耗模量和复数黏度都增大;PBT含量增加可以明显改善PLA熔体的拉伸流变性能,相对PLA表现出明显的拉伸应变硬化;PLA/PBT-MRC注塑发泡后泡孔直径比PLA注塑发泡泡孔直径减小800%,泡孔密度增加600%,发泡制品的拉伸强度、缺口冲击强度、弯曲强度分别提高22.2%、10.1%和26.4%。

原位合成法在材料制备中的应用及进展

综述了原位制备材料的主要方法、原位合成材料分类、原位形成机制、材料的微观结构特性及其影响因素等,总结了原位合成技术的优缺点,展望了原位合成技术的进一步发展。

玻纤增强甲基丙烯酸酯基UV-CIPP材料抗弯性能及失效分析

管道修复用紫外光原位固化(Ultraviolet cured-in-place pipe,UV-CIPP)材料是一种玻纤复合材料,其抗弯性能是评价管道修复效果以及材料优化设计所需的重要参考指标。以玻纤增强甲基丙烯酸酯基UV-CIPP材料为研究对象,考虑固化时间、固化距离、紫外灯功率和材料厚度的影响,基于融合高清视频和SEM观测的三点弯曲试验,对玻纤增强甲基丙烯酸酯基UV-CIPP材料抗弯性能和失效机制进行了研究。结果表明,UV-CIPP材料的失效过程可以分为三个阶段:弹性阶段、基体开裂阶段和玻纤布断裂阶段,基体开裂、脱粘分层和纤维拉拔断裂是玻纤增强甲基丙烯酸酯基UV-CIPP材料弯曲失效的主要原因。在单一变量影响下,玻纤增强甲基丙烯酸酯基UV-CIPP材料弯曲强度和弯曲模量随固化时间、固化距离和紫外灯功率的增大均呈现出先增大后减小的趋势,随着材料厚度的增大却逐渐减小。本研究不仅为UV-CIPP材料的优化设计提供了参考依据,也为国产化UV-CIPP材料的发展奠定了重要基础。

PP/PA6原位成纤复合材料 I.形态与力学性能

不相容的通用热塑性塑料聚丙烯（ＰＰ）和尼龙６（ＰＡ６）共熔挤出，当ＰＡ６为分散相时，得到了ＰＡ６纤维分散于ＰＰ基体中的原位复合材料。在ＰＰ和ＰＡ６的熔点之间成型，可以保持住纤维的形态。材料的拉伸强度下降，但冲击强度得到大幅度提高。

Cu-Cr-Zr原位复合材料的组织与性能

采用真空熔铸与形变相结合的方法制备高强高导Cu-Cr-Zr原位复合材料,利用SEM和TEM分析材料在铸态及变形态的显微组织,研究不同变形量和中间热处理对Cu-Cr-Zr原位复合材料的抗拉强度和导电率的影响。结果表明:Cu-Cr-Zr合金经室温冷变形,Cr相由铸态树枝状转变为纤维状;中间热处理能够明显提高材料的导电率;采用500℃中间热处理并结合冷变形,能得到具有较好综合性能的Cu-Cr-Zr原位复合材料,其抗拉强度达到1119MPa,导电率(vsIACS)达到76%。

Cu-纳米TiB_2原位复合材料的摩擦磨损性能

采用销-盘式摩擦磨损试验机考察了Cu-纳米TiB2原位复合材料在滑动干摩擦条件下的磨损行为.结果表明:载荷和滑动速度对纳米TiB2颗粒原位增强Cu基复合材料的摩擦磨损性能有重要影响;随着载荷的增加,Cu-纳米TiB2原位复合材料的磨损率和摩擦系数增大;由于在较高载荷下发生表面开裂,TiB2增强相含量较高的原位复合材料的磨损由轻度磨损向严重磨损转化;在中等载荷下,表面保护性氧化膜和基体中纳米TiB2相使复合材料具有良好的抗软化能力,Cu-纳米TiB2原位复合材料的磨损率和摩擦系数随着滑动速度的增加而降低;在较高滑动速度下,复合材料的主要磨损机制为塑性流变和氧化磨损.

形变Cu-Cr原位复合材料中纤维相的热稳定性

研究不同温度时大变形Cu-15Cr-0.1Zr原位复合材料中Cr纤维的热稳定性,采用扫描电镜和透射电镜观察Cr纤维形态变化,测定Cr纤维的断开直径,并进行数值模拟。并根据模界面分裂模型计算了550～900℃时Cr在Cu/Cr界面的界面扩散系数。结果表明:高温条件下纤维的形态由片状到球体化断裂,其过程为,Cr纤维逐步形成空洞、纵向开裂、断开和球化;高温条件下纤维断裂受界面扩散控制。

Cu-Fe-Ag原位复合材料的组织和性能

系统研究了合金元素Ag对Cu-Fe原位复合材料微观组织、力学性能和导电性能的影响规律。采用熔铸-形变法分别制备了Cu-12 wt%Fe、Cu-14 wt%Fe-1 wt%Ag、Cu-14 wt%Fe-3 wt%Ag和Cu-11 wt%Fe-6 wt%Ag4种原位复合材料。测试了不同应变下材料的抗拉强度和电阻率。采用扫描电镜(SEM)观察了材料的微观组织演变和拉伸断口形貌,用能谱仪(EDS)分析了Fe和Ag在Cu基体中的分布。结果表明,添加Ag可以细化初生的Fe枝晶,强化Cu基体,降低高温下Fe在Cu中的固溶度,材料的强度和电导率同时得到提高。但添加Ag后,材料的塑性变形能力降低,在较低的应变下,拉伸试样的断口就表现出剪切断裂特征。

聚丙烯/尼龙6/聚丙烯接枝物原位复合材料的形态与力学性能——共混过程对体系的影响

聚丙烯／尼龙６／聚丙烯接枝物原位复合材料的形态与力学性能———共混过程对体系的影响黎学东陈鸣才黄玉惠丛广民（中国科学院广州化学研究所广州５１０６５０）关键词原位复合材料，成纤，相容性原位成纤复合材料是指在加工过程中增强相在基体中就地形成微纤，不...

Cu-20vol%(Fe-Cr)原位复合材料中Cr元素的作用

通过冷拔变形制备了Cu 2 0vol% (Fe Cr)和Cu 2 0vol%Fe原位复合材料 ,研究了Cu 2 0vol% (Fe Cr)中Cr元素的作用。结果表明 ,Cr元素主要存在于增强相Fe中 ,铜基体中几乎是不含Cr的。Cr元素固溶强化增强相Fe,使Fe Cr相比Fe相具有更高的硬度。在拉拔变形过程中 ,Fe Cr相比Fe相的纤维细化困难 ,在同等冷拔变形量时 ,Fe Cr纤维比Fe纤维要宽。Cr元素的加入使Cu 2 0vol% (Fe Cr)具有比Cu 2

合金元素对形变Cu-Fe原位复合材料性能的影响

利用电阻测量仪 ,电液伺服万能试验机 (MTS) ,扫描电镜 (SEM)和透射电镜 (TEM)研究了添加微量Zr,Mg元素及Fe含量对室温和退火状态的形变Cu Fe原位复合材料的组织、导电性和强度的影响。结果表明 ,添加Zr后 ,在不明显损失导电性的情况下 ,可使极限抗拉强度 (UTS)提高约 10 %。进行2h不同温度退火处理 ,材料的电阻率在 4 0 0℃之前稍稍减小 ,后快速增加 ;UTS在 15 0℃之前稍稍增加 ,后快速减小 ,Zr的加入改善了材料的热稳定性 ,表现在随着退火温度的增加 ,UTS下降的幅度变缓。添加Mg使材料变脆。形变量和Fe含量的增加使材料的电阻率和强度显著增大。经 15 0℃× 2h ,30 0℃×2h退火处理可改善此类材料的综合性能。

离心铸造原位Al/Mg_2Si复合材料组织与性能的研究

由原位内生Ａｌ／Ｍｇ２Ｓｉ复合材料的离心铸造，得到了内外壁均含Ｍｇ２Ｓｉ颗粒增强相，而中部为合金基体的复合材料管材。管材内外部硬度高于中部，而中部的拉伸性能高于管材的两壁。分析了在离心力场中，原位复合材料组织的形成及其对力学性能的影响。

PANI－PVC原位复合材料的制备及性能

以聚氯乙烯（ＰＶＣ）为基体材料，吸附一定量的苯胺单体（ＡＮＩ）后，通过氧化剂使ＡＮＩ在ＰＶＣ中发生就位（ｉｎｓｉｔｕ）化学氧化聚合反应，制备了电导率高达０．２３３Ｓ／ｃｍ的聚苯胺－聚氯乙烯（ＰＡＮＩ－ＰＶＣ）原位复合材料。研究了单体用量、氧化剂种类及反应工艺条件对复合材料性能的影响，确定了合适的制备条件。ＳＥＭ观察的结果表明ＰＡＮＩ在ＰＶＣ中分散非常均匀，在ＰＡＮＩ含量较少时即能形成导电通路。

原位生成AlN-Al_3Ti复合增强铝基复合材料研究

研究了AlN-Al_3Ti/ZL101原位复合材料的制备工艺,采用OM,SEM及TEM对该材料的微观结构进行了研究,用MTS800力性试验机测试了材料的力学性能。研究表明:在AlN-Al_3Ti/ZL101原位复合材料中,尺寸约为0 5μm的Al_3Ti增强相均匀弥散分布于α-Al晶粒内部,尺寸为30nm的AlN增强相弥散分布于共晶体内部。增强体使α-Al和共晶体明显细化,起到强化作用。AlN-Al_3Ti/ZL101原位复合材料中第二相在Al_3Ti与α-Al之间存在共格对应关系。AlN相作为共晶硅的异质晶核使共晶Si显著细化。经热处理后,AlN-Al_3Ti/ZL101复合材料的室温拉伸强度达到369 MPa,较基体材料有显著提高。

变形方式对Cu-8.3Fe-1Ag形变原位复合材料组织性能的影响

分别采用冷拉拔和冷轧变形并结合中间退火工艺,制备了丝状和带状形变Cu-8.3Fe-1Ag原位复合材料。用SEM、精密万能试验机、显微硬度计和电阻测量仪对两种变形方式下试样的微观组织、力学性能和导电性能进行了比较研究。微观组织观察表明:冷拉拔和冷轧变形试样的横截面组织形貌有显著差异,前者为基体上分布着弯曲、扭折、交叠的蠕虫状相,后者为基体上定向排列着与冷轧方向平行的平直颗粒相。力学性能和导电率测试结果表明:相同应变量下,冷拉拔变形的抗拉强度、硬度均高于冷轧变形,但二者的导电率几乎相同。应变量达到6.70时,二者的抗拉强度/硬度/导电率分别达到838 MPa/149 HV/58%IACS和924 MPa/160 HV/58%IACS。

聚乳酸/纳米二氧化硅原位复合材料的制备和性能

以丙交酯和改性后的纳米二氧化硅为原料,在辛酸亚锡催化作用下,制备了聚乳酸纳米二氧化硅复合材料。分别用红外光谱(FT-IR),热失重分析(TG),扫描电镜(SEM)等对其化学结构和性能进行了分析和表征。FT-IR和SEM分析表明,纳米二氧化硅与聚乳酸发生了化学结合,并且均匀的分散于聚乳酸基体中。TG结果表明,随着纳米二氧化硅含量的增加,聚乳酸纳米二氧化硅复合材料的热稳定性提高。通过力学性能分析可以看出无机纳米粒子的加入提高了材料的拉伸强度。

PP/PA6原位成纤复合材料 Ⅱ.加工条件对性能、形态的影响

在ＰＰ／ＰＡ６共混物的挤出加工中分别调整加工温度、挤出机螺杆转速、牵引速率，得到不同加工条件下的ＰＰ／ＰＡ６原位成纤复合材料。研究了加工条件与分散相形态、力学性能的关系。发现当螺杆转速越高、牵引速率越快、加工温度越低，分散的ＰＡ６纤维尺寸越小，复合材料的力学性能越好。

聚醚砜/热致液晶高分子原位复合材料的结构与性能

国际上关于热致液晶高分子(TLCP)原位复合材料的报道始于80年代,原位复合增强材料的增强形式不是在树脂加工前实际存在的,而是在加工过程中形成的,原位复合的方法是将TLCP掺入树脂基体,使其在特定的流场和应力场作用下。