聚合物基陶瓷化复合材料的研究进展

聚合物基陶瓷化复合材料具有有机高分子材料和无机陶瓷的优异性能,可在高温下变成多孔结构和冲击陶瓷层,陶瓷层可阻碍热量传递,隔离可燃物与氧气的接触,因此具有很好的阻燃和耐火作用,是一种新型耐火和耐高温材料。介绍了聚合物基陶瓷化复合材料的组成及其陶瓷化机理,综述了聚合物基陶瓷化复合材料的分类,包括橡胶类陶瓷化复合材料、乙烯聚合物基陶瓷化复合材料、环氧树脂基陶瓷化复合材料、酚醛树脂基陶瓷化复合材料等。未来的研究重点主要集中在提高陶瓷填料与树脂基体的相容性、制备高效阻燃剂和高效陶瓷化体系的设计上。

增强体表面改性在高导热金属基复合材料中的应用

随着电子技术的高速发展和电子器件的更新换代,电子封装材料的性能需求越来越高。金属基复合材料,尤其是铝基和铜基复合材料具有高导热、低膨胀、高稳定性等特点,是具有广阔应用前景的电子封装材料。然而,金刚石、石墨烯、硅等增强体与基体的润湿性差,或者在高温下与基体发生有害的界面反应,限制了此类高导热金属基复合材料的开发和应用。本文简述了金属基复合材料的界面研究进展,结合影响金属基复合材料界面结合的因素,提出了几种改善界面结合的方法。增强体表面改性是改善金属基复合材料界面的重要途径之一,常用工艺有磁控溅射法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法、化学镀法等;最后,对增强体表面改性在高热导金属基复合材料中的应用进行分析和展望。

硼基金属复合物的点火和燃烧特性研究进展

综述了近几年国内外硼基金属复合物点火和燃烧特性的最新研究进展,重点归纳了二元硼基金属复合物、三元硼基金属复合物和纳米硼基金属复合物的点火和燃烧研究现状,并对比了其优缺点,其中对二元硼基金属复合物的研究较为丰富,对三元硼基金属复合物的研究大多集中于制备方向,关于点火和燃烧特性研究较少,对纳米基金属复合物的点火燃烧机理尚不清楚。指出了硼基金属复合物未来的研究方向:(1)对于制备工艺较简单的二元硼基金属复合物,下一步应具体研究其工艺对产物性能的影响;(2)利用分子动力学和有限元分析的方法对其燃烧机理进一步分析;(3)关于纳米硼基金属复合物可考虑建立一种稳定悬浮液进一步探究其点火和燃烧机制。附参考文献71篇。

基于数据库的玻璃纤维增强复合材料箍筋弯拉强度计算方法

玻璃纤维增强复合材料箍筋弯拉强度试验主要研究弯折半径与直径之比对弯拉强度的影响,直线段抗拉强度对弯拉强度的影响研究较少。本文基于ACI 440.3R-12中B.5试验方法,开展3组(9个弯拉试件)不同直线段抗拉强度的玻璃纤维增强复合材料箍筋弯拉强度试验研究。3组试件直线段抗拉强度分别为530(A组)、850(B组)和1100 MPa(C组),弯折半径与箍筋直径之比均为3。试验结果表明:所有试件均发生玻璃纤维增强复合材料箍筋弯折段被拉断的破坏模式;A、B、C组试件弯拉强度分别为325、445和530 MPa。本文系统收集了国内外已有93个弯拉试件,并结合本文9个弯拉试件建立了玻璃纤维增强复合材料箍筋弯拉强度试验数据库。基于数据库统计分析,提出了保证率不小于95%的玻璃纤维增强复合材料箍筋弯拉强度计算方法。

TA15/YG8复合管扩散复合工艺设计及其施压阶段的有限元模拟

目的以制备钛合金/硬质合金叠层复合管为目标,基于钛合金和硬质合金的性能特点,解决使异种管材相互靠近的载荷难以直接施加的问题,设计开发钛合金/硬质合金复合管的扩散复合工艺。方法借鉴颗粒介质成形的基本原理,提出一种钛合金管-硬质合金管扩散复合方法,并以TA15钛合金和YG8硬质合金为原材料,通过有限元模拟研究了管间间隙、固体颗粒的填充度、固体颗粒的尺寸和管坯长径比等工艺参数对扩散复合施压过程中TA15钛合金管/YG8硬质合金管界面上径向应力分布的影响。结果有限元模拟结果表明,本文设计提出的钛/硬质合金异质管制备工艺确实能将轴向压力转变为径向贴合力,并且可以通过调控下压量满足扩散复合的压力需求(最小径向应力大于10 MPa)。沿轴线方向,钛合金管与硬质合金管之间的径向应力呈不均匀分布,并且受到管间间隙、颗粒填充度、颗粒的尺寸、管坯长径比等参数的影响。管间装配精度越高、固体颗粒尺寸越小、固体颗粒的填充度越多,越有益于管坯之间的扩散复合。试验结果表明,TA15钛合金/YG8硬质合金复合管在不同部位皆实现了良好的冶金结合。结论设计开发了一种钛合金/硬质合金复合管扩散复合方法,制备出具有良好冶金结合界面的TA15钛合金/YG8硬质合金复合管。

轮足复合式爬壁机器人研究综述

当前轮足复合式机器人机构主要包含轮足结合、分离复合以及变形轮足,分别能够实现不同障碍通道的移动作业、复杂未知环境的探索操作以及突发应急救援等应用。然而,针对船舶、压力储罐等金属立面环境,轮足复合式爬壁机器人必须兼具壁面适应、越障和壁面过渡的全位置自主作业能力,应用于壁面焊接、清洗、检测等作业任务。对比分析当前的国内外研究,轮足复合式爬壁机器人针对在垂直和倾斜壁面的工程应用有良好的适用性,它具备适应复杂曲面工作面的能力,并能够应对非结构化工作场景。轮足复合式爬壁结构在应对曲率变化、非结构化壁面等工作将会有良好的应用前景。

新型石墨烯复合材料在金属防腐蚀领域的研究进展

介绍了石墨烯复合材料的防腐蚀原理,总结了国内外石墨烯和氧化石墨烯防护膜在金属防腐蚀领域的研究现状及存在的问题。简要介绍了改性石墨烯复合涂层的制备工艺及其效果。从无机纳米氧化物/石墨烯复合材料、聚苯胺/石墨烯复合材料、聚氨酯/石墨烯复合材料和硅烷/石墨烯复合材料等四方面综述了改性石墨烯复合材料在金属防护中的应用,指出目前我国石墨烯复合材料存在的主要问题,并对石墨烯复合材料在金属防腐蚀领域的研究方向进行了展望。

刀具类型及工艺方法对纤维增强复合材料制孔加工质量影响的研究进展

概括总结了刀具类型及工艺方法对纤维增强复合材料(FRC)制孔加工质量影响的最新研究进展。首先介绍了FRC的分类、特性及其在航空航天领域中的应用,以及传统麻花钻制孔刀具及工艺存在的加工缺陷及问题;其次,概述了FRC制孔的分层缺陷形成及评价;再次,从制孔刀具类型及工艺方法两方面,分别概述了FRC制孔加工质量的研究进展,并总结了改善制孔加工质量的新刀具、新工艺和新方法;最后,分析总结了刀具类型及工艺方法对FRC制孔加工质量效果的影响,同时对未来发展趋势和未来工作研究可能方向进行了展望。

生物油-树脂复合调优技术研究进展与性能评价

梳理和总结生物油-树脂复合调优技术的研究进展,探索生物油-树脂复合材料的性能评价方法,为该材料的进一步应用和发展提供基础知识和借鉴方法。分析生物油-树脂复合材料的材料组成及基本性质,明确生物油-树脂复合材料的分类及相应制备工艺,评价不同类型生物油-树脂复合材料的基本性能及力学性能,从微细观角度阐释生物油-树脂复合机理。根据调优目标及材料配比,生物油-树脂复合材料分为生物油改性树脂及树脂改性生物油两类。现阶段研究聚焦于生物油改性树脂,其中以生物油代替苯酚合成改性酚醛树脂研究为主。生物油与树脂经复合调优既可补强生物油的高温性能,亦可改善树脂的柔韧性。但随着生物油掺量提高,复合材料的拉伸强度、黏结强度均不断降低。基于综合性能考虑,推荐复合材料中的生物油掺量为10%~30%。本研究为生物油-树脂复合材料的合成体系优化、制备工艺更新等深度研发与进一步推广拓展新思路。

紫色光合细菌LH1-RC复合物的结构生物学研究进展

紫色光合细菌作为研究光合作用分子机制的一种古老的模式生物,通过无氧光合作用将太阳能转化为化学能,其光合作用原初反应主要发生在由捕光天线复合物1(LH1)及反应中心复合物(RC)组成的核心复合物(LH1-RC)中。近年来,随着晶体学和冷冻电镜技术的迅速发展,多个不同菌种来源的LH1-RC复合物的三维结构被解析出来,极大地拓展了人们对该复合物的认识。文章系统总结了近年来紫细菌光合膜蛋白复合物的结构生物学研究进展,为深入了解光合作用分子机制、提高光合效率、促进人工光合作用系统的开发及应用提供了理论基础。

20钢/316L复合管固液复合制坯工艺研究

双金属复合管在石油运输行业中应用前景广阔,结合性能是考察复合管是否合格的重要指标之一。为了能在轧制成形过程中得到高品质的复合管材,在复合管制坯过程中要求实现界面处的冶金复合。以20钢和316L为原材料,基于结合温度及元素扩散情况,采用固液复合方式,并且结合界面的温度模型及通过Pro CAST软件模拟,获得了外模最佳预热温度为1050—1100℃。通过现场试制界面处实现了冶金复合,在最佳温度范围既保证了固态20钢和液态316L之间能达到冶金复合,又能使元素有充分的扩散时间而增强了界面结合强度,同时又可以防止因元素过渡扩散而导致316L腐蚀性能下降。该方法为后续复合管连轧提供了优良的管坯,可实现高品质复合管的现场生产。

2.5D机织复合材料双剪连接力学行为与损伤机制

为研究装配参数对2.5D机织复合材料连接性能的影响,制备了具有不同宽径比w/D与边径比e/D的2.5D机织复合材料试样,通过双搭接拉伸实验,分析了在连接载荷下材料的力学行为与失效模式,并借助微计算机断层扫描技术(Micro-CT)观察试样内部损伤情况,阐明其损伤机制。结果表明:试样在w/D和e/D分别取6和3时,表现出较高的力学性能,但适当减少w/D或e/D依旧能保有相当强度,当w/D下降为4时,刚度减少3.18%,极限挤压强度减少2.77%;当e/D下降为2.5时,刚度与强度分别减少1.62%和7.19%;螺栓孔的位置参数对材料的失效模式影响显著,减小w/D使经纱承受更多载荷,失效模式向净张力失效演变;减小e/D使纬纱承受更多载荷,失效模式向撕裂失效演变。

基于割线模量的散体材料桩复合地基沉降计算

基于土体侧限条件下的应力-应变关系曲线均为双曲线的现象,且应用割线模量计算土体的竖向应变更有助于实现程序计算,首先利用土体割线模量与压缩指数和压缩模量的关系,得到桩周土体割线模量的确定方法.在此基础上,基于等应变假设条件得到考虑土体非线性压缩的桩土应力比,并提出改进的应力修正法和复合模量法,以实现散体材料桩复合地基非线性沉降计算.最后结合模型试验和实际工程算例,对2个改进的沉降计算方法开展验证分析.研究结果表明:室内模型试验中,改进的应力修正法和复合模量法的沉降计算值与试验值误差均小于1.00 mm,表明改进的沉降计算方法具有一定的可靠性;实际工程算例中,改进的复合模量法计算值与实测值间误差为8.70%,远小于JGJ 79—2012《建筑地基处理技术规范》中规定的复合模量法误差(55.06%),改进的应力修正法计算值与实测值误差为8.73%,远小于JGJ 79—2012中规定的应力修正法误差(55.11%).对比分析表明,改进的沉降计算方法优于JGJ 79—2012中的复合模量法和应力修正法,且改进方法计算值更接近实测值,说明改进方法具有更好的可靠性和适用性.

层状复合夹煤岩石组合体试样强度试验与破坏特征研究

针对巷道复合夹煤组合结构顶板易冒落问题,以某矿取芯和钻孔窥视探测获得的巷道层状复合夹煤顶板结构组合类型为实验背景,对砂质泥岩、中砂岩以及煤厚度为20、30、40 mm不同结构组合类型的复合试件进行了单轴压缩试验,研究了复合夹煤岩石组合体的力学特性与破坏特征。试验结果表明:复合夹煤岩石组合体的抗压强度均小于单一岩石,中砂岩夹煤厚度为30mm时抗压强度达到单一中砂岩抗压强度的85.95%,抗压强度随着煤厚变薄而下降;砂质泥岩夹煤厚度为20 mm时仅为单一砂质泥岩抗压强度的32.5%,随着夹煤厚度增加抗压强度也增大,夹煤厚度超过30mm后抗压强度增大不明显。复合夹煤岩石组合体整体呈X状共轭斜面剪切破坏、单斜面剪切破坏、部分拉伸破坏,随着复合夹煤岩石组合类型不同呈现不同的破坏特征等。

CFRP-PCPs复合筋加固钢-混组合梁负弯矩区抗裂试验与理论计算

为解决钢-混组合梁负弯矩区混凝土板易开裂而造成刚度减弱的行业难题,以预制的CFRP-PCPs(carbon fibre reinforced polymer-prestressed concrete prisms)复合筋作为中支座的腹筋,并以复合筋的数量、预应力张拉水平和截面尺寸为主要参数设计制作了五根复合筋钢-混组合连续梁和一根普通组合连续梁,研究其在单跨单点荷载下负弯矩区的抗裂性能。结果表明:复合筋能显著增强中支座截面刚度,对负弯矩区的裂缝控制能力提升显著;与普通组合梁相比,复合筋梁的开裂荷载提高近30%,裂缝数量与裂缝宽度减少近50%;复合筋面积是提高裂缝控制能力的主要因素,预应力水平和截面尺寸对开裂荷载的影响较弱;复合筋的开裂荷载与预应力水平、面积正相关,其中预应力水平是影响复合筋效用时长的关键因素。基于现有理论和试验数据,本文提出CFRP-PCPs复合筋钢-混组合梁负弯矩区开裂荷载和复合筋的开裂荷载计算公式,计算结果与试验值较为吻合,可为复合筋在钢-混组合梁桥实际工程中应用提供参考。

纤维增强树脂基复合材料的纤维回收方法研究进展

纤维增强树脂基复合材料(FRPCs)凭借轻质高强、耐蚀耐热等优点,在航空航天、交通运输等领域中得到广泛地应用,且使用规模逐年扩大。然而,在碳中和与碳达峰政策背景下,大量退役和废弃的复合材料造成了日益严峻的资源浪费及堆积,同时还存在回收处理方式复杂及困难、回收产品附加值低等难题。目前,FRPCs纤维回收行业的主要需求在于更高效的回收方法来提高产业效率,以及更好地保留纤维性能以提升再利用价值方面。在FRPCs利用量持续增长的现状下,建立完善的废弃FRPCs纤维回收再利用方法体系对环境和经济效益具有重大的意义。聚焦机械破碎、热裂解、化学降解3种纤维回收方法,从技术原理、工艺路线等方面,分别分析及对比了各种方法的效率、环境效益及产物特性,结果表明:机械回收操作简便,但存在回收纤维性能差、污染大等问题;化学回收可实现纤维原态回收,但反应条件要求严格、适用面窄,尚处于实验室探索阶段;热解回收具有规模大、能耗低、成熟度高等优点,成为了目前纤维回收的主流方法及研究重点。最后,对复合材料纤维高效回收的技术路线、回收装备、再生产品性能调控及其应用前景进行了总结与展望。

复合材料无人艇碰撞动力学数值仿真

针对复合材料无人艇碰撞损伤特性及耐撞性能优化问题,首先开展无人艇用复合材料力学性能试验研究,得到复合材料各项基本力学性能参数;在确保材料参数合理性的基础上,开展不同复合材料铺层角度下复合材料无人艇的耐撞性能数值仿真研究,获得复合材料无人艇的碰撞力、位移、加速度以及主要构件的吸能,从而确定耐撞性能较优的复合材料无人艇材料铺层方案,为分析复合材料无人艇碰撞及优化无人艇耐撞性能提供了研究基础。

海上风电单柱复合筒型基础复合加载条件下的承载特性

为研究新型海上风电单柱复合筒型基础在二维复合加载条件下的承载特性,利用有限元模型计算,首先得到模型在一维荷载空间下的极限承载力,随后通过施加不同的竖向荷载,得到在V-H、V-M、V-H-M荷载空间下的承载能力包络图,并分析不同二维荷载工况下的单柱复合筒型基础各位置处的土压力分布情况以及筒体底部等效塑性应变区的变化情况。结果表明:对于单柱复合筒型基础,在一定范围内,竖向荷载(0~0.15倍竖向极限承载力)的存在能够增大结构的水平及弯矩承载力;在V-H与V-M荷载空间中,基础各位置处的土压力变化、土体等效塑性应变变化具有一定的相似性,可互相对映参考;基础所承受的最大土压力位置与基础受力倾倒方向一致;随着竖向荷载的增加,结构达到极限承载力时,基础底部土体等效塑性应变区的范围与深度相应扩大。

复杂曲线运动的“等效复合运动模型”例析

在复合场中,当带电粒子受力不平衡而做曲线运动(非圆周运动)时,运动形式是比较复杂的.但是任何复杂问题都是由简单问题组成的,我们可以根据力和运动独立作用原理,运用等效思维方法把复杂运动等效为一些简单和熟悉的运动模型组合,即复合运动模型.建构复合运动模型是解答这类问题的关键和一般方法.

基于民航复合材料修理参数的真空发生器研发

由于复合材料本身的优异性能和不断发展的现代制造技术,在民航客机上广泛使用复合材料部件,其结构比例成为飞机先进程度的重要衡量指标,如波音B787机体复合材料比例达到50%、空客A350机体复合材料比例更是高达52%等。当今世界航空业已步入微利竞争时代,随着复合材料部件的大量投入用,复合材料的日常修理能力也已成为航空公司现有核心竞争力的重要体现。