Fe/Zn抗震复合材料的数值仿真研究

在提出Fe/Zn抗震复合材料思想基础上,为验证Fe/Zn复合材料具有抗震耗能作用,采用国际通用有限元软件ANSYS对材料的性能作数值仿真,采用瞬态时程分析的方法,计算了Fe/Zn复合材料在地震波荷载作用下的应力-应变曲线 结果表明,Zn在地震波荷载作用下进入塑性阶段,形成了滞回环,证明了Fe/Zn复合材料有抗震耗能的作用,而Fe部分还处于弹性工作范围,保证结构不发生破坏。

开发Fe/Zn抗震复合材料的构想

系统阐述了地震动特性对结构破坏的影响、工程上增加阻尼的4种方式及研究材料滞回耗能的指导思想,首次提出开发Fe/Zn抗震复合材料的构想.研究了开发Fe/Zn抗震复合材料的实验基础,提出了Fe/Zn抗震复合材料的力学模型及其设计方案,并结合工程实践展望了Fe/Zn抗震复合材料的应用前景.

共沉淀法制备(Ni,Zn)Fe_2O_4纳米复合材料及其特性研究

以FeSO4·7H2O、NiSO4·6H2O和ZnSO4·7H2O为原料,通过共沉淀法先制备出晶粒细小的碱式碳酸盐前驱体,在不同的温度下焙烧1h,制备出(Ni,Zn)Fe2O4纳米晶复合材料,利用XRD和TEM等方法对样品进行了分析表征;并考察了其气敏特性和红外吸收性能。结果表明:(Ni,Zn)Fe2O4在500℃下开始固相反应并结晶成为纳米晶体,在800℃下晶粒尺寸约为50nm。

PAni-Co_(0.5)Zn_(0.5)Nd_(0.05)Fe_(1.95)O_4纳米复合材料的制备及电磁损耗

采用原位聚合法制备了平均粒径约为80nm的聚苯胺(Polyaniline,PAni)-Co0.5Zn0.5Nd0.05Fe1.95O4纳米复合材料.采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等检测技术对其结构、形貌、电磁及微波吸收性能进行了研究.结果表明,在12.4～18.0GHz测试频率范围内,复合材料的介电损耗角正切(tanε)在0.22～0.34之间,磁损耗角正切(tanμ)在0.27～0.35之间.在频率为9.5GHz处,反射损耗达到最大值-7.31×10-29C·m,频带宽为4.5GHz.

铁氧体Ba(Zn_(0.65)Co_(0.35))_2Fe_(16)O_(27)/环氧树脂复合材料板吸波性能与优化

首先采用化学共沉和高温助熔工艺制备铁氧体Ba(Zn0.65Co0.35)2Fe16O27粉体,用手糊工艺制备铁氧体/M-玻璃纤维/环氧树脂复合材料板,再用波导法测定复合材料的电磁参数。研究表明当铁氧体Ba(Zn0.65Co0.35)2Fe16O27含量不变时,复合材料板的吸波性能随板厚度的增加而提升,且试样反射系数绝对值增加的幅度随试样厚度的增加而变少。将M-玻璃纤维/环氧树脂复合材料置于非晶粉体/M-玻璃纤维/环氧树脂复合材料前端组合成多层复合材料结构,可以改善复合材料板与空气的电磁匹配性能,提高复合材料板的吸波性能。

地震荷载作用下Fe/Zn复合材料的性能研究

为了节约试验经费、加快试验进度、减少试验次数,应用ANSYS软件,采用数值仿真的方法,首次对Fe/Zn复合材料在地震荷载作用下的极限变形与延性、恢复力模型、耗能能力及滞回特性加以研究.计算出极限载荷下Fe/Zn复合材料试件Y向的应力、总应变、塑性功及弹性应变.结果表明:Fe/Zn复合材料中Zn在地震波的作用下发生塑性变形,使地震的能量消耗于复合材料的Zn的塑性变形中,从而保证结构的整体安全.

BaFe_(12)O_(19)/Ni_(0.6)Zn_(0.4)Fe_2O_4复合材料的磁性能研究

采用两步溶胶-凝胶法,分别在850℃,950℃和1050℃下成功制备了BaFe_(12)O_(19)/Ni_(0.6)Zn_(0.4)Fe_2O_4复合材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)对样品的化学成分、结构、形貌、磁性能进行了表征。结果表明,钡铁氧体大部分呈片状,Ni0.6Zn0.4Fe2O4呈颗粒状分散在钡铁氧体周围。与850℃制备的钡铁氧体和镍锌铁氧体纯相纳米粉体相比,850℃制备的BaFe_(12)O_(19)/Ni_(0.6)Zn_(0.4)Fe_2O_4复合粉体的矫顽力和剩余磁化强度介于Ba Fe12O19和Ni0.6Zn0.4Fe2O4之间;饱和磁化强度(Ms=55.61 emu/g)比钡铁氧体(Ms=53.33emu/g)和镍锌铁氧体(Ms=54.13 emu/g)的都有提高。不同煅烧温度制备的BaFe_(12)O_(19)/Ni_(0.6)Zn_(0.4)Fe_2O_4复合粉体,当烧结温度为950℃时饱和磁化强度最大(Ms=64.84 emu/g);是一种性能优良的磁性材料。

Ba_2Zn_2Fe_(12)O_(22)铁氧体和弛豫铁电体PMZNT复合材料的制备

采用陶瓷制备工艺成功制备了Ba_2Zn_2Fe_(12)O_(22)铁氧体和铁电性PMZNT的复合材料,并借助于TMA,XRD,SEM和VSM技术,对所制备复合材料的共烧特性、相组成、显微结构和磁性能进行了研究。结果表明,Ba_2Zn_2Fe_(12)O_(22)铁氧体和PMZNT的烧成收缩和烧成收缩率存在明显的差异;复合材料由Ba_2Zn_2Fe_(12)O_(22)和PMZNT两相组成;复合材料具有良好的显微结构。复合材料呈现软磁铁氧体典型的磁滞回线。

建筑用双金属复合材料Fe/Zn界面组织与断裂行为研究

采用铸造法制备了一种具有片层状结构的Q235钢/Zn抗震复合材料,对复合材料过渡层中的显微组织进行观察,并分析了复合材料在外加载荷作用下显微裂纹的萌生和扩展行为。结果表明,Q235钢/Zn复合材料的过渡层中没有发现明显的显微裂纹等缺陷,带状的过渡层厚度约为45μm,靠近Q235钢基体一侧的过渡层界面较为平整,而靠近Zn基体一侧的过渡层界面呈现出锯齿状;过渡层中的主要物相为Fe11Zn40、FeZn7、FeZn10和FeZn13相;Q235钢/Zn复合材料的显微裂纹萌生于过渡层界面,在外加载荷作用下逐渐向锌基体侧扩展,并优先使Zn基体发生断裂;纵向拉伸断口形貌中Q235基体断口为韧性断裂,而锌基体和过渡层界面表现为脆性断裂特征。

铁氧体含量和烧结温度对Fe/Mn_(0.6)Zn_(0.4)Fe_2O_4复合材料磁学性能的影响

利用化学共沉淀法在氩气气氛下高温烧结制备出了核-壳结构的Fe/Mn_(0.6)Zn_(0.4)Fe_2O_4软磁复合材料,并考察Mn_(0.6)Zn_(0.4)Fe_2O_4的含量以及不同烧结温度对复合材料微观结构和磁学性能的影响。结果表明:热处理温度在1000~1300℃时,复合磁粉芯的饱和磁化强度和有效磁导率均随热处理温度的增加呈先増大后减小的趋势,1200℃时复合材料的综合磁性能达到最佳。复合材料的饱和磁化强度和磁导率随着Mn_(0.6)Zn_(0.4)Fe_2O_4含量的增加呈不断减小的趋势,Mn_(0.6)Zn_(0.4)Fe_2O_4的质量分数为6%~12%的复合材料具有良好的频率稳定性。当铁氧体含量为6%(质量分数)时,复合材料具有最佳的综合磁性能,其饱和磁化强度为0.0178 T,有效磁导率为60。

镍锌铁氧体/二氧化硅纳米复合材料的制备及表征

用溶胶－凝胶法制备了Ni0.5Zn0.5Fe2O4/SiO2纳米复合粉末，采用TG－DTA、XRD、TEM等测试手段分析了其结构和形貌，用矢量网络分析仪测量了其在2－18GHz频带上的电磁参数。结果表明，反应生成镍锌铁氧体和非晶态二氧化硅的复合材料，颗粒形貌为球形链状；Ni0.5Zn0.5Fe2O4/SiO2纳米复合材料中铁氧体的摩尔百分含量为20％，热处理温度为1000℃时磁损耗值较大，吸波性能较好。

Co_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4/SiO_2磁性纳米复合粉体的制备

采用溶胶-凝胶法以正硅酸乙酯和金属硝酸盐分别作为SiO2和铁氧体的前驱体成功制得Co0.5Zn0.5-Fe2O4/SiO2磁性纳米复合粒子。利用XRD、DSC-TG、Raman和SEM研究了热处理温度和酸添加量对样品晶体结构和晶粒尺寸的影响,并用谢乐公式估算平均晶粒尺寸,最后用振动样品磁场计(VSM)对样品的磁性能进行检测。结果表明,随热处理温度的升高,样品由非晶态转变成SiO2基体中结晶较完整的尖晶石结构的单相铁氧体纳米晶,晶粒尺寸为12.65nm。晶粒尺寸随热处理温度的升高和酸添加量的增加不断变大。对材料的磁性能的研究结果表明,合成的纳米Co0.5Zn0.5Fe2O4/SiO2,其比饱和磁化强度为9.17emu/g,矫顽力为67Oe。

聚苯胺/碳纳米管/Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4制备及其磁性能

利用原位聚合法制备纳米电磁复合材料聚苯胺包覆碳纳米管（MWNT）／Ni0.5Zn0.5Fe2O4.采用XRD、TEM、HRTEM、FTIR、TG—DSC和VSM等方法对复合材料进行表征，XRD结果表明，聚苯胺、碳纳米管和Ni0.5Zn0.5Fe2O4共存于复合材料；TEM结果表明，PAn包覆在MWNT／Ni0.5Zn0.5Fe2O4外表面，包覆厚度为15～30nm；TG—DSC及磁性研究表明，复合材料的矫顽力为21687．02A／m，饱和磁化强度为2．27T，是一种具有较好磁性能的软磁材料．

Fe3O4@SiO2@ZnO/ZnS纳米复合材料的制备及性能研究

选用Fe3O4@SiO2@ZnO作为基体材料,采用一步硫化法成功制备出Fe3O4@SiO2@ZnO/ZnS纳米复合材料.通过XRD、SEM、TEM和XPS测试表征手段证实了ZnO的表面已转化成ZnS,构建出ZnO/ZnS核壳结构.VSM测试结果表明,制得的Fe3O4@SiO2@ZnO/ZnS纳米复合材料具有明显的超顺磁性,利于材料的回收再利用.在Fe3O4@SiO2@ZnO/ZnS纳米复合材料的紫外-可见吸收光谱中,不仅观测到了ZnO和ZnS的特征吸收边,而且在可见光区域出现了明显增强的吸收边.通过对四环素的可见光催化降解实验,证实了Fe3O4@SiO2@ZnO/ZnS纳米复合材料具有优异的可见光催化活性.

聚吡咯-钴锌铁氧体复合材料的制备及性能

用聚丙烯酰胺凝胶法制备纳米Co0.5Zn0.5Fe2O4铁氧体,再用原位聚合法制备聚吡咯-钴锌铁氧体(PPy-Co0.5Zn0.5Fe2O4)复合材料。使用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征了复合材料的结构和形貌,用振动样品磁强计(VSM)和矢量网络分析仪测试了复合材料的磁性能和介电性能。结果表明:样品为纯PPy和PPy-Co0.5Zn0.5Fe2O4,平均粒径分别约为200 nm和180 nm;Co0.5Zn0.5Fe2O4的磁化强度(Ms)和剩余磁化强度(Mr)分别为65.95 emu/g和15.44 emu/g,均大于PPyCo0.5Zn0.5Fe2O4,但矫顽力(Hc)为153.51 Oe,小于PPy-Co0.5Zn0.5Fe2O4;PPy的介电损耗(tanε=ε''/ε')大于PPy-Co0.5Zn0.5Fe2O4,反射损耗小于PPy-Co0.5Zn0.5Fe2O4,这是Co0.5Zn0.5Fe2O4的引入所致;在频率为15.2 GHz处,PPy-Co0.5Zn0.5Fe2O4复合材料的反射损耗达到最大值-16.4 dB,频带宽为2.5 GHz。