NiTi纤维表面处理对其树脂基复合材料力学性能的影响

为了提高基于NiTi纤维与树脂复合材料的拉伸、冲击、弯曲性能,采用硝酸、硅烷偶联剂、异氰酸酯涂层以及低温等离子体与硅烷偶联剂联合处理等方法对NiTi纤维表面进行处理,增强纤维与树脂间的界面黏结.研究表明：NiTi纤维经不同方法处理后,其环氧树脂复合材料的层间剪切强度提高了10.90%~44.74%.低温等离子体处理的NiTi纤维再经硅烷处理,其环氧树脂复合材料的拉伸性能、冲击性能、弯曲性能分别提高了88.81%,98.43%和45.55%,且纤维与树脂黏合较好.

NiTi纤维表面处理及其树脂基复合材料的界面特性

NiTi纤维表面呈惰性,表面能低,NiTi纤维与树脂间界面粘结性差.为了提高界面性能,采用硅烷偶联剂、表面涂层和低温冷等离子体技术等方法对NiTi纤维表面进行处理,改善纤维表面的浸润性,达到纤维与树脂界面良好的粘结.对复合材料进行界面剪切强度的测定,并利用扫描电镜观察拔脱纤维表面形貌的变化.研究表明:NiTi纤维经不同方法处理后,纤维的浸润性和界面的粘结强度均有不同程度的改变,其中冷等离子体处理的纤维再经硅烷处理,其复合材料IFSS提高2.94倍,ILSS提高1.45倍,且纤维与树脂粘合较好.

NiTi形状记忆合金纤维拔出中的力学问题

对NiTi形状记忆合金纤维拔出的力学模型进行了探讨。在恒温状态下,考虑纤维和基体间的界面摩擦力,分别用两种本构理论,即Tanaka的指数模型和C.Liang的余弦模型,讨论了形状记忆合金纤维在变轴力作用下的拉伸问题。推导了形状记忆合金纤维拔出量的表达式,并给出数值计算结果。由指数模型和余弦模型得到的结果非常吻合,证明了这种理论方法是正确的。

NiTi纤维增强粘弹性基体与弹性基体复合材料的力学特性

借助Voigt混合律,针对马氏体逆相变过程,建立了NiTi纤维增强Kelvin粘弹性基体与弹性基体两种复合材料的应力-应变关系。在同样的升温过程及应力作用下,对两种复合材料的变形(应变)、约束态NiTi纤维逆相变开始温度进行了分析对比;升温、加载经历一段时间后,限制两种复合材料的应变为固定值,分析其受力特征。分析有助于了解NiTi纤维增强粘弹性基体与弹性基体复合材料的力学性能。

NiTi合金纤维表面处理对树脂基复合材料界面剪切性能的影响

采用表面涂层和低温冷等离子体技术等多种方法对NiTi合金纤维表面进行预处理,改善纤维表面的浸润性,达到纤维与树脂界面很好的粘结,对样品进行界面剪切强度的测定,并用电镜观察纤维表面形貌的变化。实验结果表明:NiTi合金纤维经不同方法处理后,纤维的浸润性和界面的粘结强度有不同程度的改变,而经过列克纳涂层处理的样品剪切强度有很大的提高,通过电镜的扫描图片可以看到纤维的表面粘有大量的树脂,达到了很好的粘合。

充分发挥NiTi纤维复合材料功能的一种方法

通常NiTi纤维圆柱体剪滞模型是通过界面传递应力,界面剪应力较大时,界面将产生脱粘。将两端有小垫片的NiTi纤维埋入基体中,构成一种新的NiTi纤维圆柱体剪滞模型,在一定的简化条件下,针对马氏体逆相变过程,对纤维轴应力、界面剪应力的分布及应力传递进行分析。分析结果表明,与通常模型比较,新模型可通过界面和小垫片传递应力,减小界面剪应力峰值,能充分发挥NiTi纤维的作动效应。此外还讨论了小垫片几何尺寸对应力分布及传递的影响。

升温与加载顺序对NiTi纤维圆柱体应力分布的影响

利用具有预应变N iTi纤维的圆柱体剪滞模型,在一定的简化条件下,求得纤维轴向应力及界面剪应力解析表达式。针对马氏体逆相变过程,在先加外载后升高温度与先升高温度后加外载两种条件下,对纤维和界面的应力分布以及马氏体逆相变开始温度的确定进行分析。计算结果表明,由于纤维轴向应力对相变温度存在影响,升温与加载的顺序不同其应力分布也不同。先加外载后升温时,N iTi纤维逆相变开始温度较高,逆相变过程较短,因此纤维轴向应力及界面剪应力较小。

三维网状C_f/NiTi/HA复合材料的制备及力学性能研究

采用离心注浆成型工艺制备了三维网状碳纤维/NiTi/HA复合材料。研究了NiTi/HA浆料的分散性以及离心后复合材料生坯密度均匀性,测试了HA复合材料的力学性能,观察了碳纤维表面以及复合材料断口的微观形貌。研究结果表明:当固相含量为55 wt%,NiTi含量为5 wt%时,NiTi/HA浆料的粘度为235 mp·s,具有良好的分散性,该浆料在3 500 r/min的速度下离心所得的生坯密度梯度较小,没有明显的物质分离现象。经1 100℃烧结2 h后,三维网状碳纤维/NiTi/HA复合材料的抗弯强度和断裂韧性分别为108.4 MPa和1.96 MPa.m^(1/2),比基体提高234.5%和157.8%。这表明新型HA复合材料具有更佳的力学性能。

NiTi基合金增强混凝土结构构件的研究与应用进展

NiTi基合金因其具有形状记忆效应、超弹性效应、高阻尼等特性而在土木工程领域得到了较好的应用。近年来,对该类合金增强混凝土结构构件方面的研究也有了较大的进展。论述了NiTi基合金增强混凝土结构构件的3类方式:埋植式、外部装置、纤维掺入式的研究与应用进展,总结了NiTi基合金与混凝土结合的优势与不足,展望了应用前景以及探讨了今后的研究发展方向。

镍钛合金纤维/有机硅-聚氨酯固相微萃取头的制备及其在水中7种取代苯化合物检测中的应用

以2,4-甲苯二异氰酸酯、聚酯多元醇、羟基硅油为原料,辛酸亚锡为催化剂,环己酮为溶剂,合成有机硅-聚酯型聚氨酯。将此聚合物涂于经氢氧化钾水热处理的镍钛合金纤维丝表面作为固相微萃取涂层,制得固相微萃取头。利用红外光谱法分析了聚合物结构;热重分析法确定了涂层最高使用温度;扫描电子显微镜观察了萃取头的表面形貌。以顶空萃取-固相微萃取-气相色谱法(HS-SPME-GC)测定了水中甲苯、二甲苯、间二氯苯、邻二氯苯、苯甲酸乙酯、硝基苯、苯甲醇7种取代苯化合物的含量。各被测物的色谱峰面积与其质量浓度呈良好的线性关系,相关系数(R2)为0. 992 6～0. 999 8,方法的检出限为0. 08～0. 24μg/L。实际样品测定的加标回收率为95. 9%～105. 4%,相对标准偏差为1. 4%～5. 0%。通过对实际样品的分析,说明制备的固相微萃取头涂层不易脱落、性质稳定,对于水中取代苯类化合物具有很强的吸附能力。

形状记忆纤维热粘弹性基体复合材料的力学行为

应用热粘弹性理论和Voigt混合律,在变温场中针对马氏体逆相变过程建立了NiTi形状记忆纤维热粘弹性基体复合材料的应力-应变关系.在逆相变过程和基体呈现热粘弹态阶段,由于基体松弛其模量减小,在跃阶拉应力的作用下,复合材料的压缩应变迅速增大,纤维回复应力先增大后减小;在跃阶拉应变的作用下,复合材料的应力增加先变缓然后加快直至稳定.较高的温度和材料参数对NiTi纤维热粘弹性基体复合材料的力学行为和纤维的作动性能有明显的影响.

激光原位制备硼化钛与镍钛合金的摩擦磨损性能

为了制备出可对比的两类复合涂层,采用TiB2和Ni+TiB2分别作为熔覆材料,在钛合金表面通过激光原位熔覆制备复合涂层。采用XRD、SEM、EPMA与摩擦磨损仪等实验手段,对合成的钛基复合涂层进行研究。结果表明:采用TiB2为熔覆材料时,可获得TiB2颗粒与TiB短纤维增强钛基复合涂层。采用Ni+TiB2为熔覆材料时,可生成NiTi合金填充在TiB2颗粒与TiB短纤维周围,但TiB2颗粒尺寸和TiB短纤维长度都得以减小。通过微动磨损测试,发现引入NiTi合金和TiB2颗粒及TiB短纤维复合强化,无法有效抵抗微动磨损性能。这主要与摩擦接触区的温度超过NiT超弹性变形的温度区间,且NiTi合金无法使裂纹扩展曲折及硬度低相关。最后,探讨了该复合涂层在抗微动磨损与干滑动磨损过程中的差异性。

NiTi短纤维对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

本文研究了添加直径为0.08mm、长度为2mm、添加量0～16wt%、等原子比的NiTi合金短纤维对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响,试样采用粉末冶金的方法制备,采用OM、XRD、SEM等对其进行分析。结果表明,压制成型时,随着NiTi短纤维加入量的增加,原料的流动性逐渐变差,导致压成的素坯的致密度降低;在烧结过程中,由于大部分Ni形成Ni-Co固溶体或被蒸发,因此大部分NiTi合金的原子比被破坏,烧结时液态的NiTi会填充试样内部的空隙,由于素坯的致密度较低,液相不能完全填充,导致在冷却后金属陶瓷中出现了许多孔洞,且随着NiTi合金短纤维加入量的增加,金属陶瓷的孔洞逐渐增加,其致密度和抗弯强度也随着下降。