Zr基非晶破片对碳纤维复合靶及后效铝靶的侵彻试验研究

Zr基非晶破片是一种新兴的活性高效毁伤元,其着靶速度达到一定阈值时会发生燃烧反应并破碎,从而大幅提高其后效毁伤能力。为研究Zr基非晶破片对碳纤维增强复合材料的侵彻破坏机理及后效毁伤能力,利用弹道枪加载球形破片,分别以496.4~1 085.8 m/s、571.4~1 103.9 m/s的速度范围撞击8和6 mm厚的碳纤维复合靶,并布置2 mm厚LY12铝靶板作为后效靶,以比较破片在不同工况下的后效毁伤能力。实验结果表明:碳纤维靶受活性破片冲击时,其迎弹面的破坏形式主要是压缩失效与剪切失效的耦合破坏,其背弹面的破坏形式主要是拉伸失效破坏与层间的脱粘分裂;随着破片着靶速度的提高,碳纤维靶板的压剪耦合破坏比例逐渐增加,拉伸断裂与分层现象逐渐减弱;破片对于8和6 mm厚碳纤维靶的弹道极限速度分别为351.9、264.6 m/s;相同着靶速度下,8 mm厚碳纤维靶的后效毁伤面积大于6 mm厚碳纤维靶的后效毁伤面积,两者之间的差异随着着靶速度的提高而逐渐减小;破片冲击等厚度碳纤维靶时,破片的后效毁伤能力随着靶速度的提高而增强。

基于桥梁改造的新旧混凝土结构粘接加固复材改性研究

试验制备了一种聚乙烯醇(PVA)纤维水泥基复合材料(ECC),并将该材料与碳纤维布(CFRP)结合,对新旧钢筋混凝土梁进行复合加固处理,研究材料性能。结果表明,制备的ECC材料具备较好综合性能,粘接效果和抗裂效果良好,可以与CFRP结合,对桥梁混凝土进行粘接加固;相对于普通钢筋混凝土梁,经过ECC/CFRP复合加固后,钢筋混凝土梁的刚度提高,极限荷载明显提升;随着ECC/CFRP复合加固层厚度的增加、CFRP长度的增加,粘接加固效果越好,极限荷载最大值分别达到30.17、29.73 kN。ECC/CFRP复合加固可以提高旧危桥梁混凝土的性能,粘接加固效果较好。

HEC分散剂和纤维掺量对短切碳纤维水泥基材料压敏性的影响

为提高碳纤维水泥基复合材料(CFRCC)的压敏性,研究了羟乙基纤维素(HEC)对CFRCC中短切碳纤维分散特征的影响,采用灵敏度系数法分别探究了不同HEC掺量和短切碳纤维掺量对CFRCC压敏性的影响规律,并根据电化学阻抗法和可蒸发水含量法分析了相应CFRCC的孔结构特征,然后采用SEM测试技术对CFRCC基体中短切碳纤维分散状况以及纤维与基体界面特征进行了深入观察。结果表明:HEC分散剂在CFRCC中的掺量为胶凝材料总质量的0.4%~0.6%时,可以使CFRCC具有良好力学性能的条件下发挥更好的压敏性;CFRCC基体水胶比在0.35时,短切碳纤维的分散效果最好。在相同水胶比条件下,随着短切碳纤维掺量的增加,CFRCC抗折强度均有不同程度的提高,而其抗压强度则逐渐降低。当短切碳纤维体积掺量为0.2%时,短切碳纤维在CFRCC基体中无互相搭接和成簇现象;综合考虑压敏性和力学性能,CFRCC中短切碳纤维的适宜掺量范围为0.2%~0.25%。

碳纳米管增强Cu和Al基复合材料的研究进展

碳纳米管(CNTs)增强Cu基或Al基复合材料是未来铜材或铝材方面最具潜力的发展方向之一。在本研究中,综述了近几年在CNTs增强Cu基和Al基复合材料研究方面取得的进展,论述CNTs的预处理、CNTs-金属复合粉末的制备、CNTs-金属复合块体材料的制备、界面结合机制以及CNTs的强化机理5个主要方面。

锌基碳纳米管复合材料的界面特性及增强机理

通过复合电沉积技术制备了锌基碳纳米管复合薄膜。其中,碳纳米管表面的锌沉积层平滑连续,无明显界面缺陷,与其它金属基碳纳米管复合材料相比,这种独特的界面形貌是值得注意的。在对材料变形区的观察中发现,在薄膜变形的过程中,适中的结合强度将允许碳纳米管与基体发生界面脱黏,碳纳米管被拔出基体后桥联在裂纹中。虽然界面结合受到损伤,但是仍然可以有效地传递应力。当裂纹继续扩展,碳纳米管石墨片层开裂,直至完全断裂。同时,这些桥连在裂纹中的碳纳米管趋向于向垂直于裂纹的方向滑移,它们在基体中移动时会对基体造成一定程度的损伤。这些过程都将消耗大量的破断能,从而起到对基体的增强效果。锌基碳纳米管复合薄膜的平均硬度由HV178.3上升至HV493.5。

碳纳米管水泥基复合材料的研究进展及其发展趋势

碳纳米管具备超强力学性能、极高的长径比、优异的导电性能和机敏性以及无损改性等特点。目前,碳纳米管复合材料已经广泛用于能源、医药、环境和电子领域。综述了国内外关于碳纳米管水泥基复合材料的制备、分散、微观结构、宏观性能和多功能特征等研究进展,并结合本课题组的研究成果,阐述了当前碳纳米管水泥基复合材料研究中存在的主要问题及其未来发展趋势。

单向纤维增强SiC基复合材料界面微结构的研究

采用先驱体浸渍法制备了 3种不同纤维增强的SiC基复合材料 ,观察、分析了材料的微观结构、界面成分以及相应的材料性能 .研究发现 :在制备过程中Si和O会逐渐从基体扩散到纤维中 ,并导致纤维性能的劣化 .M4 0JB碳纤维受损最严重 ,所制备材料性能最差 ;采用Hi-Nicalon纤维增强的SiC基复合材料具有最佳的性能 ,单向板弯曲强度达到 70 3.6MPa,断裂韧性达到 2 3.1MPa·m1/ 2 .

碳纤维水泥基复合材料在循环荷载作用下的压敏性

目的研究碳纤维水泥基复合材料(CFRC)的压敏性.方法在弹性阶段,对试件施加循环荷载,测定在荷载作用下试件的电压,将试验结果进行了比较,分析在相同荷载下试件电压重复程度以及试件电压与荷载的关系.通过换算,把电压与荷载的关系表示成电阻与压应力的关系.结果在加载开始阶段,相同荷载下试件电压重复程度比较差,在加载后期试件电压重复性较好;在荷载变化幅度相同的情况下,荷载较小时试件电压变化值大于荷载较大时试件电压变化值.循环荷载的变化范围对压敏性的灵敏度影响不大,灵敏度K基本在-1.04^-0.75kΩ/MPa之间.结论在循环荷载次数增加的情况下,试件电压变化表现出较好重复性.试件电压反映了试件内部的变形情况.CFRC表现出具有较好的压敏性,为工程应用提供了理论依据.

碳纤维水泥基复合材料温敏特性研究

简单介绍了碳纤维水泥基复合材料的制备及其电阻率测试方法,研究了不同掺量的碳纤维水泥基复合材料电阻率随温度变化的规律.研究结果表明,碳纤维水泥基复合材料具有温敏特性,在温度升高的初始阶段,试件电阻率随温度的升高而下降,呈现NTC效应;当温度升高到一定数值,电阻率随温度的升高而逐渐升高,呈现出PTC效应,并且随着碳纤维掺量的变化,NTC/PTC转变温度也发生变化.基于试验结果,对NTC/PTC效应的转变机理进行了初步探讨.

碳纤维增强水泥基复合材料(CFRC)的电学特性

综述了碳纤维增强水泥基复合材料(CFRC)电学特性的研究进展,探讨了CFRC的电磁屏蔽性能和导电性能研究中的相关问题,阐述了原材料、配合比和表面处理对CFRC电磁屏蔽性能的影响,明确了碳纤维分散性和试验方法对CFRC导电性能的影响规律以及CFRC在工程结构中的应用状况,展望了CFRC的发展方向,指出碳纤维分散性、测试方法、温度和应力等多因素条件是CFRC电学特性将来的研究重点。

外加电场作用下碳纤维增强水泥基材料的输运特性

以隧道效应理论为基础,建立了碳纤维增强水泥基复合材料(carbon fiber reinforced cement-based composites,CFRC)导电模型。研究CFRC材料在外加电场作用下的输运特性,得出了相应的数学表达式,并进行了实验验证。结果表明:CFRC材料的电阻率–场强曲线呈反S形;随碳纤维掺量的增加,场强对其电阻率的影响逐渐减小。CFRC材料具有这种特殊的输运特性,是由于隧道导电存在的结果。

碳化硅抗氧化涂层的失效分析

用理论模型计算和实验测定的方法，研究了带有碳化硅涂层的炭纤维和２ＤＣ／Ｃ复合材料的抗氧化性能。结果表明涂层炭纤维的氧化，实验值高于模型计算值，并且纤维越长，差值越大；说明纤维的氧化，不仅发生在暴露的纤维末端，而且因为涂层本身存在着缺陷，不能完全阻挡氧的输运，氧化也在纤维的径向同时发生。ＳＥＭ观察结果也证实了这一结论。对于Ｃ／Ｃ复合材料，实验中观察到了横向、纵向裂纹和孔洞三类不同的缺陷，涂层的失效同样是氧气通过材料表面缺陷的输运而造成的，穿过表面的氧首先使热解炭基体气化，继而引起基体整体的破坏。

碳纤维水泥基材料的温阻效应及其测试方法

对碳纤维水泥基材料（CFRC）进行的两极法和四极法的对比测试研究表明，两种方法都能得到稳定的电阻值；但两极法的测试结果包含了测试电极的电阻和电极与CFRC材料之间的接触电阻，难以准确反映CFRC材料的真实电阻值；采用四极法测试可消除电极电阻和接触电阻．同时还研究了不同碳纤维掺量（0．4％和1．O％）的CFRC材料的温阻效应．结果表明，在-10-60℃的温度范围内，CFRC材料的电阻率随温度的升高而减小，灵敏度随着碳纤维掺量的增加而减小．

碳纤维水泥基复合材料正、负压敏性与含水量的相关性研究

对碳纤维水泥基复合材料进行多次烘干逐次减少材料的含水量,测定各次失水后相应的压敏性,研究含水量变化对材料压敏性的影响,结果表明:碳纤维水泥基复合材料在不同含水量情况下,压敏性表现形式不同,即当含水量较高时材料表现为"正压敏性";失去一定量水后转变为"负压敏性";当持续失水使含水量很低或者达到理想干燥状态时材料最终表现为"正压敏性"。值得注意的是,碳纤维水泥基复合材料在正、负压敏性发生转变过程中,在一定含水量条件下,存在正、负压敏性共存的过渡状态。

重复升温过程中碳纤维水泥基材料的温阻特性

碳纤维水泥基材料(carbon fiber reinforced cement-based composites,CFRC)经过重复升温后,不同碳纤维掺量的CFRC材料的温阻特性各异。低于渗流阈值(碳纤维掺量分别为0．1%和0.2%,质量分数,下同)的低掺量CFRC材料,在20-130℃范围内第1次升温过程中,碳纤维掺量为 0．1％CFRC材料电阻率随温度升高而降低;碳纤维掺量为0．2％的CFRC材料呈弥散性波动,然而在随后的重复升温过程中,在同样的温度范围内, 其电阻率均随温度升高而增大。而碳纤维掺量高于渗流阈值(碳纤维掺量分别为0.3％和1．0％)的CFRC材料在同样的温度范围内,第1次升温和随后的重复升温过程中,其电阻率随温度的升高而单调减小。不同碳纤维掺量的CFRC材料在经历第1次升温后,其常温(20℃)时的电阻率均有不同程度地减小,减小的幅度随碳纤维掺量增加而降低。

碳纤维增强水泥基复合材料(CFRC)的压敏特性

论述了碳纤维增强水泥基复合材料(CFRC)压敏特性的研究进展,阐析了CFRC具有压敏特性的机理,明确了组成材料、成型工艺和加载方式等对CFRC压敏特性的影响规律,分析了应力条件下CFRC的压敏特性及其在结构健康监测中的应用,展望了CFRC压敏特性的发展与应用方向,提出了CFRC压敏特性的研究重点.

铝硅合金钎焊C_f/Al复合材料的界面反应及连接机理

在500～570℃的温度范围内,采用Al-Si-Cu、Al-Si-Cu-Zn钎料,对碳纤维增强铝基复合材料(碳体积分数为50%)进行了高频感应钎焊.结果表明,钎料中的Si和Cu向母材扩散,复合材料中的碳纤维与渗入的液态钎料及基体Al发生界面反应,生成了Al4C3、SiC和CuAl2脆性化合物.连接接头具有较好的力学性能,使用Al-28Cu-6Si和Al-4Cu-10Si钎料,在无压、无钎剂状态下,钎焊接头的抗剪强度分别为63和75 MPa,剪切断裂发生在钎料层与母材界面上.

碳纤维水泥基复合材料力电性能及尺寸效应研究进展

碳纤维水泥基复合材料(CFRC)是一种新型功能材料,既可作为结构材料又可作为智能材料,与普通混凝土相比,它不仅具有纤维增强所带来的较高的抗拉、抗压、抗折强度与韧性,还具有相对较小的电阻率与力电机敏性等优越性能。本文介绍了碳纤维水泥基复合材料的制备方法、力电性能、应用及其尺寸效应的最新研究进展,展望了其在功能材料方面的研究应用前景。

碳纤维增强砂轮基体的有限元模态分析研究

针对磨削过程中砂轮的振动失效现象,使用有限元分析软件ANSYS APDL对组合式砂轮的碳纤维砂轮基体进行静止状态下的固有模态分析和旋转状态下有预应力的模态分析。通过对比分析可知,由离心力产生的预应力对砂轮基体固有模态产生的影响很小。采用组合式砂轮结构设计时,能够避免外界激振频率与固有频率接近而引起的共振破坏。模态分析的结果能为砂轮结构的改进设计及进一步动态特性分析提供数据参考。

碳纤维/聚三唑树脂复合材料的界面改性

碳纤维/聚三唑树脂(CF/PTA)复合材料是华东理工大学原创的新型低温固化耐高温复合材料。为改善CF/PTA复合材料的界面黏接性能,针对碳纤维、上浆剂和树脂的化学结构特点,根据界面化学键合原理设计开发了分别含异氰酸酯基、叠氮基和氮丙啶基的3种偶联剂,考察了这3种新型偶联剂在CF/PTA复合材料体系中的作用效果。X-射线光电子能谱、扫描电镜、原子力显微镜、傅里叶红外分析等测试证明所研制的偶联剂与复合材料体系中的组分发生了化学键合,在纤维与树脂间形成了有效的化学桥接,明显提高了CF/PTA复合材料的界面黏接强度。偶联剂添加质量分数仅2%就可以使CF/PTA复合材料的层间剪切强度显著提高:其中,异氰酸酯偶联剂(A1)可使碳纤维增强的复合材料的层间剪切强度提高近70%,工艺处理最简单;叠氮偶联剂(A2)可使层间剪切强度提高89%,但需加热处理添加了A2的碳纤维;氮丙啶偶联剂(A3)可使层间剪切强度提高86%,但需浓硝酸预处理碳纤维。