等离子体改性裂解炭黑填充天然橡胶硫化胶的微、介观结构及性能

对比了不同功率等离子体改性裂解炭黑(CBp)的粒径分布、比表面积和表面活性,考察了等离子体改性功率对填充天然橡胶硫化胶微、介观结构及其对动、静态力学性能的影响。结果表明,CBp-200W的比表面积最大,CBp-600W的比表面积最小。当改性功率高于400 W时,CBp聚集体出现不同程度的熔结现象。与NR/CBp-0W复合材料相比,NR/CBp-200W复合材料的表面粗糙度减小,交联密度和结合橡胶含量增大。随着等离子体改性功率增大,复合材料的表面粗糙度和交联密度均增大,结合胶含量减少。改性CBp填充体系强填料与橡胶相互作用(E′st)差别不大,而NR/CBp-200W体系的弱填料与橡胶相互作用(E′1)最大,且随改性功率的增大而下降。NR/CBp-200W体系的拉伸强度最大,NR/CBp-600W体系的定伸应力最大,其扯断伸长率和拉伸强度均最小。

二元嵌段丁苯橡胶的合成及动态力学性能的研究

以丁二烯(Bd)和苯乙烯(St)为单体、正丁基锂(n-LiBu)为引发剂、环己烷为溶剂、双四氢糠丙烷(DTHFP)为结构调节剂、四氯化锡(SnCl4)为偶联剂,采用活性阴离子聚合技术合成了二元嵌段溶聚丁苯橡胶(SSBR),考察了第一嵌段Bd/St质量比(高Bd含量,简称软段)、第二嵌段Bd/St质量比(高结合St含量,简称硬段)和两嵌段长度比对SSBR动态力学性能的影响。结果表明,二元嵌段SSBR的两嵌段长度比显著影响其动态力学性能,软段中Bd/St质量比对其动态力学性能的影响较小,硬段中Bd/St质量比对其动态力学性能的影响较大。适中的硬段Bd/St质量比和两嵌段长度比对获得高阻尼性能的SSBR有着重要的影响,硬段中Bd/St质量比在50/50~30/70之间,两嵌段长度比在7/3~6/4之间,动态力学曲线由窄的单峰向宽的单峰和双峰、完全分离的双峰转变,在此区间可有效调控Tg、tanδmax和有效阻尼温域。

麦秸/聚丙烯复合材料的动态力学和微观性能分析

以麦秸、废旧聚丙烯为主要原料,采用动态力学热分析仪(DMA)及扫描电子显微镜(SEM)等现代分析测试手段,研究麦秸/聚丙烯(PP)复合材料热力学性能及界面结合特性。结果表明:只使用马来酸酐的复合材料性能较差,没有达到刨花板国家标准指标;只使用异氰酸酯或同时使用马来酸酐和异氰酸酯的复合材料力学性能指标均达到了刨花板国家标准指标。通过对力学内耗与界面粘接参数的分析,预测了使用不同偶联剂的麦秸/聚丙烯复合材料的力学性能,结果与实际测试结果基本吻合。用扫描电镜观察的麦秸/PP复合材料微观结构,与DMA分析的结论相同。

环氧化天然橡胶改性的丁苯橡胶/白炭黑复合材料的形态和性能

以环氧化天然橡胶为改性剂制备了丁苯橡胶/白炭黑复合材料,研究了环氧化天然橡胶对丁苯橡胶/白炭黑复合材料微观形态和力学、耐热、耐老化及动态力学性能的影响。结果表明,少量环氧化天然橡胶的加入改善了填料在橡胶基质中的分散,提高了丁苯橡胶/白炭黑复合材料硫化胶的定伸应力、拉伸强度、撕裂强度和耐磨性能,降低了其动态压缩疲劳生热速率和温升值,同时硫化胶在滚动阻力不变的情况下抗湿滑性能明显改善,但环氧化天然橡胶的加入会导致复合材料的耐热空气老化性能稍有下降。当环氧化天然橡胶加入量为3份(质量)左右时,硫化胶的综合性能最好。

表面微孔结构三基发射药的性能

为了调节发射药的燃气释放规律,采用溶解法制备了表面微孔结构三基发射药,利用扫描电镜观察了发射药样品的微观结构;通过密闭爆发器试验研究了其静态燃烧性能;用材料试验机及冲击试验测定了其力学性能;以155 mm火炮研究了发射药的内弹道性能。研究结果表明,与原药相比,表面微孔结构三基发射药燃烧压力上升快,常温下燃烧结束时间缩短3.2 ms;初始动态活度值高,燃烧渐增性比原药低;在点火燃烧初始阶段表观燃速变大,后期燃速与原药基本一致;表面微孔结构三基发射药的力学性能有较小幅度的降低,其中,常温下降低幅度最大,抗压强度和抗冲击强度分别降低了2.98 MPa和0.35 kJ·m-2;减装药炮口初速提高13.9 m·s-1、全装药炮口初速提高15.0 m·s-1,膛压均有不同程度降低。

钨合金动态力学性能的三维数值模拟研究

采用数值模拟的方法对钨合金在冲击载荷作用下的动态力学响应进行了研究。运用有限元动力分析程序建立了具有典型微观结构钨合金三维有限元单胞模型,对钨合金在拉伸载荷作用下的动态力学性能进行了数值模拟研究,分析了应变率对其力学性能的影响,给出了不同应变率条件下单胞模型的应力和应变分布云图,在与实验结果对比的基础上验证了该有限元模型的可靠性。

中空45^#钢棒材摩擦焊接工艺研究

为了改善大直径中空45^#钢棒材的连续驱动摩擦焊接性，采用二级加压方法进行了外径42mm，内径26mm的45^#钢连续驱动摩擦焊接．试验结果表明，焊接热输入随着摩擦时间、旋转速度的增大而增大，当摩擦时间较短、旋转速度较低时，采用较大的顶锻力、二级摩擦力不能显著增加焊接热输入，导致无法顶锻，产生严重的焊接缺陷．对于无缺陷接头，接头最大强度系数达到80．9％，接头中未发现熔化现象，焊缝发生动态再结晶，热机影响区和部分正火区出现魏氏体组织．接头冲击试验发现，力学性能优异的接头薄弱区位于部分正火区，而焊接热输入较高的接头薄弱区位于热机影响区．焊接热输入较低难于获得缺陷的焊接接头，焊接热输入过大显著降低接头力学性能．

聚丁二烯/烯丙基异丁基多面体低聚倍半硅氧烷纳米杂化材料的形貌及性能

对采用活性负离子聚合法制得的聚丁二烯(PB)/烯丙基异丁基多面体低聚倍半硅氧烷(A-POSS)纳米杂化材料进行硫化,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、差示扫描量热法、热重分析、动态力学性能分析等手段,研究了A-POSS含量对硫化PB/A-POSS纳米杂化材料的微观形貌、耐热性能和动态力学性能的影响。结果表明,当A-POSS质量分数约高于2.00%时,A-POSS在基体中发生聚集,形成A-POSS结晶区;PB中引入少量A-POSS,可显著提高纳米杂化材料的玻璃化转变温度,耐热性能也得到明显提高,同时玻璃化转变区的储能模量明显升高,且随着A-POSS含量的增加而升高,而损耗因子则有所降低。

干燥处理材的动态粘弹性

该文采用高温干燥、低温干燥和真空冷冻干燥3种干燥方法分别对杉木人工林木材进行干燥处理。用动态力学分析仪测定了3种干燥处理材在温度-120～250℃,测量频率1、2、5、10 Hz的动态粘弹性。结果表明：①储存模量和损耗模量均表现为高温干燥处理材最大,真空冷冻干燥处理材最小。②高温干燥处理材和低温干燥处理材的损耗模量温度谱中,从高温至低温方向可依次观察到3个力学松弛过程,其分子运动归属分别是木材细胞壁非结晶区中聚合物的微布朗运动、木材细胞壁聚合物分子的扭转振动和木材细胞壁无定型区中伯醇羟基的回转取向运动。③真空冷冻干燥处理材的损耗模量温度谱可观察到4个力学松弛过程,新增加的松弛过程是由木素分子的微布朗运动引起的。这说明木材经过高温干燥或低温干燥处理,由于受到热的作用,木材细胞壁分子链之间可能发生了一定程度的交联,从而限制了木素分子的微布朗运动。

玻璃纤维增强气凝胶的动态力学性能及其破坏机理

使用Hopkinson压杆对玻璃纤维增强气凝胶进行动态压缩实验,用扫描电子显微镜研究气凝胶破坏机理.结果表明,气凝胶的动静态应力应变曲线均包括弹性区、屈服区和致密化区,气凝胶在屈服区出现塑性屈服的特征.气凝胶的应变率强化效应明显.气凝胶对入射波的整形作用导致输入杆承载应力的幅值明显降低,承载应力的时间延长.在高应变率条件下,气凝胶中的玻璃纤维几乎全部断裂,与基体分离,气孔急剧收缩.气凝胶在动态压缩下的粉碎破坏是气凝胶轴向压应力和内部横向张应力升高所共同导致的.

高温后花岗岩微观结构演化特性与动态力学性能研究

为研究高温后花岗岩矿物成分变化规律、微观结构演化特性及其与动态力学性能之间的关系,以甘肃省北山花岗岩为研究对象开展了20~1 000℃的高温试验,借助切片技术和偏光显微镜得到了高温后花岗岩的微观图像。通过矿物成分分析、微裂隙特征识别及参数计算,研究高温后花岗岩矿物成分、矿物含量、微观结构特征参数随温度的演化过程。利用霍普金森压杆系统对高温后花岗岩开展动态冲击压缩试验,分析温度、加载速率和微观结构特征对动态峰值应力的影响,并建立微观结构特征与宏观动态力学性能之间的定量关系。结果表明:高温作用对花岗岩的矿物成分、微观结构和冲击压缩强度具有显著影响,600℃为阈值温度;加载速率对冲击压缩强度也具有显著影响,且加载速率越大,温度对宏观动态力学性能的影响越小;高温后花岗岩的微观结构随温度的演化过程是其宏观动态力学性能随温度变化的内在机制,微观裂隙特征与动态峰值应力具有显著相关性,且裂隙平均宽度是影响花岗岩动态峰值应力的主要因素。

短纤维增强热塑性聚氨酯弹性体复合材料的性能研究

通过短切碳纤维(CF)与热塑性聚氨酯弹性体(TPU)共混改性制得一系列不同CF质量分数(含量)、不同方法处理CF的碳纤维/TPU复合材料。重点研究了不同CF质量分数和不同表面处理方法对碳纤维/TPU复合材料的微观形态、物理机械性能、热性能和动态力学性能的影响。研究结果表明:随着CF质量分数的提高,复合材料的杨氏模量和压缩模量逐渐提高,当CF质量分数为25%时,拉伸强度出现最大值。热性能和动态性能也均以CF质量分数为25%时最佳。各种表面处理中以胺基硅烷KH5501处理CF对CF/TPU复合材料的机械性能和热稳定性改善效果明显;而TCA-K44和浓硝酸氧化刻蚀CF/TPU复合材料则表现出较好的韧性和弹性。SEM分析结果表明,TPU与CF间具有很好的粘接。

不同牌号氯化聚乙烯橡胶的结构与性能剖析

利用固体核磁共振波谱仪分析了5种牌号的氯化聚乙烯橡胶(CM 1035 X、CH 400、CH 420、CH 450和CM-1)的链结构和序列结构,探讨了其微观结构与性能之间的关系。结果表明,含氯质量分数最高的CH 420(42.0%)拥有最为均匀的氯原子分布,残余结晶少,硫化胶扯断伸长率高达742%,损耗因子最大,玻璃化转变温度最高;CM 1035 X的氯原子分布相对集中,无氯链段较长,因此其硫化胶扯断伸长率最低。氯含量过高和氯原子的集中分布均会降低氯化聚乙烯橡胶的热稳定性。

TiO_2改性CE基复合材料固化动力学及动态力学性能

制备了系列Ti O2粒子(M系列粒子)改性氰酸酯树脂(CE)基复合材料,讨论了复合材料的固化动力学、动态热力学性能,分析了复合材料微观形貌变化与性能提升之间的联系。结果表明,M系列粒子的引入,在降低复合材料活化能,有利于复合材料固化成型的同时,未改变复合材料的固化机理。当M2粒子含量为4%时,复合材料的储能模量增幅为60%,玻璃化转变温度增幅为12%。

基于MEMS的微槽冷却系统在微纳卫星热控中的应用

介绍了基于微机电一体化系统(MEMS)的微槽冷却系统的研究成果。分析了将微槽冷却系统用于微纳卫星热控设计时的特殊要求。讨论了表征微槽冷却系统性能的水力学系统和传热性能。理论分析和数值模拟结果表明,微槽冷却系统可使大热流密度的热源芯片温度维持在较低的范围内,能满足微纳卫星热控的要求。研究认为,压降和热阻均较小的深槽可在小泵功率时提供较优的传热性能。

环氧树脂改性星型聚氨酯的制备与性能

采用端基改性和"先臂后核"法,制备了环氧改性星型聚氨酯(SEPU),考察环氧树脂(E-35)用量对材料结构与性能的影响。研究结果表明:环氧树脂的羟基和环氧基参与反应,SEPU有微相分离的现象,无明显的晶态结构;环氧树脂用量从0%增加至12%,衍射峰位置和强度无变化,玻璃化转变(Tg)温度上升约10℃,初始分解温度上升约20℃,材料的热稳定性提高;环氧树脂改性的星型聚氨酯,软硬段的△Tg保持在135℃左右,微相分离程度变化不明显,弹性模量(E')和拉伸强度增加,断裂伸长率减小。

新型ZrTiAlV合金力学性能及高速冲击行为研究

Zr Ti Al V合金具有较低的密度和优异的力学性能,使其有可能代替传统材料作为空间活动构件的新型材料使用。该文通过分离式霍普金森压杆、二级轻气炮和激光驱动飞片等实验技术,系统研究了Zr Ti Al V合金的准静态和动态力学性能,冲击压缩性能和微小碎片高速撞击特性。研究发现,该合金具有较高的强度和较好的塑性,屈服强度随应变速率的提高而增加,变形过程中有塑性应变现象。通过热处理可以改善Zr Ti Al V合金的力学性能。高温退火后合金完全由β相组成,在准静态和动态条件下均具有较好的塑性;退火后再回火可在β相中析出细小的α相,从而提高合金的强度,但经回火处理后合金在较高应变速率下塑性较差。经9Me V质子辐照后,Zr Ti Al V合金的动态压缩强度随质子累积注量的增加而下降,经累积注量1×1013/cm2质子辐照后,合金的动态压缩强度随应变速率的增加而减小,而原始锻造态的合金动态压缩强度随应变速率的增加而增加,合金的塑性较差,且辐照前后的变化不大。通过冲击压缩实验,得到了Zr Ti Al V合金的冲击波速度和波后粒子速度的关系,获得了该合金的Grüneisen参数和P-V-T物态方程。获得了微小碎片对Zr Ti Al V合金单次和累积撞击损伤规律,分析了损伤机理。

制备方法对聚氨酯材料性能的影响

采用聚酯多元醇(PEA)和聚醚多元醇(PTMG)为混合软链段,考察了相同原料组成而不同制备方法对聚氨酯材料力学性能及动态行为的影响。方法一:将PEA和PTMG混合后制成预聚体,用扩链剂(MOCA)扩链后合成聚氨酯;方法二:将PEA和PTMG分别制成备预聚体,按照一定比例取出2种预聚体,再按各自的扩链系数加入MOCA,反应数分钟后将两者混合制备PEA/PTMG混合软链段聚氨酯。动态力学分析表明,不同制备方法对材料的耗能模量及玻璃化转变温度有较大影响,也证实了按照方法二制备的聚氨酯具有多微区结构。论文的研究模式对制备多种不同微区共存的聚氨酯是有益的。

某星载天线的抗力学环境设计与动态性能分析

星载电子产品在其全生命周期中面临复杂、恶劣的力学环境,其动静态性能是影响产品电气功能、性能和可靠性的重要参数。以某星载天线为研究对象,在简要介绍其结构形式、组成的基础上,针对其抗力学环境设计原则、要求进行了分析,提出了抗力学环境设计的相关措施,并结合有限元分析技术,在典型工况下开展了动态性能的仿真计算,重点关注结构的基频和安全裕度。结果表明,该星载天线抗力学环境设计合理、有效。

丁苯橡胶/硅烷偶联剂改性勃姆石复合材料的制备与性能

采用直接共混法制备了丁苯橡胶(SBR)/勃姆石(BM)复合材料,研究了BM用量和硅烷偶联剂双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(Si 69)的表面改性对复合材料力学性能、微观形貌、硫化特性、动态力学性能的影响。结果表明,BM能够有效提高SBR硫化胶的力学性能,而Si 69处理可以进一步改善复合材料的力学性能以及BM与SBR的界面结合;低BM用量下,SBR/BM复合材料和SBR/Si 69改性BM复合材料的焦烧时间和正硫化时间均随BM用量的增加而缩短;与白炭黑增强的SBR复合材料相比,同样填料量的SBR/BM复合材料在低温区(-20～0℃)的力学损耗更高,而SBR/Si 69改性BM复合材料在高温区(50～70℃)的力学损耗更低。