智能材料的结构和性能综述

本文综述了智能材料结构及系统的相关问题。阐述了智能材料的基本概念、分类方法和基本功能;描述了智能材料的生物拟态学特征、功能特征和智能特征。智能材料的研究内容十分丰富,涉及许多前沿学科和高新技术,应用领域十分广阔。智能材料结构系统的研究应用必将把人类社会文明推向一个新的高度。

TiN,AlN/Al_2O_3复合陶瓷材料的研究

综述了TiN/Al2O3,AlN/Al2O3以及(TiN,AlN)/Al2O3复合材料的研究现状。并指出颗粒增韧是复相陶瓷材料增韧最简单的方式之一,其中纳米复合、纳微米复合、多相复合是实现颗粒增韧的有效途径。在复相陶瓷的制备中,原位反应烧结是很有希望的技术,可以直接在基体中生成弥散分布的超细第二相颗粒,而使复合材料的性能大幅度提高。

高强、低致密度Ni_3Al/HAP生物陶瓷复合材料的制备与性能研究

本文主要对N i3A l/HAP生物陶瓷复合材料的制备及性能进行了初步研究。采用XRD分析了复合材料的相组成,通过组织学观察考察了复合生物陶瓷的生物相容性。研究结果表明:复合材料具有较好的力学性能和生物相容性。

Ti_3Al含量对TiC/(Ti_3Al+ZrO_2)陶瓷复合材料晶粒生长及性能的影响

采用机械合金化和热压烧结制备了TiC/(Ti3A l+ZrO2)复合材料。研究了1550℃烧结温度下,不同Ti3A l含量(10、15、20、25%质量分数)对复合材料烧结及力学性能的影响。结果表明:随着Ti3A l含量的增加,烧结体致密化程度提高,抗弯强度和硬度相应提高,但当Ti3A l超过一定量时,强度、硬度又有所降低。

智能材料的应用综述

未来社会发展的趋势是智能化 ,智能化的首要问题是大力发展智能材料 ,智能材料的研究是材料科学研究的重要方向 .智能材料的本质特征是材料具有仿生功能 ,即材料能根据感受到的信息而自动判断、控制和调整以适应外界条件变化 .诱人的智能时代正向我们走来 ,为了迎接智能时代和促进社会生活智能化进程 ,材料工作者必须加倍努力 .本文介绍了智能材料与系统 (结构 )的基本概念 ,较全面地概述了智能材料在航空航天、科学技术、国防军事、生物医药、建筑建设、日常生活等各方面的应用 。

(SiC,TiB_2)/B_4C复合材料的烧结机理

研究了在热压条件下制备(SiC,TiB2)/B4C复合材料的烧结机理。认为烧结助剂的加入使本体系成为液相烧结,同时粉料的微细颗粒对复合材料的烧结致密也有重要贡献。分析和测量了制取的复合材料的相组成、显微结构和力学性能。结果表明,采用B4C与Si3N4和少量SiC、TiC为原料,Al2O3+Y2O3为烧结助剂,在烧结温度1800～1880℃,压力30MPa的热压条件下烧结反应生成了SiC、TiB2和少量的BN,制取了(SiC,TiB2)/B4C复合材料。所形成的晶体显微结构为层片状。制得的试样的硬度、抗弯强度和断裂韧性分别可达HRA88.6、540MPa和5.6MPa·m1/2。

羟基磷灰石复合材料的研究现状与发展趋势

主要从制备工艺、力学性能,生物相容性和临床应用几个方面介绍了羟基磷灰石复合材料的研究现状。另外结合国内外生物材料的研究现状,综述了HAP生物材料在实际应用中存在的主要问题,并提出了相应的设想和发展趋势。

新型石墨基复合材料导电性能与力学性能影响因素的机理分析

以石墨与酚醛树脂粉料为原料通过低温热模压成形工艺制备新型石墨基复合材料。首先进行单因素试验分析了酚醛树脂含量、固化时间对复合材料导电性能与力学性能的影响机理;然后利用均匀试验方法进行多因素试验分析了酚醛树脂含量、固化温度、固化压力对复合材料导电性能与力学性能的综合影响。

高性能酚醛树脂/石墨双极板导电复合材料的制备

以酚醛树脂与石墨粉料为原料,通过热模压成形得到一种质子交换膜燃料电池双极板材料。研究了酚醛树脂含量、石墨粒径和固化温度对复合材料导电性能与弯曲强度的影响。结果表明:随酚醛树脂含量的增加,导电性能降低,强度升高;随石墨粒径的增大,复合材料的导电性能和弯曲强度呈现先增大后减小的趋势;随固化温度的增加,导电性能出现明显波动,而弯曲强度呈先增大后减小的趋势;酚醛树脂质量分数为15%,石墨颗粒粒径为105μm,固化温度为240℃时,导电复合材料的电导率和弯曲强度可达142 S/cm,61.6 MPa。

TiN、AlN弥散相强韧化Al_2O_3基复合材料的工艺研究

在N2 保护下 ,采用反应烧结制得TiN、AlN弥散相强韧化Al2 O3基复合材料。用SEM和X射线衍射法分析了试样的成分分布和显微结构 ,发现用该技术制备的复合陶瓷材料中 ,含有纳微米混合分布的AlN晶粒。通过测试试样的密度和各项力学性能 ,可以看出TiN、AlN弥散相强韧化Al2 O3基复合材料有较为明显的效果。本文重点分析了制备工艺和成分配比对复合材料性能的影响。

碳纤维增强酚醛树脂/石墨复合材料双极板的性能

研究了碳纤维表面处理方法及其含量对碳纤维增强酚醛树脂／石墨复合材料导电性能与力学性能的影响。结果表明：空气氧化处理碳纤维表面形成微孔和刻蚀沟槽,容易形成应力集中,复合材料的强度不高；空气加液相氧化处理填充了碳纤维表面的微裂纹,对复合材料有一定的补强作用；液相氧化处理有利于提高碳纤维表面活性以及碳纤维的均匀分散性,使材料表现出较好的力学性能与导电性能；随碳纤维含量增多,材料电导率变小,材料强度开始增大,达到最大值后材料强度下降。对碳纤维进行液相氧化处理,碳纤维含量在3％～4％时复合材料的力学性能与导电性能最好。

等径角挤压Al-4.25%Cu多晶材料的裂纹产生与扩展

本文使用内角为90°、外角为30°的模具对2A12铝合金进行了等径角挤压实验,并采用H itach iS-800透射电镜(TEM)研究了材料内部裂纹的产生和扩展。结果表明:挤压两次后的试样内部没有产生微裂纹,挤压三次后的试样中观察到了微裂纹的出现,而位错塞积是裂纹产生和扩展的主要因素。所以,2A12铝合金等径角挤压过程中,应该在两次挤压后进行退火处理,保证后续挤压的顺利进行。

膨润土-高吸水性复合材料复合机理的初探

采用水溶液共聚法制备了膨润土-高吸水性复合材料。通过IR,DSC,TG和生物光学显微镜等测试方法对高吸水性复合材料进行了初步表征,并根据测试分析的结果初步探讨了其复合机理:复合材料是由丙烯酰胺和丙烯酸在引发剂过硫酸铵、交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺共同作用下共聚合成,膨润土微粒粘附在高分子网络结构的极性官能团上。

碳纤维增强酚醛树脂/石墨复合材料双极板的低温热模压试验研究

介绍了国外制备树脂/石墨复合材料双极板的研究结果。研究了低温热模压成型工艺制备酚醛树脂/石墨复合材料双极板,结果表明:酚醛树脂含量为15wt%时,复合材料的导电性能满足双极板的要求,但力学性能偏低。提出了碳纤维增强的解决方案,研究了碳纤维表面处理方法以及碳纤维含量对复合材料导电性能与力学性能的影响。得到对碳纤维进行液相氧化处理,碳纤维含量3wt%是综合性能较好的一种试验方案。采用低温热模压工艺制备低成本酚醛树脂/石墨复合材料双极板,双极板材料的性能突破必将促进燃料电池的商业化发展。

酚醛树脂含量对R/C复合材料性能的影响

以石墨与酚醛树脂粉料为原料,通过热模压成形得到一种R/C复合材料。研究了质量分数为20%～30%酚醛树脂对复合材料导电、力学以及阻气性能的影响;并利用SEM分析了不同酚醛树脂含量复合材料的断口和表面形貌。结果表明,随酚醛树脂含量的增加,能够使复合材料的抗弯强度、冲击强度和电阻率明显提高,而密度先上升后下降。试验中,当酚醛树脂质量分数为22.5%时,R/C复合材料的阻气性最好,此时抗弯强度、冲击强度、电阻率和密度分别为45.5MPa,8.9J/cm2,169.3×10-6Ω·m和1.93g/cm3,其值达到或超过国内外同类研究水平。

环氧树脂/石墨双极板复合材料的性能分析

以固态环氧树脂(EP)粉与石墨(G)粉混合物为原料,通过低温热压烧结制得一种双极板材料。研究了EP/G复合材料的弯曲强度和电导率随环氧树脂含量、模压温度和保温时间的影响变化。结果表明:随着环氧树脂含量的增加,EP/G复合材料的弯曲强度呈先上升后下降趋势,在EP含量为10%(质量分数)时达到最大,而电导率呈下降趋势;随模压温度的升高,EP/G复合材料的弯曲强度逐渐变大,电导率则先增长后降低;随着保温时间的延长,EP/G复合材料的弯曲强度和电导率都呈现先增长后降低的变化趋势;环氧树脂含量为10%质量分数,模压温度为275℃,保温时间为100min时,所得复合材料弯曲强度为53.11MPa,电导率达到209.25S/cm。

2A12铝块体超细晶材料的ECAP制备

本文采用自行制造的内角为90°、外角为30°模具对工业用2A12铝合金材料进行了ECAP实验,并采用H itach iS-800透射电镜(TEM)观察和分析了挤压前后材料的微观结构。结果表明:在室温下采用90°模具、加工路径Bc,以5mm/s速度,挤压八次后,成功制备了晶粒尺寸约为200nm、具有大角度晶界的2A12铝块体超细晶材料。

Fe_3Al/HAP生物陶瓷的制备及力学性能

本文采用化学沉淀法制备了羟基磷灰石(HAP)纳米粉体,利用铁粉和铝粉经过高能机械球磨和热处理工艺制备了金属间化合物Fe3Al粉体;将制备的HAP粉体为基体按质量百分含量加入4%的Fe3Al粉体,经过球磨分散得到复合粉体,然后经过冷压成型和160MPa冷等静压成型及1200℃真空无压烧结,得到羟基磷灰石与金属间化合物Fe3Al的生物复合材料。通过XRD、SEM等测试方法揭示了材料的相组成及微观结构,研究结果表明:采用化学沉淀法制备的羟基磷灰石粉体粒径在100纳米以内,结晶度高、粒度均匀,纯度高;Fe3Al质量含量为4%的Fe3Al/HAP生物复合材料HAP的基本晶体结构没有因为Fe3Al的加入而发生变化,其抗弯强度为89.6MPa,较纯羟基磷灰石陶瓷有了较大的提高,证明Fe3Al增强HAP是有效的。

Ti-Al/TiC+Al_2O_3复合材料的制备与性能

用机械合金化和热压烧结制备了Ti Al/TiC+Al2O3复合材料。研究了不同烧结温度(1550、1650℃)和热处理温度(700、900℃)对烧结体的力学性能和显微组织的影响。结果表明:烧结体具有良好的力学性能,硬度达到92HRA,抗弯强度可大于600MPa,而断裂韧度最高可达8 021MPa·m1/2。

聚苯硫醚/石墨基双极板复合材料性能的研究

以聚苯硫醚树脂和人造石墨为原料一次模压成型制备双极板复合材料。研究了模压成型过程中加压时机、冷却方式及人造石墨原料对复合材料电导率和弯曲强度的影响。结果表明,制备聚苯硫醚/石墨基双极板材料宜选用石墨化程度较高且结构密实的石墨粉料;采用保温后加压及空气中冷却方式制备的复合材料的综合性能较优。