聚合物-无机纳米复合材料的制备

简介了聚合物 -无机纳米复合材料的 4种制备方法。展望了聚合物

聚苯胺/钛酸钡纳米复合粒子的制备与表征

采用原位复合法制备出聚苯胺/钛酸钡复合粒子,借助TEM、XRD、FT-IR、XPS、TG等分析手段研究了复合粒子的形貌、结构及其热性能.结果表明,复合粒子的粒径为1μm左右,BaTiO3以40nm左右的晶粒分散于聚苯胺基体之中,聚苯胺与钛酸钡之间存在化学键合作用,同时在一定程度上减少了纳米粒子的团聚.

计及层内和层间的L形层合板失效的数值研究

民用复合材料飞机中,L形层合板是最常见也是最关键的元件,研究其失效机制对飞机结构安全至关重要。层内基体裂纹扩展和层间分层失效是L形复合材料层合板最关键的两种失效机制,这两种失效机制可能同时发生并且存在耦合作用。本文提出两套数值分析模型,用于描述L形复合材料层合板的失效过程。模型Ⅰ在L形板的弧形区域层间布置零厚度内聚力单元用于模拟分层,同时在90°层内铺设径向零厚度内聚力单元用于模拟基体裂纹。模型Ⅱ采用XFEM方法模拟基体裂纹的萌生和扩展,采用内聚力行为方法模拟分层。通过与试验进行对比,验证了本文方法的可行性。同时,对两套模型在失效模式和关键载荷预测等方面的能力和优缺点进行评价。结果表明,两套模型都能描述基体裂纹和分层的扩展及二者的耦合作用。模拟分析所得到的失效模式与试验结果一致,同时预测的初始失效载荷和最大失效载荷也与试验结果吻合良好。

垫衬补偿对含翘曲间隙L型层合板力学性能的影响研究

复合材料结构整体化制造中极易产生由固化变形引起的局部翘曲,该翘曲会显著削弱螺栓装配下复合材料结构的承载能力。通过试验和数值分析开展了垫衬补偿对含翘曲间隙L型层合板极限载荷恢复效率以及失效行为的影响研究。通过微观CT表征了含翘曲间隙L型层合板在螺栓装配后的损伤分布特征,并测试了其极限承载能力;对比分析了垫衬补偿对螺栓装配后含翘曲间隙L型层合板损伤和极限承载能力的影响;并借助数值分析手段定量地研究垫衬补偿对含翘曲间隙L型层合板承载能力恢复的影响机制。结果表明:紧固强制消除翘曲间隙会在螺栓装配区域和拐角处出现一定程度的分层损伤,其中拐角区域的分层损伤可能是促使加载过程分层快速扩展,并导致极限承载能力大幅下降的主要原因;垫衬补偿技术极大的减小了装配损伤的出现,尤其是避免了拐角区域分层损伤的快速扩展,有效提高含翘曲间隙复合材料结构的极限承载能力。

钻孔分层损伤对复合材料层合孔板压缩力学行为的影响

钻孔分层损伤对复合材料层合孔板的承载能力和失效模式有着显著的影响。通过实验和仿真相结合的方式,开展单一预制分层缺陷下、双分层缺陷同侧耦合及双分层缺陷异侧耦合作用下复合材料层合孔板的压缩承载能力及失效模式的研究。通过预埋聚四氟乙烯薄膜,制备了含单一圆形预制分层缺陷的碳纤维增强树脂复合材料开孔板试件,采用浸没式超声C扫和数字图像DIC技术分别对复合材料层合板损伤和法向变形进行检测,研究含不同尺寸预制分层开孔层合板在压缩载荷下的分层扩展及失效变形特征,进而揭示分层缺陷大小对其承载能力的影响机制。构建基于内聚力单元方法的含孔复合材料层合板数值模型,对比实验修正模型,探索了单一预制分层缺陷下碳纤维增强树脂复合材料开孔板的损伤扩展机制,并在此模型基础上开展双分层缺陷耦合作用下复合材料开孔板在压缩载荷作用下的屈曲变形、分层扩展和承载能力的数值预测和分析。实验结果表明:含单一圆形预制分层缺陷的碳纤维增强环氧树脂复合材料开孔层合板试件呈现出初始受压、局部屈曲、整体屈曲后破坏的失效模式,预制分层缺陷对复合材料孔板压缩力学性能有显著影响,随着缺陷的增大压缩承载能力逐渐下降。双分层缺陷耦合作用数值分析表明:双分层缺陷进一步降低了复合材料孔板压缩承载能力,同侧非对称耦合分层缺陷结构的失效模式与单一缺陷结构基本一致,而异侧非对称耦合分层缺陷结构出现了双裂纹扩展,该裂纹扩展模式进一步削弱了孔板的压缩承载能力。

二硼化钛陶瓷在不同温度下的氧化行为(英文)

采用静态氧化法对不同温度下TiB2陶瓷的氧化行为进行研究,利用X射线衍射仪、扫描电镜、X射线光电子能谱仪对氧化前后的样品进行表征。结果表明:低温下TiB2陶瓷氧化动力学满足抛物线规律,并在表面形成液相B2O3,阻止氧化反应的进一步进行,冷却后B2O3以玻璃态覆盖在表面。高温下TiB2氧化反应在4 h前满足抛物线规律,表面形成一层TiO2多孔结构;氧化4 h后,随着氧扩散距离的延长,扩散阻力加大,从而使氧化速率降低,氧化反应不再满足抛物线规律。

电流变液的研究现状及应用前景

电流变液是具有高介电常数的固体微粒分散于低介电常数的绝缘液体中所形成的一类稳定悬浮液。作为近年来发展较快的一类智能材料,由于其具有在液体和固体之间进行快速可逆转变的特性,因此在机电一体化控制、汽车、通用机械等领域有着广泛的应用前景,并有可能在这些部门引起革命性的变化。详细评述了电流变液在作用机制、材料、应用等方面的研究现状,并提出了电流变液研究中尚待解决的问题。

TiB_2在球磨中的氧化行为(英文)

用行星球磨对TiB2原粉进行处理,并用X射线光电子能谱仪,X射线衍射仪,能量色散X射线荧光光谱仪等对TiB2在球磨过程中的氧化行为进行分析。结果表明:在室温下TiB2粉末存在表面氧化,而球磨加速TiB2粉末氧化,随着球磨时间的延长,TiB2粉末的氧化程度加大;酸洗及离心作用造成硼的流失,使B和Ti的摩尔比失调,最终形成TiO2和少量硼酸包覆TiB2结构;通过改变不同球磨工艺,发现湿磨加Ar保护工艺使TiB2被氧化程度明显降低。

莫来石单相胶前驱体结晶动力学

用非等温热分析法研究了莫来石单相胶前驱体的结晶动力学,采用XRD、TEM和27 Al-NMR分析了前驱体向莫来石转化的微观结构变化。结果表明,前驱体在950℃开始形成莫来石晶体,结晶过程为以Avrami-Erofeev的随机形核和随后生长机制,动力学三因子:活化能Ea=1 086.34kJ/mol,指前因子A=9.33×1042s-1,机理函数的微分表达式f(α)=n(1-α)[-ln(1-α)],其中n=3.37。结晶动力学为非均匀形核过程,形核速率I随时间t而下降;980℃左右主要以形核控制为主,1 000℃左右则以核生长控制为主,晶粒的长大为扩散控制长大机制。

预处理工艺对硬质合金与金刚石膜间粘结力的影响

在两种经不同预处理的硬质合金YG8基底上 ,采用微波等离子体化学气相沉积法 ,在微波功率 2kW ,压强4 .0kPa和 6 .5kPa ,CH4 和H2 流量分别为 1.6cm/s和 10 0 .0cm/s的条件下生长金刚石薄膜。利用X射线衍射检测了金刚石薄膜是否存在 ,用拉曼光谱分析了薄膜的质量 ,用金相显微镜观察了薄膜的洛氏硬度压痕 ,标定并比较了不同预处理工艺膜与基底的结合力。实验结果表明 ,不同的预处理方法对于粘结力的影响不大 ,最主要的因素是钴含量的多少。

微波等离子CVD法在石英玻璃上生长金刚石薄膜

在真空条件下采用氢气刻蚀二氧化硅形成硅膜 ,用微波等离子化学气相沉积法在玻璃上生长金刚石薄膜 ,并用X射线衍射、Raman光谱和光电子能谱对石英玻璃上的金刚石薄膜进行分析 ,指出其形成中间层SiO2 /Si/SiC/C(金刚石 )是在石英玻璃上生长金刚石薄膜的关键。

微波等离子CVD法在石英玻璃上生长金刚石薄膜

用X射线衍射、Raman谱和光电子能谱对石英玻璃上的金刚石薄膜进行分析 。

考虑界面应变传递机制的内埋FBGs环氧树脂固化过程模拟

采用实验与数值分析相结合的手段对光纤布拉格光栅传感器(Fiber Bragg grating sensor,FBGs)与基体间应变传递机制这一固化监测的基础问题进行了探索。首先,对树脂的固化动力学、热膨胀、化学收缩和玻璃化转变等物化变化进行了表征,然后,借助热电偶和FBGs开展了环氧树脂固化过程的温度和应变监测实验,最后,基于固化过程热-化-力多场耦合数值分析方法开展了固化过程模拟。通过对比纯树脂模型、界面采用绑定约束的含FBGs模型和界面采用内聚力行为的含FBSs模型分析结果,对界面传递机制进行了探讨。结果表明:固化前期界面处存在的剪滞效应和界面滑移行为导致FBGs监测应变相较树脂本体应变明显偏小,其中剪滞效应占主导作用。采用内聚力行为可以较好地描述固化过程界面应变传递机制,数值预测结果与实验值误差较小。