纳米Ni对Ti/Al2O3复合材料力学性能的影响

在烧结温度为1400℃、升温速率为20℃/min、保温时间为60 min的工艺条件下,采用真空热压烧结技术制备Ti/Al2O3金属陶瓷复合材料。研究掺加纳米Ni对材料力学性能的影响及强韧化机理。结果表明,纳米Ni的添加可以有效抑制Ti-Al2O3之间的界面反应,提高材料的力学性能,改善材料的物相组分;当掺入Ni的体积分数为3%时,材料的致密度为98.91%,弯曲强度为384.27 MPa、断裂韧性为8.02 MPa·m1/2、显微硬度为16.16 GPa。     

纳米Ni对Ti/Al_2O_3复合材料力学性能的影响

在烧结温度为1400℃、升温速率为20℃/min、保温时间为60 min的工艺条件下,采用真空热压烧结技术制备Ti/Al2O3金属陶瓷复合材料。研究掺加纳米Ni对材料力学性能的影响及强韧化机理。结果表明,纳米Ni的添加可以有效抑制Ti-Al2O3之间的界面反应,提高材料的力学性能,改善材料的物相组分;当掺入Ni的体积分数为3%时,材料的致密度为98.91%,弯曲强度为384.27 MPa、断裂韧性为8.02 MPa·m1/2、显微硬度为16.16 GPa。     

膨胀剂和玄武岩纤维对含氯盐混凝土压拉性能的影响

研究了不同掺量的膨胀剂和玄武岩纤维对含氯盐混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度的影响。结果表明:当膨胀剂掺量和玄武岩纤维掺量相同时,含氯盐混凝土压拉强度随氯盐掺量的增加而增加;当氯盐掺量和玄武岩纤维掺量相同时,含氯盐混凝土压拉强度随膨胀剂掺量的增加而降低。与素混凝土相比,当氯盐掺量、玄武岩纤维掺量和膨胀剂掺量分别为4 kg/m~3、3 kg/m~3和8%时,含氯盐混凝土抗压强度和抗压强度增长率的最大值分别为48.3 MPa和26.4%;劈裂抗拉强度和劈裂抗拉强度增长率的最大值分别为3.63 MPa和23.5%。结果同时表明:在含氯盐混凝土中掺入玄武岩纤维对劈裂抗拉强度比对抗压强度的改善更显著。     

不同纤维沥青混合料性能研究

选用玄武岩纤维、木质素纤维以及聚酯纤维对AC-13C、SMA-13沥青混合料展开研究.通过对三种纤维沥青混合料相关性能研究,确定路用性能改善效果最优的纤维及纤维的最佳掺量;通过对不同纤维AC-13C、SMA-13混合料进行矿料级配设计及马歇尔试验,确定不同纤维掺量时混合料的最佳油石比及最佳纤维掺量;通过对不同纤维在最佳掺量时AC-13C、SMA-13混合料进行高温抗车辙、低温抗开裂以及抗水毁等路用性能试验得出,AC-13C沥青混合料玄武岩纤维、木质素纤维、聚酯纤维最佳掺量分别为0.4%、0.4%、0.3%,SMA-13沥青混合料玄武岩纤维、木质素纤维、聚酯纤维最佳掺量分别为0.5%、0.4%、0.4%,三种纤维在最佳掺量时均能改善AC-13C、SMA-13沥青混合料的路用性能,其中玄武岩纤维改善效果最优.     

微量Yb对Al-Zn-Mg-Cu-Zr超高强铝合金的强韧化作用

通过拉伸性能和断裂韧性测试、扫描电镜断口分析、金相和透射电镜观察,研究添加微量Yb对Al-Zn-Mg-Cu-Zr超高强铝合金(7A60合金)的显微组织和力学性能的影响;根据合金的显微组织特征,分析添加微量Yb对合金强韧化的作用机理.研究结果表明:在7A60合金中添加0.3%Yb后,形成的含Yb共格弥散相,基体保持形变回复组织,基体晶内未形成明显的亚晶组织,抑制了基体再结晶;与7A60合金相比,添加0.3%Yb的合金拉伸断裂时沿晶界和亚晶界分布的二次裂纹明显减少,沿晶界断裂抗力提高;抗拉强度%从710 MPa提高至747 MPa,屈服强度σ0.2从684 MPa提高至726 MPa,断裂韧性KIC从21.6 MN/m3/2提高至29.3 MN/m3/2.     

单组分电炉镍渣基地聚物修补材料制备与性能调控

冶炼镍铁每年生产大量的电炉镍渣,目前对其综合利用率很低,大面积的露天堆放造成的严重环境污染问题日渐突出。电炉镍渣含有大量的玻璃相SiO2和MgO,有一定的火山灰活性,为寻求高效绿色的电炉镍渣利用方式,本文以电炉镍渣为原料,制备单组分地聚物砂浆旨将其应用于修补材料领域。然而,前期工作发现纯电炉镍渣基制备的地聚物修补性能并不理想。本研究基于正交实验和极差分析,通过掺入矿物掺合料,改变碱模数和碱当量等关键影响因素对镍渣基地聚物各项修补性能进行调控,获取满足地聚物修补性能的最优配合比以及各关键影响因素对修补性能的影响主次。结果表明：最优配比是矿渣掺量为30%,粉煤灰掺量为30%,碱模数为1.2,碱当量为0.107mol/100g,其28d的抗压及抗折强度分别为90.29MPa、9.23MPa,粘结强度为6.6MPa,干燥收缩率为560×10^-6,满足修补砂浆规范要求。矿渣掺量对其性能调控影响最为显著。该成果可为单组分镍渣基地聚物制备修补材料的工程应用提供理论依据。     

Nb对Ti/A12O3复合材料力学性能的影响

研究了热压烧结条件下Nb元素对Ti/[ψ(Al2O3)=80%]复合材料相对密度、抗弯强度、断裂韧性及维氏硬度等力学性能的影响,分析了其影响机理.结果表明,在Ti/[ψ(Al2O3)=80%]的Al2O3复合材料中掺入Nb元素,材料的微观组织形貌得以细化,性能有了较大提高.随Nb掺量的增加,材料的相对密度、维氏硬度与抗弯强度先增大后减小,当掺量为ψ=1.5%时,其相对密度、抗弯强度、维氏硬度达到最高,分别为98.13%、501.06MPa和20.31 GPa,断裂韧性随Nb掺量的增加而增大,当掺量为ψ=2%时,其断裂韧性为5.24MPa·m1/2.     

Ni对MF/Al_2O_3复合材料力学性能的影响

在不同烧结温度下,研究不同掺量Ni对莫来石纤维(MF)/Al2O3复合材料力学性能的影响规律,借助SEM和EDS等测试手段,分析Ni的掺入使MF/Al2O3复合材料力学性能改善的机理。结果表明,当Ni质量分数=12.5%,烧结温度为1 450℃时,Ni-MF/Al2O3复合材料抗弯强度为870.769 MPa,断裂韧性为9.51 MPa.m1/2,韦氏硬度达到11.59 GPa,相对密度为92.5%;Ni和莫来石纤维对复合材料的复合增韧效果,主要表现为金属塑性变形穿晶断裂和细化晶粒,纤维拔出、脱黏,烧结温度高时Al2O3晶粒细小,显微结构更为致密。     

Nb对Ti/Al_2O_3复合材料力学性能的影响

研究了热压烧结条件下Nb元素对Ti/ [φ(Al2 O3 ) =80 % ]复合材料相对密度、抗弯强度、断裂韧性及维氏硬度等力学性能的影响 ,分析了其影响机理。结果表明 ,在Ti/ [φ(Al2 O3 ) =80 % ]的Al2 O3 复合材料中掺入Nb元素 ,材料的微观组织形貌得以细化 ,性能有了较大提高。随Nb掺量的增加 ,材料的相对密度、维氏硬度与抗弯强度先增大后减小 ,当掺量为 φ =1.5 %时 ,其相对密度、抗弯强度、维氏硬度达到最高 ,分别为 98.13%、5 0 1.0 6MPa和 2 0 .31GPa ,断裂韧性随Nb掺量的增加而增大 ,当掺量为 φ =2 %时 ,其断裂韧性为5 .2 4MPa·m1/ 2 。     

基于感应加热的钢丝绒纤维沥青混合料除冰性能评价

为有效解决冬季冰雪覆盖对沥青路面行车安全的困扰，采用电磁感应加热的方式，研究了钢丝绒纤维长度、掺量对沥青混合料除冰效果与路用性能的影响，并探讨了钢丝绒纤维沥青混合料电磁感应加热除冰机理。结果表明：钢丝绒纤维沥青混合料电磁感应加热除冰效果显著，钢丝绒纤维长度、掺量与感应加热平均融冰速率呈正相关趋势；掺量6%的5mm钢丝绒纤维沥青混合料平均融冰速率最快，达0.47℃·s-1；掺入钢丝绒纤维后，沥青混合料高温稳定性与低温抗裂性均得到改善；4%掺量的5mm钢丝绒纤维沥青混合料路用性能达到最佳；综合考虑，推荐掺入4%的5mm钢丝绒纤维为沥青混合料电磁感应加热除冰最佳方案。     

玄武岩纤维掺砂水泥土压拉强度的试验分析

为研究玄武岩纤维和砂对水泥土强度的影响,进行不同配比玄武岩纤维掺砂水泥土的无侧限抗压强度试验和劈裂抗拉强度试验,探讨了玄武岩纤维掺量和掺砂量对水泥土强度及破坏形态的影响和作用机制。研究结果表明:玄武岩纤维掺量0.5%、1.0%、1.5%,掺砂量10%的水泥土无侧限抗压强度分别为3.58、3.40、3.31 MPa,较素水泥土分别提高了26.1%、19.7%、16.5%;水泥土的抗拉强度随玄武岩纤维掺量的增加呈先增大后减小的趋势,在玄武岩纤维掺量为1.5%时达到最大值;玄武岩纤维掺量1.5%、掺砂量为10%和15%的水泥土抗拉强度分别为0.52 MPa和0.60 MPa,较素水泥土分别提高了44.4%和66.7%;玄武岩纤维的掺入使水泥土在破坏时保持较好的整体性,表现出一定的塑性特征;玄武岩纤维和砂在各自工作的同时,在一定程度上相互协作,共同促进水泥土压拉强度的提高。     

聚乙烯纤维增强磷石膏试件力学性能试验研究

本试验在磷石膏基体中掺入长度为3 mm的聚乙烯纤维,根据7组不同聚乙烯纤维掺量的磷石膏配合比,制作了42个100 mm×100 mm×100 mm立方体试件,对试件进行压缩试验。试验结果表明:聚乙烯增强磷石膏复合材料的破坏形态主要为劈裂破坏、X形破坏和局部破坏三种;聚乙烯纤维的掺入,可有效控制裂缝的扩展,可提高材料的强度和延性,防止脆性破坏。复合材料的抗压强度随着纤维掺量的增加,先增大,后减小;当纤维掺量在1.5%左右时,获得最大强度(约5.10 MPa),相比于未掺纤维磷石膏强度(约3.51 MPa),抗压强度提高了45.3%。通过分析应力-应变曲线,并结合东华应变测试系统,得到纤维掺量为0%和1.5%时试件的弹性模量,分别为1739.01 MPa和2700.07 MPa,可为实际工程提供参考。     

聚丙烯纤维增强磷石膏复合材料力学性能研究

利用纤维增强原理对工业废弃磷石膏进行改性,提高其材料力学性能,促进废弃磷石膏的资源化利用。通过在磷石膏基体中掺入长度为3 mm和6 mm的聚丙烯纤维,共制作了78个立方体试件进行压缩试验,研究纤维掺量对磷石膏复合材料力学性能的影响。研究结果表明:聚丙烯纤维可提高磷石膏的延性,复合材料的抗压强度和弹性模量先随纤维掺量的增大而增大,超过一定值后,将随纤维掺量的增加而减小。对于3 mm长的聚丙烯纤维,掺量为2.5%时,其抗压强度达到最大值4.64 MPa,比未掺加纤维的抗压强度3.70 MPa增加25%,弹性模量达到最大值3498 MPa,比未掺纤维的弹性模量2078 MPa增加了68%;对于6 mm长的聚丙烯纤维,掺量为1.5%时,其抗压强度达到最大值4.51 MPa,比未掺加纤维的抗压强度3.70 MPa增加22%,弹性模量达到最大值3413 MPa,比未掺纤维的弹性模量2078 MPa增加了64%。     

低品质粉煤灰抹灰砂浆的强度特性

为探索低品质粉煤灰对抹灰砂浆强度的影响规律,以水胶比、粉煤灰取代率、超掺率和木质素纤维掺量为因素,设计正交试验方案L16(45),研究了低品质粉煤灰抹灰砂浆的强度特性。应用正交试验理论分析了各因素的作用规律及其显著性,最小二乘法建立了抹灰砂浆力学强度的多元非线性回归模型,提出了M15抹灰砂浆的最优组合为水胶比0.60,粉煤灰取代率40%、超掺率15%,木质素纤维掺量0.2%。低品质粉煤灰等量取代水泥,对砂浆的拉伸粘结强度和抗压强度负效应显著,但对劈裂抗拉强度的负效应很小;超掺有显著的增强效应,对于抗拉强度和抗压强度,适当超掺的正效应可以补偿甚至超过取代引起的损失;木质素纤维掺量增加0.3%,砂浆的粘结强度和抗拉强度分别增大0.15 MPa和0.24 MPa,增强效应明显;建立的回归模型显著性高,相关性好。研究结果对有效利用低品质粉煤灰,改善抹灰砂浆性能具有重要的现实意义。     

影响聚合物砂浆抗裂性的因素分析

在保证砂浆拉伸粘结强度大于0.10MPa的前提下,通过正交试验方法研究聚丙烯纤维、木质纤维和可再分散性乳胶粉3因素、3种水平掺量对聚合物砂浆柔韧性的影响,并分析纤维和聚合物对砂浆的抗裂机理.结果表明,聚丙烯纤维和胶粉保持不变,木质纤维掺量0.35%时压折比降低13.36%;其他因素不变,聚丙烯纤维掺量0.6%时压折比降低15.20%;同理,胶粉掺量3%时压折比降低了27.52%;当取木质纤维、聚丙烯纤维及胶粉的掺量分别为0.35%、0.6%和3%时,压折比则降低52.94%,此时抗折强度达到最高点5.26 MPa,砂浆的柔韧性最佳,抗裂性得到显著加强.     

玻璃纤维增强磷石膏复合材料力学性能研究

利用纤维增强原理对工业废弃磷石膏进行改性,提高其材料力学性能,以促进工业废弃磷石膏的综合利用。通过在石膏基体中加入直径为10μm、长度为12 mm的玻璃纤维制备石膏复合材料试件,测试不同纤维掺量的复合材料抗压强度,研究纤维掺量对石膏复合材料的力学性能的影响;通过电子显微镜(SEM)对破坏断面进行观察,从微观结构上揭示纤维增强的机理。试验结果表明:玻璃纤维的掺量和分布对复合材料的抗压强度有较大影响。随着玻璃纤维掺量的增大,复合材料的抗压强度逐渐增大,但纤维掺量超过一定值后,复合材料抗压强度将随纤维掺量的增大而减小。纤维的掺量为1.5%时,磷石膏复合材料抗压强度最高,达到8.9 MPa,比未掺加玻璃纤维的石膏强度(6 MPa)提高约48%。     

聚羧酸系减水剂对铝酸三钙-石膏体系早期水化的作用机制

探究聚羧酸系减水剂（PCE）对铝酸三钙（C3A）_石膏体系早期水化的作用机制，对 PCE 的研发与应用具有重要的指导意义。本文通过水化进程、溶解速率、物相演变和溶液离子浓度进行表征，分析 PCE 对 C3A_石膏体系早期水化的影响机理。结果表明：石膏的掺入改变了 C3A 的水化历程，随着掺量的增加，二次水化放热峰出现时间延缓，峰值逐渐降低；PCE的掺入抑制了 C3A 颗粒的溶解，阻碍了 AFt 晶体在 C3A 颗粒表面的成核生长，并使石膏处于一个较低的溶解平衡状态；PCE在颗粒表面的吸附改变了 SO42-、Ca2+等的空间分布，使得孔溶液与颗粒表面离子浓度并不一致，促使了各种离子在颗粒表面的聚集，增加了离子之间碰撞、沉淀，有利于形成 AFm 物相。     

PP纤维自密实混凝土早期强度特性与断裂性能

为了研究聚丙烯(PP)纤维体积掺量和长细比对PP纤维自密实混凝土(PFRSCC)早期强度特性与断裂性能的影响,在自密实混凝土中掺入一定长度(6,12,19)mm和体积掺量(0.05％,0.10％,0.15％,0.20％)的PP单丝纤维配制PFRSCC,采用塌落扩展度试验、U型仪试验及平板约束试验确定PP纤维的体积掺量和长细比范围,在此基础上研究了PFRSCC早期强度和断裂韧性随纤维体积掺量及养护龄期的变化规律,并从材料的组成结构和断裂力学的角度分析了早期强度和抗裂性能的改善机理.结果表明:随着PP纤维体积掺量的增加,自密实混凝土的工作性逐步劣化,混凝土强度和抗裂性能先提高后降低;在不改变原有自密实混凝土配合比情况下,PP纤维长度宜控制在12～19 mm,最佳体积掺量为0.10％;适当提高胶凝材料和高效减少剂的用量是改善PFRSCC工作性的有效途径,纤维体积掺量可以提高到0.15％;与普通自密实混凝土相比,最优配合比下的PFRSCC早期强度和断裂韧性增长较快,28 d抗压强度、劈裂强度和弯拉强度分别提高9％,24％和21％,断裂韧性提高37.6％,限裂效能系数达到89.8％.     

纤维掺量对微生物固化海洋砂土力学性能的影响

利用微生物能够固化海洋砂土，但在其固化强度和均匀性方面还有些许不足。为此本文提出纤维加筋与微生物诱导碳酸钙沉淀技术(MICP)相结合并添加活性炭的方法，制备了纤维掺量分别为0%、0.1%、0.2%、0.3%和0.4%的海砂土试样，经MICP固化后进行围压为100 kPa的三轴压缩试验以及添加活性炭(AC)和未添加活性炭(NAC)的三轴压缩对比试验。试验结果显示：围压为100 kPa时，AC试样及NAC试样的最优纤维掺量皆为0.2%;当纤维掺量为0%、0.1%和0.2%时，添加活性炭会提高试样的强度，而当纤维掺量为0.3%和0.4%时，活性炭的添加对试样强度影响不大；试样的初始弹性模量E₀和割线模量E₅₀均随纤维掺量的增大呈现先增大后减小的趋势，且在纤维掺量为0.2%时有最大值，当纤维掺量较小(为0%、0.1%和0.2%)时，添加活性炭可以提高试样的初始弹性模量E₀和割线模量E₅₀,而当纤维掺量较大(0.3%和0.4%)时，添加活性炭对试样的初始弹性模量E₀和割线模量E_...     

聚丙烯纤维水泥稳定碎石断裂能试验研究

为了研究聚丙烯纤维对水泥稳定碎石断裂韧性的影响，通过对84个尺寸为100 mm × 100 mm × 515 mm的聚丙烯纤维水泥稳定碎石和普通水泥稳定碎石三点弯曲试件断裂试验，测得了试件的断裂能(GF)、裂缝嘴张开位移(CMOD)和裂缝尖端张开位移(CTOD)，并探讨了试验龄期、聚丙烯纤维体积掺量以及水泥掺量对聚丙烯纤维水泥稳定碎石断裂能的影响，对聚丙烯纤维水泥稳定碎石的经济性和施工和易性进行了简要分析，给出了聚丙烯纤维体积掺量合适的建议范围为0.6‰ ～ 0.8‰。试验结果表明：聚丙烯纤维的掺入可以明显提高水泥稳定碎石的断裂能、极限裂缝嘴张开位移(CMODmax)和极限裂缝尖端张开位移(CTODmax)；随着试验龄期的增长，无论聚丙烯纤维掺入与否，水泥稳定碎石断裂能均呈增大趋势，但聚丙烯纤维水泥稳定碎石断裂能增大的速率较大；随着纤维体积掺量的增加，水泥稳定碎石断裂能、CMODmax和CTODmax逐渐增大，尤其是当纤维体积掺量大于0.6‰时，GF增大的效果更为明显；随水泥掺量的增加，聚丙烯纤维水泥稳定碎石试件的极限荷载逐渐增加，但断裂能却逐渐减小。