氧化物结合碳化硅复合材料的研究

通过对氧化物结合碳化硅复合材料中添加的氧化物种类和数量，以及烧结温度、试样尺寸的分析发现：氧化钙的加入有利于试样抗弯强度的提高；氧化硅的质量分数为0.5%时试样抗弯强度最高，达42.3MPa；最高烧结温度为1530℃时试样无晶粒长大现象，抗弯强度较高；试样的强度有明显的尺寸效应，尺寸越大，既试样的有效体积越大，则试样的断裂概率越大，抗弯强度越低。     

机械活化法制备PVC/木薯渣/石墨导电复合材料

以机械活化法制备PVC/石墨/木薯渣三相木塑导电复合材料,采用力学性能测试、电阻率测试及TGA和DSC分析对导电复合材料进行表征。结果表明:木薯渣含量在15%以下时对复合材料的导电性能影响不大,当木薯渣添加量达到15%时,复合材料的导电渗滤阀值增加到6%~8%,电阻率从2.418×10~7Ω·cm降低到40.283Ω·cm,拉伸强度和弯曲强度可达50.13 MPa和47.76 MPa,比未添加木薯渣时分别提升了9.4%和19.3%。TGA和DSC分析结果表明:采用机械球磨法制备PVC/石墨/木薯渣系列导电复合材料,可以有效提升材料的耐热性能。     

TiB2含量对原位自生TiB2/2219铝基复合材料组织与性能的影响

利用混合盐高温反应法制备了原位自生TiB2/2219铝基复合材料铸锭. 通过光学显微镜、扫描电镜、X射线等显微组织表征方法以及弹性模量、室温拉伸和室温摆锤冲击实验等测试手段,研究了TiB2含量对原位自生TiB2/2219铝基复合材料组织和性能的影响. 研究表明,当TiB2质量分数由0提高到5%时,TiB2颗粒尺寸和TiB2/2219铝基复合材料铸锭的平均晶粒尺寸逐渐减小,固溶时效态的TiB2/2219铝基复合材料板材的弹性模量和强度显著上升,但延伸率和冲击韧性下降. 当质量分数为5%时,TiB2/2219铝基复合材料板材的弹性模量、抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到88.7 GPa、（474.2±2） MPa、（400.6±1） MPa和（4.7±0.1）%.     

表面镀铜C_f对Mg_2Si力学及导电性能的影响

采用机械合金化与热压烧结相结合的方法制备Cf/Mg_2Si复合材料,研究表面镀铜Cf对该复合材料组织、性能的影响.结果表明:Mg_2Si中加入表面电化学包覆镀Cu的短Cf后并未生成新相,而是均匀分布在Mg_2Si中,与基体之间界面平直,结合良好,说明界面反应得以抑制.随着Cf质量分数的增加,复合材料的致密度降低,硬度、抗压强度和抗弯强度呈先增大后减小的趋势,当Cf质量分数达到1.5%时,复合材料的综合性能最佳,此时,硬度为302.7HV,抗压强度为143 MPa,抗弯强度为34.6 MPa,电导率为12.85×103 S·m-1.     

碳纳米纤维对CFRP温阻效应的影响分析

为探索掺加的碳纳米纤维(carbon nanofiber,CNF)质量分数对碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)温阻效应的影响,将CNF颗粒均匀分散于环氧树脂,制成CFRP元件,进行循环温度测试,并采集CFRP元件的电阻.结果表明:在升温过程中,所有元件均呈正温度系数(PTC)效应,且温度与电阻率的线性关系良好;当掺加的CNF质量分数为0.5%时,更接近材料的渗滤阈值,元件的温度敏感性最强;循环温度作用下,温度曲线变化趋势一致,但会产生明显的"滞后环"现象;随温度循环加载次数的增加,元件的温度敏感性降低,但可重复性变好.     

TZP-BN-10%Si3N4可加工复合材料的制备及其性能研究

利用热压烧结制备出TZP(四方氧化锆多晶体) BN 10%Si3N4复合材料,BN的体积分数分别为0,5%,10%,15%,20%,30%,40%.当BN的体积分数不小于15%时,复合材料可用硬质合金钻头钻孔.在固定轴向压力下,钻孔速率随BN含量呈线性增长,同时,抗弯强度与断裂韧性则随BN含量的增加而下降,当BN的体积分数小于20%时下降缓慢,当BN的体积分数大于20%时下降迅速.当BN的体积分数等于20%时,复合材料具有最佳的综合性能:抗弯强度为637MPa,断裂韧性为9 22MPa·m1/2,钻孔速率大于2mm/min.     

氧化石墨烯/聚乙烯醇复合材料的制备及其阻隔性能

以层状石墨为原料制备了氧化石墨烯(GO),将其引入到聚乙烯醇(PVA)基体中,得到GO/PVA复合材料。借助X射线衍射分析和差示扫描量热分析表征了复合材料的结晶性能,使用气体渗透测试仪分析了复合材料的氢气阻隔性能。分析结果表明:当GO质量分数低于0.5%时,片层结构的GO导致PVA的结晶度增加;当GO质量分数大于0.5%时,PVA的结晶度降低。复合材料的氢气阻隔性能受到GO添加量和PVA结晶度的协同影响。     

地质聚合物管式无机膜的制备与应用

为了改善地质聚合物管式无机膜的力学性能和耐温性能,扩大其在水过滤和气体处理领域中的应用,使用高炉矿渣对钾水玻璃激发的偏高岭土基地质聚合物进行增强,直接发泡法制备了管式膜并对其性能进行了表征。实验结果表明:当发泡剂(过氧化氢)添加量为1.21%时,使用1.4 M的钾水玻璃制备的偏高岭土/矿渣基地质聚合物无机膜材料的抗压强度为14 MPa,抗折强度为2.12 MPa,无机膜材料的比表面积约76.94 m~2/g,孔隙率约70%,水通量为2 689 kg/(m~2·h),该无机膜能截留水溶液中大于1.67μm的颗粒物(PM);热重分析及抗压测试表明,该无机膜能耐800℃以上高温煅烧,对烟气中PM_(2.5)的去除率可大于97%,当烟气温度达到600℃时,PM_(2.5)去除率仍在90%以上,由此说明该管式膜在水处理和气体净化方面具有极大的优异性。     

脱硫石膏-石灰-粉煤灰体系胶凝性及水化机理

通过在粉煤灰中掺加不同质量分数的脱硫石膏、石灰、NaOH、Na2SO4、煅烧脱硫石膏等研究体系的胶凝性能。结果表明:单掺脱硫石膏或煅烧脱硫石膏能提高体系的强度,最佳煅烧温度为800℃;加入石灰及NaOH碱性激发剂后,粉煤灰的活性得到激发,体系的胶凝性能明显提高。当脱硫石膏掺量的质量分数为7%、石灰为8%、NaOH为0.5%时,其28 d的抗折强度达4.19 MPa、抗压强度达16.70 MPa。在脱硫石膏、石灰、NaOH等的共同作用下,粉煤灰的水化反应加强,其主要产物为钙矾石、水化硅酸钙,体系的致密性及胶凝性能均增强。     

偶联剂对石墨/酚醛树脂复合双极板性能的影响

针对石墨/酚醛树脂复合双极板存在的强度低、脆性大等问题,采用偶联剂改性方法来增强复合双极板的界面结合,提高其抗弯强度.研究了偶联剂的种类、添加方式及用量对石墨/酚醛树脂复合材料双极板力学性能和电学性能的影响.结果表明:采用石墨改性法可提高石墨/酚醛树脂复合双极板的抗弯强度,但导电性能有所降低;而采用树脂改性法制备的石墨/树脂复合双极板同时具有较高的电学和力学性能.因此树脂改性法更适合制备复合双极板.当偶联剂质量分数均为0.7％,采用树脂改性法分别以硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂改性时,石墨/树脂复合材料双极板抗弯强度和电导率分别为33.3 MPa,70.3 S· cm-1和32.1 MPa,73.8 S· cm-1,均满足燃料电池用石墨/酚醛树脂复合双极板的技术要求.     

氧化锆纤维增强的氧化铝陶瓷的抗热震性能

在1 650℃下制备氧化锆纤维增强的氧化铝陶瓷复合材料,研究氧化锆纤维添加量对氧化铝陶瓷抗热震性能的影响。结果表明,在温差为1 400℃的循环空冷条件下,加入氧化锆纤维可以明显提高氧化铝陶瓷的热震次数。当添加纤维质量分数为15%时,复合材料热震次数达到最高为30次,比纯氧化铝陶瓷提高20次;复合材料的抗弯强度和断裂韧性分别比纯氧化铝陶瓷提高62.2%和38.9%,气孔率为6.71%。复合材料力学性能的提高以及适当的气孔率是其抗热震性提高的主要原因。     

阻燃改性木粉/聚苯乙烯复合装饰材料的性能

以含聚磷酸铵（APP）阻燃剂的木粉增强体制备复合材料。利用热重分析测试、极限氧指数测试、衰减全反射红外光谱分析、力学性能测试研究了阻燃改性复合材料对木粉/聚苯乙烯(PS)复合材料的阻燃性能和力学性能的影响。结果表明：相比未改性的木粉/聚苯乙烯复合材料,用APP改性木粉/聚苯乙烯复合材料改善了木塑复合材料的耐热性和阻燃性。当添加5%-20%APP含量时,最大热损失速率由13.02%·min-1降低到11.63%·min-1,热降解性能提高;成炭率和LOI值提高,阻燃性能增强。但是与未添加APP的复合材料相比,添加20%APP时,抗弯强度由71.3MPa降低到54.2MPa, 降低了24%; 拉伸强度从35.3MPa降低到24.8MPa, 降低了30%,APP的加入使复合材料的力学性能降低。     

碳纳米管增强一维高导热C/C复合材料的微观结构与物理性能

以中间相沥青基炭纤维和中间相沥青为主要原料,并添加一定量多壁碳纳米管,通过热压成型和高温热处理工艺制备一维高导热C/C复合材料。采用偏光显微镜、扫描电镜、激光热导仪、电子万能试验机等对复合材料的微观结构、导热性能和力学性能进行表征。结果表明,碳纳米管的添加导致复合材料的孔隙率下降和体积密度升高,而且对复合材料的力学性能及不同方向的导热性能都有显著影响。随着碳纳米管添加量的增加,复合材料沿炭纤维轴向的室温热扩散系数逐渐降低,而垂直于纤维轴向的抗弯强度和室温热扩散系数均呈现先上升后下降的趋势。经过2900℃石墨化处理后,添加体积分数3%碳纳米管的复合材料垂直于纤维轴向的抗弯强度为113.4 MPa、热扩散系数为40.1mm~2/s,较未掺杂碳纳米管时分别提高了56%和79%。     

人工皮肤用碳纳米管/硅胶压敏材料研究

利用溶液共混法制成了一种新型的碳纳米管(CNTs)/硅胶压敏复合材料.实验分析了碳纳米管的功能化、填充体积分数和长径比等对复合材料电学性能的影响.结果表明:功能化可以改善碳纳米管在聚合物中的分散性;改变填料的长径比及填料体积分数可以改变复合材料的压阻敏感性及线性.当功能化碳纳米管添加体积分数为25％时制备的复合材料具有...     

纳米SiCp/108Al复合材料的组织与性能

采用粉末冶金法制备了不同体积分数SiC颗粒增强的纳米SiCp/108Al复合材料。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对复合材料的微观组织及拉伸断口形貌进行了表征,测定了复合材料的相对密度、硬度、抗拉强度、屈服强度及延伸率,分析了纳米SiC颗粒体积分数对复合材料组织及性能的影响。分析结果表明:添加纳米SiC颗粒的SiCp/108Al复合材料组织明显细化,性能得到提高。当纳米SiC颗粒体积分数为2%时,复合材料组织的晶粒最细小,缺陷较少,同时纳米SiC颗粒分布均匀,复合材料的性能最佳,相对密度达到98%。复合材料的硬度达到102HV,抗拉强度达到348MPa,屈服强度达到229MPa,分别比108Al基体提高了34%、26%和43%。当纳米SiC颗粒体积分数较大时,SiC颗粒会出现明显团聚现象,导致复合材料的性能降低。     

钒对金刚石工具新型铜基结合剂组织和性能的影响

通过抗弯强度测试、显微硬度和扫描电镜研究新型铜基结合剂CSF中添加V元素后组织和性能的影响.结果表明:强碳化物形成元素V可与金刚石发生界面反应,富集于金刚石表面,当V质量分数低于4%时,可通过固溶强化显著提升胎体的硬度以及胎体对金刚石的把持力,且把持力随着V的增加而增加;当V质量分数超过4%时,胎体组织不均匀,性能降低,对金刚石的把持力下降.     

碳纳米管增强环氧树脂基复合材料的制备及其力学性能

通过对多壁碳纳米管进行表面处理,用超声分散和模具浇注成型法制备了碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料。研究了碳纳米管含量和表面处理对碳纳米管/环氧树脂复合材料力学性能和断面形貌的影响,分析了碳纳米管对环氧树脂的增强机理。结果表明,随着碳纳米管含量的增加,碳纳米管/环氧树脂复合材料的拉伸强度和弯曲强度及模量先增加后减小;当碳纳米管的质量分数为0.5%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量分别达到最大值69.8MPa、136.9MPa和3.72GPa,比纯环氧树脂提高了33.9%、29.3%和4.8%;当碳纳米管的质量分数为1.5%时,拉伸模量达到最大值2050.5MPa,比纯环氧树脂提高了7.3%。     

金属填充LDPE薄膜电磁屏蔽性能研究

通过向聚合物低密度聚乙烯(LDPE)中填加导电填料不锈钢纤维和镍粉,制备成了LDPE-Ni/不锈钢纤维电磁屏蔽复合薄膜. 实验研究了金属填充聚合物LDPE作为电磁屏蔽复合膜的性能,分析了金属填料的加入对复合膜电磁性能、导电性能和力学性能的影响机理. 结果表明,该薄膜对800MHz以下的低频段电磁波有良好的屏蔽效能,屏蔽值为25～30dB;"渗滤阈值"为15%～20%;材料具有较强的吸波功能;当不锈钢纤维和镍粉的质量分数为16%时,复合材料达到最大拉伸强度15MPa.     

烧结方法对Ni-MF/Al_2O_3复相陶瓷力学性能及微观结构影响

采用裸烧和石墨埋烧两种烧结方法制备Ni-MF/Al2O3复合材料,研究不同质量的镍(Ni)颗粒对莫来石纤维(MF)增强氧化铝陶瓷复合材料的结构和力学性能影响。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析复合材料的化合物组分以及Ni掺杂后韧性增加的原理。结果表明:选用石墨埋烧法,当复合材料中加入w(Ni)=15%时,其抗弯强度达731.67 MPa,断裂韧性达9.32 MPa.m1/2,相对密度为96.8%。石墨埋烧试样的抗弯强度、断裂韧性和相对密度优于裸烧的试样;随着Ni质量分数的增加,试样的抗弯强度呈线性下降,断裂韧性呈线性增加,相对密度呈先升高后下降;Ni掺杂复合材料可实现韧性提高;Ni颗粒与MF纤维使复合材料的韧性得以改善。     

炭泡沫中Si含量对碳化硅多孔陶瓷 组织和性能的影响

研究炭泡沫预制体中Si添加量的变化对碳化硅多孔陶瓷的组织及性能的影响. 以中间相沥青添加一定质量分数的Si粉为原料,经发泡工艺制备含Si的炭泡沫预制体并结合反应烧结工艺制得碳化硅多孔陶瓷. 对碳化硅多孔陶瓷的微观形貌、相组成、孔隙率、孔筋密度和抗弯强度进行分析与测试. 结果表明:随着炭泡沫预制体中Si量的增加,碳化硅多孔陶瓷的孔隙率下降,孔筋密度增加,抗弯强度提高. 当Si的质量分数为50%时,多孔陶瓷孔筋完全由SiC相组成,孔筋密度为3.14g/cm3,多孔陶瓷的抗弯强度达到23.9MPa,对应孔隙率为55%.