省煤器表面耐腐超导热石墨烯复合涂层的性能

为解决燃煤电厂省煤器的磨损及腐蚀问题,同时不影响其换热性能,通过添加石墨烯改性瓷釉,并采用喷涂技术制备新型石墨烯复合涂层.对石墨烯复合涂层进行扫描电子显微镜试验、硬度测试、静态硫酸腐蚀试验、导热性能测试及拉伸试验,研究其性能.试验结果表明,石墨烯复合涂层的结构致密,孔隙率小且硬度大,耐磨、耐腐性能良好,可以有效地保护基体材料.石墨烯复合涂层的导热系数达到38 W·(m·K)~(-1),远优于传统的陶瓷涂层.     

陶瓷/芳纶纤维复合靶板防弹性能研究及结构改进

为了提高靶板防弹性能,提出一种由陶瓷和芳纶纤维复合材料构成的防弹结构。对陶瓷及芳纶纤维防弹性能有限元仿真分析的结果表明：陶瓷的弹孔面积大于纤维,陶瓷内部的形状比较粗糙而纤维则比较平滑,陶瓷吸能主要是通过自身的破碎和断裂及应力波的传递实现的,而纤维吸能则主要是通过自身的拉伸和延展将弹丸的动能转换为自身的弹性势能和断裂能。此外,基于陶瓷和芳纶纤维的抗侵彻原理,进行了复合靶板的结构设计,并利用NSGA-II算法对层间材料的厚度进行了优化,优化后复合靶板子弹的剩余速度降低了185 m/s,靶板的面密度降低了5.4 kg/m²,综合防弹性能得到了明显提高,为后续进行新型轻质防弹复合装甲的结构设计提供指导思路。     

石墨烯及其衍生物改性聚酰亚胺的研究进展

聚酰亚胺(polyimide,PI)具有优异的热稳定性、机械性能、电学性能和化学稳定性。石墨烯(Graphene,G)具有优良的物理和化学特性,是一种良好的复合材料的增强材料。将石墨烯及其衍生物纳米片填充到聚酰亚胺材料中,制备复合材料,能很大程度提升聚酰亚胺复合材料的性能(力学、热力学、电学等性能),以满足随着高新科技的发展带来产品制造对材料性能的要求。综述了近年来国内外有关石墨烯及其衍生物改性聚酰亚胺制备复合材料的研究进展,重点阐述了石墨烯的制备及改性方法、复合材料的制备方法及性能,最后对复合材料的发展趋势和应用前景进行了展望。     

碳化硼--泡沫铝双层复合材料的制备及其防弹性能

采用热压烧结制备的碳化硼陶瓷和发泡法制备的泡沫铝,经环氧树脂黏结后制备得到碳化硼--泡沫铝双层复合材料.通过对材料靶板进行实弹靶试试验,着重研究和分析了该双层复合材料的防弹性能.靶试试验中,使用口径分别为7.62mm和12.7 mm的穿甲燃烧弹,冲击速度约820 m·s-1,射击距离为10m.试验结果表明:碳化硼--泡沫铝双层复合材料对7.62mm口径穿甲燃烧弹具有较好的防护能力,其防护系数范围为5.06~5.12.     

石墨烯和碳纳米管对SiO2气凝胶负极材料的改性

为了缓解二氧化硅(SiO_2)负极材料的体积膨胀开裂,改善其电化学性能,通过溶胶-凝胶法制备出三维网状结构的SiO_2气凝胶纳米材料及其石墨烯改性材料(rGO/SiO_2)和碳纳米管改性材料(CNT/SiO_2),研究石墨烯和碳纳米管改性对SiO_2气凝胶负极材料的储锂性能影响.利用X射线衍射分析仪、光电子能谱仪和扫描电子显微镜进行表征.电化学性能研究表明,石墨烯和碳纳米管改性提高了SiO_2气凝胶负极材料的导电性、充放电比容量和库伦效率,其中CNT/SiO_2提升作用更加显著,循环稳定性能最好.因此,在减轻材料体积膨胀和结构开裂、粉化,增加SiO_2气凝胶负极材料的导电性方面,碳纳米管改性优于石墨烯改性.     

石墨烯/聚合物纳米复合材料研究进展

 石墨烯是由单层碳原子通过共价键结合形成的二维片层状结构,是一种新型碳类纳米材料,具有优异的力学、电学和热学等性能,被认为是一种非常有前景的材料,近年来广泛用于改性各种聚合物。本文回顾了石墨烯/聚合物纳米复合材料的制备方法、性能和应用现状;综述了石墨烯/聚合物纳米复合材料的强度、刚度、韧性、电学和热学等性能的研究进展。主要内容包括石墨烯改性聚合物常见的3种制备方法(溶液共混、熔融共混和原位聚合)及其对石墨烯在聚合物基体中分散性的影响,石墨烯/聚合物纳米复合材料力学性能变化规律与作用机理,石墨烯微观结构等因素对材料热学性能以及导电阈值的影响等;讨论了石墨烯/聚合物纳米复合材料的潜在应用和面临的挑战和机遇,并展望了其低成本产业化的发展前景。     

磺酸基改性氧化石墨烯/环氧树脂复合材料的制备及其性能研究

以木质素磺酸钠为磺化试剂,制备磺酸基改性氧化石墨烯,然后与环氧树脂复合制备磺酸基改性氧化石墨烯/环氧树脂复合材料,实验结果表明:在环氧树脂中添加磺酸基改性氧化石墨烯进行复合,能够提高环氧树脂的热稳定性及复合材料图层的硬度和附着力,有效提升环氧树脂的防腐蚀性能.     

轻质复合构件的孔加工技术研究

由于组成材料的性能差异较大,轻质复合构件(陶瓷/玻璃纤维增强复合材料/铝合金)的钻孔加工非常困难.针对构件组成材料的性能特点和破坏方式,研究了金刚石磨料对构件进行套料钻孔的机理,研制特定的钻孔工具和工艺装置,对构件钻削区及其周围材料施加预压应力.试验结果表明:孔口平整,有效避免了构件材料的分层、拉毛和崩豁等加工缺陷.该加工技术成本较低、效率较高,质量较好,并得到了初步的应用.     

混杂防弹复合材料的结构优化及弹道机理分析

根据芳纶纤维、高强玻璃纤维和碳纤维力学性能的各向异性和靶板破坏特征,制备单一组分织物及混杂增强复合材料,同时以靶板对弹体的动能吸收能力为研究对象,对复合材料中树脂质量分数和织物铺层顺序进行试验研究及优化,以提高其防弹性能.研究表明:在复合材料靶板面密度接近的情况下,树脂质量分数为20%左右,复合材料的弹道性能最佳;结构优化后,抗压和抗剪切性能好的无机纤维织物放置在着弹面,抗拉性能好的有机纤维织物放置在背弹面,这种混杂复合材料的防弹性能高于单一织物增强复合材料;当混杂复合材料从着弹面到背弹面按照碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维织物的顺序铺层时,得到的靶板具有更佳的防弹性能.     

多孔石墨烯的制备与应用研究进展

石墨烯由于其特殊的结构和优异的性能受到了科学界的广泛关注.许多研究者受石墨烯优异性能的启发,对石墨烯相关材料进行了广泛的实验和理论研究.多孔石墨烯是一类具有纳米级孔结构的石墨烯材料,在超级电容器、气体分离净化、储氢、DNA检测等领域具有广泛的应用前景.综述了多孔石墨烯材料的最新研究进展,总结了近年来国内外多孔石墨烯制备方法及其潜在应用,还对现有研究成果进行总结分析,并指出了当前仍待解决的问题,为今后工作提出了建议.     

YAG透明陶瓷复合靶抗弹机理研究

透明陶瓷是兼具较好的力学和光学性能的新一代透明防护材料，在低面密度、高透过率、高防护能力的透明装甲方面有重要的应用前景. 为探究YAG透明陶瓷复合靶抗弹机理，本文基于弹道枪测试平台与高速摄影技术，获得了12.7 mm穿甲燃烧弹冲击YAG透明陶瓷复合靶的弹靶冲击瞬态作用过程，确定了透明陶瓷复合靶各层损伤特征与弹体的破坏形态，测定了背板背凸量. 在此基础上，利用AUTODYN动力学有限元模拟软件，建立了YAG透明陶瓷复合靶抗制式弹过程的有限元模拟方法，探究了典型结构透明陶瓷复合靶的抗弹机理，并分析了透明陶瓷与聚碳酸酯层厚度变化对其抗弹性能的影响规律. 研究结果表明，透明陶瓷复合靶依靠透明陶瓷面板的高强度破碎弹体以有效消耗弹体冲击动能，玻璃层消耗陶瓷锥的冲击能量，背板吸收残余动能，从而实现低面密度的透明防护；透明陶瓷面板的增加能够更为有效地破坏弹体，从而实现提高装甲防护能力的目的；聚碳酸酯在一定的厚度范围区间能实现复合靶较低面密度的高效防护作用.      

Mechanical properties of graphene nanoplatelets reinforced 7075 aluminum alloy composite fabricated by spark plasma sintering

A 0.3 wt% graphene nanoplatelets(GNPs) reinforced 7075 aluminum alloy matrix(7075 Al) composite was fabricated by spark plasma sintering and its strength and wear resistance were investigated. The microstructures of the internal structure, the friction surface, and the wear debris were characterized by scanning electron microscopy, X-ray diffraction, and Raman spectroscopy. Compared with the original 7075 aluminum alloy, the hardness and elastic modulus of the 7075 Al/GNPs composite were found to have increased by 29% and 36%, respectively. The results of tribological experiments indicated that the composite also exhibited a lower wear rate than the original 7075 aluminum alloy.     

化学镀碳纤维增强钛酸铝莫来石基复合材料

通过化学镀方法,在碳纤维表面分别镀上Ni、Cu和Cu+Ni镀层,以这种表面改性碳纤维与钛酸铝 莫来石陶瓷复合,制备表面改性碳纤维增强钛酸铝 莫来石基复合材料,研究不同质量分数的碳纤维对复合材料抗弯强度、断裂韧性、尺寸变化率和孔隙率等的影响规律·结果表明,碳纤维可以显著地提高材料的性能,表面改性碳纤维可以进一步提高材料性能,尤其是铜镍复合镀碳纤维的效果更好,其抗弯强度可达基体抗弯强度的2 8倍,断裂韧性可达基体断裂韧性的2 74倍,增强后的复合材料的尺寸变化率和孔隙率变化不大·     

石墨烯增强铝基复合材料研究进展

铝基复合材料作为金属基复合材料中最重要的材料之一,在工业生产以及日常生活中有着非常广泛的应用。石墨烯由于其高导热性、高阻尼性、高弹性模量、高强度以及良好的自润滑性成为复合材料中重要的增强体。将石墨烯用作增强体增强铝基复合材料有着非常大的应用潜力。归纳了石墨烯增强铝基复合材料的研究进展;总结了影响其性能的主要因素即增强体材料种类,石墨烯在铝基体中的均匀分散性以及铝基体与石墨烯之间的界面情况;介绍了石墨烯增强铝基复合材料的两种制备方法;分析了石墨烯增强铝基复合材料的增强机制;并展望了其发展前景,以期为制备高性能石墨烯增强铝基复合材料提供参考。     

UHMWPE背板铺层角度对陶瓷复合靶板抗弹性的影响

由于背板强度对陶瓷/纤维复合装甲的抗弹性能存在明显影响，采用12.7 mm穿燃弹(刚脆性)冲击实验研究了不同UHMWPE背板铺层角度对陶瓷/纤维复合装甲弹道冲击性能的影响.通过观测回收的弹芯、靶体陶瓷及纤维背板宏观破坏特征，分析了陶瓷/纤维复合装甲的耗能机理及抗弹性能.试验结果表明，陶瓷锥是陶瓷面板的主要破坏模式，其宏观裂纹主要有:径向、环向及与锥形裂纹；纤维背板变形模式为动态锥形鼓包及边界褶皱，其破坏失效模式有:剪切失效及层间剥离.并且，背板强度对陶瓷/纤维复合靶板的抗弹性能有明显影响，随着UHMWPE背板铺层角度的减小，背板强度以及陶瓷/纤维靶板整体结构刚度随之增大，靶板对弹芯的破碎作用越明显，冲击后剩余弹芯最大碎片质量减小，小碎块数量增多，弹丸碎块穿透靶板后剩余侵彻能力减弱，复合靶板整体抗弹性能增加，同时背板鼓包高度减小，锥形鼓包所形成的角度增大，纤维层合板的破坏失效模式从剪切失效向层间剥离转变.      

纳米ZnO复合涂层的制备及其对铝合金的防腐性能研究

为了改善铝合金材料的耐腐蚀性能,研究了用纳米氧化锌掺杂于聚氨酯涂料中制备纳米氧化锌复合涂层.通过电化学测试表明,在质量分数为3.5％的NaCl溶液中,涂有纳米氧化锌复合涂层的铝合金其腐蚀电流密度约为5.965×10-9 A/cm2,这一数值相对于文献中给出的铝合金基体的腐蚀电流密度降低了4个数量级,说明涂层使铝合金基体...     

铝合金预拉伸厚板内残余应力分布的测量

因残余应力而引起的加工变形是飞机整体结构件制造的难题之一．文中针对铝合金预拉伸厚板的特点，提出用改进剥层应变法来测量内部残余应力，并运用弹性力学理论进行推导，得到了应力一应变关系矩阵．随后对典型航空用铝合金预拉伸厚板7075T7351的内部残余应力进行了测量，并对测量结果进行了分析和比较．结果表明，文中提出的方法能有效地解决厚板内部残余应力测量的难题．     

真空熔烧Ni基合金涂层的力学性能研究

为了得到Ｎｉ基合金涂层抗拉性能,对采用不同温度制备的真空熔烧Ｎｉ基合金涂层进行了抗弯性能试验。通过测量和计算,取得了Ｎｉ基合金涂层的抗弯强度及其随熔烧温度提高而变化的规律。由钢基体和Ｎｉ基合金涂层组成的弯曲试样实质上是复合材料。根据对Ｎｉ基合金涂层杨氏弹性模量的测定,按复合材料模型计算了抗弯强度。试验结果表明,真空熔烧Ｎｉ基合金涂层具有相当好的弯曲强度。     

石墨烯增强铜基复合材料强度及机理研究

为了提升金属基复合材料的力学性能,采用FSP（friction stir processing）方法制备铜/石墨烯复合材料,通过金属显微组织观察试验和力学试验对试样进行分析,探究搅拌工具转速和石墨烯添加量对复合材料微观组织特征、抗拉强度的影响规律,并对复合材料的强化机理进行研究。结果表明,石墨烯对铜基体的作用主要体现在载荷传递和阻碍铜基体中的位错运动和晶界长大方面,随着石墨烯的引入,焊核区晶粒发生了明显细化;晶粒细化的原因是搅拌工具的机械搅拌作用和晶粒再结晶过程中石墨烯对晶粒长大产生了阻碍作用;与母材相比,铜/石墨烯复合材料的抗拉强度提升了5%,最高可达277.49 MPa。因此,采用FSP方法可制备性能良好、石墨烯分布均匀的铜/石墨烯复合材料,新方法有效提升了铜合金材料的力学性能,可为复合材料的广泛应用提供理论基础和技术参考。     

CFRP-铝合金组合管Keiwitt网壳弹塑性稳定性

采用有限元方法研究碳纤维增强复合材料(CFRP)-铝合金组合管构成的Keiwitt网壳结构的弹塑性稳定性能,并与纯铝合金网壳进行对比。先通过组合管轴心受压的试验结果校验了有限元模型;再对CFRP-铝合金组合管构成的网壳进行全过程分析,其中考虑几何和材料非线性,获得了极限承载力;并研究矢跨比、初始缺陷和非对称荷载分布等参数对网壳稳定性能和极限承载力的影响;最后比较了组合管网壳与纯铝合金网壳的经济性。结果表明,组合管网壳的材料费用虽较高,但其承载力高,对几何缺陷和非对称荷载敏感性小,适合于建造大跨结构。