碳纤维水泥基复合材料压敏性应用研究

鉴于短切碳纤维和碳纤维毡水泥基复合材料(CFCC)具有很好的压敏性,对CFCC的压敏性进行了应用研究.研制了CFCC涂层混凝土偏心柱模型,采用四电极测电阻法并利用差动原理极大提高了敏感性,同时可实现温度补偿.通过实验对试样进行偏心受压,并对受压载荷、受拉面应变和差动电压数据进行了实时在线采集,结果表明CFCC的输出差动电压与结构所受偏心弯矩及偏心应变具有较高的敏感性,尤其毡CFCC更是具有很好的线性关系.     

用CVI增密技术制备航空刹车用C/C复合材料

以炭布与炭纤维薄毡交替成叠层,采用针刺技术在垂直布面方向引入增强纤维,制成准三维预制体,在自行研制的热梯度CVI炉中制备了航空刹车用C/C复合材料;采用偏光显微镜研究了沉积炭的显微结构.研究结果表明该CVI炉可实现多试样同时沉积,且位于料柱不同位置的试样密度分布较均匀;对外径为110 mm,内径为45 mm,厚度为15～20 mm的试样,在80 h内,试样的平均密度可达1.60 g/cm3,炭的有效利用率可达27%;在料柱的不同位置以及同一试样中沿径向的不同位置,沉积炭的显微结构都有所不同;沉积炭的显微结构有粗糙层结构、带状结构以及光滑层结构;通过工艺参数的优化,可以得到以粗糙层结构为主的C/C复合材料.     

碳纤维增强复合材料正交切削加工性能数值分析

针对碳纤维增强复合材料正交切削过程中能量耗散和切削加工质量分析的不足,基于Hashin失效准则建立CFRP切削加工宏观动态仿真模型.模型分析了切削速度和切削深度对能量耗散的影响规律,并对比分析了不同纤维方向和刀具结构的切削表面质量,所得结果与相关实验的加工缺陷趋势相吻合.     

CNTs掺杂GF/EP复合材料的摩擦磨损性能的研究

将2%的碳纳米管（CNTs）掺杂到玻璃纤维（GF）增强环氧树脂（EP）复合材料中,研究了CNTs对GF/EP复合材料的摩擦磨损性能的影响。将一部分CNTs进行表面酸化处理（采用HNO₃和H₂SO₄的混酸）,酸化后的CNTs采用红外光谱仪（FTIR）分析。对比研究了酸化前后的CNTs对复合材料摩擦磨损性能的影响。实验结果表明:CNTs能够有效地降低复合材料的摩擦系数并提高复合材料的磨损率,酸化后的CNTs的性能更佳。复合材料的磨损表面采用扫描电镜（SEM）观察。     

On the liquid-phase technology of carbon fiber/aluminum matrix composites

The main problems with the liquid-phase technology of carbon fiber/aluminum matrix composites include poor wetting of the fiber with liquid aluminum and formation of aluminum carbide on the fibers' surface. This paper aims to solve these problems. The theoretical and experimental dependence of porosity on the applied pressure were determined. The possibility of obtaining a carbon fiber/aluminum matrix composite wire with a strength value of about 1500 MPa was shown. The correlation among the strength of the carbon fiber reinforced aluminum matrix composite, the fracture surface, and the degradation of the carbon fiber surface was discussed.     

纤维水泥浆体系防窜性能研究

针对固井过程中的气窜问题,对纤维水泥浆的防窜性能进行了实验研究.结果表明,纤维水泥浆的静胶凝强度提高速率比无纤维水泥的快,而且静胶凝强度达到一定值之后其抗压强度会迅速增大,有利于固井作业完成后水泥浆的快速凝结,防止气窜的发生;纤维水泥浆与无纤维水泥浆的稠化时间相差较小,且直角化性能理想;纤维长度为350～1 400 μm、掺量为0.12%～0.3%的纤维水泥浆体系具有较低的水泥浆防窜性能系数,可以有效地提高水泥浆的防窜性能.     

纤维水泥浆体系防窜性能研究

针对固井过程中的气窜问题，对纤维水泥浆的防窜性能进行了实验研究。结果表明，纤维水泥浆的静胶凝强度提高速率比无纤维水泥的快，而且静胶凝强度达到一定值之后其抗压强度会迅速增大，有利于固井作业完成后水泥浆的快速凝结，防止气窜的发生；纤维水泥浆与无纤维水泥浆的稠化时间相差较小，且直角化性能理想；纤维长度为350-1400μm、掺量为0．12％～0．3％的纤维水泥浆体系具有较低的水泥浆防窜性能系数，可以有效地提高水泥浆的防窜性能。     

石墨烯-碳量子点复合材料的电化学性能研究

采用Hummers法和水热法,制备石墨烯和碳量子点溶液作为前驱体,然后通过一步煅烧法制得石墨烯-碳量子点复合材料。借助SEM、UV-Vis、FTIR等手段,对样品的形貌和结构进行表征;利用循环伏安法(CV)、差分脉冲伏安法(DPV)及恒流充放电循环测试等,重点考察了样品的电化学性能。结果表明,在石墨烯表面负载碳量子点可增加材料的比表面积并改善其机械性能,由于活性位点的增加,所制石墨烯-碳量子点复合电极具有较好的可逆性及电化学活性;在检测不同浓度双氧水时,复合电极的灵敏度为纯石墨烯电极的1.4倍左右;石墨烯-碳量子点复合材料作为锂离子电池负极使用时,与纯石墨烯材料相比具有更好的循环稳定性,且容量保持率提高了1.67倍。     

纳米碳管/水泥基复合材料的阻尼及力学性能

以水泥为基体、多壁纳米碳管为增强组分,采用表面活性剂超声分散法,浇注成型制备了5组多壁纳米碳管/水泥阻尼自增强复合材料(FRCs)。在一弹性自由支撑体系中采用锤击自由衰减法初步探讨了FRCs的阻尼性能,随后采用三点弯曲法测试了FRCs的抗弯折强度,并对其阻尼及力学增强的微观机理进行了探讨。结果表明：相比于参比试件,掺有纳米碳管的FRCs试件的阻尼比及抗弯折强度均得到一定的提高,增幅分别达24.5%、35.98%。FRCs表现出较好的耗能及增韧能力主要归因于硅灰的微填充与界面效应和多壁纳米碳管的微纳米填充桥联、相互界面层间内摩擦及弹塑性波动效应。     

化学气相浸渗反应器内气体流场的数值模拟

控制化学气相浸渗(CVI)反应器内的反应气体流场是获得理想沉积物的关键技术之一, 通过建立质量守恒、动量守恒、能量守恒和化学反应守恒4个微分方程及其边界条件, 采用有限单元法对CVI反应器中复杂且不可观察的气体流场进行数值计算. 数值计算结果表明, 喷嘴形状及其与衬底相对位置对流场形貌有显著影响. 采用π/6的斜口喷嘴, 并使其中心轴线与通过它和圆柱形衬底交点切线的夹角为π/6时, 反应器内基本消除了回流.     

碳纤维水泥基材料压阻效应研究

本文研究了掺有碳纤维的水泥基复合材料的导电机理和在轴向压力下的压阻特性。结果表明 :碳纤维水泥基复合材料的导电性有较显著的压力依赖性。在低应力水平下电阻随压力增加而降低 ,在较高应力水平下则随应力增大而升高 ,呈现所谓的“电阻负压力系数 (NPCR)和正压力系数 (PPCR)”效应。电阻的压力依赖性与碳纤维在水泥基体中形成的导电网络在荷载作用下的破坏与重组有关     

碳纤维/环氧树脂复合材料在爆炸冲击下的微损伤分析

采用光学显微镜和 JEM- 6 30 1F场发射扫描电镜 ,观察了多向编织碳纤维 /环氧树脂复合材料在不同载荷下的断口和微损伤形貌 ,并分析其破坏形式和损伤过程。目的是为复合材料的结构设计和制造提供依据。实验结果表明 :低速加载下断裂过程依赖于应力的传递特性 ,表现为脆断 ,纤维断裂主要是由纤维表面缺陷引起的。在爆炸冲击下 ,试件碎裂区纤维呈现出剪切断裂和脱粘拔出 ,纤维间树脂呈层状或河流状花样 ;爆炸产生的复杂应力将首先择优作用于编织束界面上 ,形成沿束界面扩展的裂纹     

玄武岩纤维水泥砂浆抗冲击试验

为检验水泥砂浆加入玄武岩纤维(BF)后的破坏机理及吸收冲击能量的能力,结合高速影像技术,对不同掺量的玄武岩纤维(BF)水泥砂浆试件进行冲击试验.结果表明,没有掺入BF的试件,在受拉开裂时就出现了剪切裂缝;加入BF纤维后,在拉裂缝开展较宽的情况下才发生剪切破坏情况;BF的加入提高了试件的抗冲击韧性,同时还起到阻裂的作用,能够限制试件裂缝的发展.     

碳纤维增强木粉／聚乙烯复合材料的制备及其力学性能

将短切碳纤维(SCF)与木粉(WF)、高密度聚乙烯(HDPE)塑料和其他添加剂共混、熔融复合后,用模压成型方法制备了短切碳纤维增强木塑(SCF/WF/HDPE)复合材料;将碳布放置于木塑板上下表面,经模压成型制备碳纤维布增强木塑(CFC/WF/HDPE)复合材料。研究了碳纤维用量对碳纤维增强WF/HDPE复合材力学性能的影响,并利用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)对碳纤维进行表征。结果表明:与纯WF/HDPE复合材相比,碳纤维加入量为10%时,复合材料的力学强度提高幅度最大,拉伸强度和弯曲强度分别提高了8.4%和10.6%;当碳纤维加入量为6%时,复合材料的韧性提高幅度最大,断裂伸长率提高了25.9%,冲击强度提高了24.4%。使用丙酮清洗掉碳纤维表面的上浆剂后,其增强效果比未经过处理的碳纤维略有下降。与短切碳纤维相比,碳布的增强效果更好,与短切碳纤维增强木塑(SCF/WF/HDPE)复合材料相比,碳布平铺在木塑板表面的结构拉伸性能可提高62%,断裂伸长率提高148%,弯曲强度提高71%,冲击强度提高313%。     

Interfacial interaction of carbon fiber/PEEK and its effect on the mechanical performance

An in-depth survey of the researches is presented on the anisotropic structure and properties of interphase in carbon fiber reinforced polyetheretherketone composites. The formation and structural nature of interfacial shortrange and long-range effects, micromechanical and macromechanical roles of interphase are discussed. Besides,prospects of further studies and a novel methodology for revealing interfacial properties of thermoplastic composites are demonstrated     

碳纤维改善水泥石韧性试验研究

针对油田中后期开发面临的固井质量问题，即水泥环脆性破裂问题，对水泥石韧性测定方法进行了讨论，采用水泥试件抗折强度和弹性模量试验以及薄片分析对碳纤维改善水泥石的韧性进行了考察，并分析了碳纤维改善水泥石韧性的机理。结果表明，纤维的加入可以使水泥石的抗折强度提高30％以上；随纤维掺量的增加，水泥石的弹性模量减小，泊松比增加；纤维在水泥石中的分布有效地阻止了裂纹的发展，增强了水泥石的韧性抗断裂能力。对于水泥石的抗折强度存在着最佳纤维长度和纤维掺量，本试验条件下，纤维的最佳长度为700～l400μm，最佳掺量为0．12％～0．19％。     

碳纤维水泥基复合材料温敏特性研究

简单介绍了碳纤维水泥基复合材料的制备及其电阻率测试方法,研究了不同掺量的碳纤维水泥基复合材料电阻率随温度变化的规律.研究结果表明,碳纤维水泥基复合材料具有温敏特性,在温度升高的初始阶段,试件电阻率随温度的升高而下降,呈现NTC效应;当温度升高到一定数值,电阻率随温度的升高而逐渐升高,呈现出PTC效应,并且随着碳纤维掺量的变化,NTC/PTC转变温度也发生变化.基于试验结果,对NTC/PTC效应的转变机理进行了初步探讨.     

碳纤维改善水泥石韧性试验研究

针对油田中后期开发面临的固井质量问题,即水泥环脆性破裂问题,对水泥石韧性测定方法进行了讨论,采用水泥试件抗折强度和弹性模量试验以及薄片分析对碳纤维改善水泥石的韧性进行了考察,并分析了碳纤维改善水泥石韧性的机理。结果表明,纤维的加入可以使水泥石的抗折强度提高30%以上;随纤维掺量的增加,水泥石的弹性模量减小,泊松比增加;纤维在水泥石中的分布有效地阻止了裂纹的发展,增强了水泥石的韧性抗断裂能力。对于水泥石的抗折强度存在着最佳纤维长度和纤维掺量,本试验条件下,纤维的最佳长度为700～1400μm,最佳掺量为0.12%～0.19%。     

碳纤维水泥配伍性试验研究

水平井、小眼井钻井技术的应用以及薄油层的开发易使水泥石射孔开裂,从而造成上下油水层串通,因此对水泥石韧性有了更高的要求。为了满足固井施工过程中对水泥浆性能以及对水泥石性能的要求,根据国家固井水泥性能测定操作标准,对碳纤维水泥进行了针对性的配伍性试验研究,包括水泥浆流变性、稠化时间、失水量以及水泥石抗压强度、抗折强度等方面的配伍性试验。研究结果表明,碳纤维与水泥以及水泥添加剂具有良好的配伍性;一定尺寸的短碳纤维可以有效地提高水泥浆的流变性和水泥石的抗折、抗压强度。     

碳纤维水泥配伍性试验研究

水平井、小眼井钻井技术的应用以及薄油层的开发易使水泥石射孔开裂，从而造成上下油水层串通，因此对水泥石韧性有了更高的要求。为了满足固井施工过程中对水泥浆性能以及对水泥石性能的要求，根据国家固井水泥性能测定操作标准，对碳纤维水泥进行了针对性的配伍性试验研究，包括水泥浆流变性、稠化时间、失水量以及水泥石抗压强度、抗折强度等方面的配伍性试验。研究结果表明，碳纤维与水泥以及水泥添加剂具有良好的配伍性：一定尺寸的短碳纤维可以有效地提高水泥浆的流变性和水泥石的抗折、抗压强度。