表面改性对GFRP/Mg复合板界面性能的影响

采用扫描电镜、单悬臂梁测试法对基于不同表面改性镁合金制备的玻璃钢/镁合金复合板(GFRP/Mg)的界面形貌和界面断裂韧性进行了观察、测试和分析。结果表明,经高锰酸盐改性后,镁合金的表面能比仅打磨提高了约57%,其表面润湿性得到了明显改善。高锰酸盐改性可以提高GFRP/Mg复合板的界面粘接强度和界面断裂韧性,界面结合极为紧密,其界面断裂能比仅打磨处理的GFRP/Mg复合板提高了约45%。两种表面改性的GFRP/Mg复合板的界面失效模式均为以双材料界面粘接破坏为主的粘接破坏/内聚破坏混合的失效模式。     

提高硅橡胶/聚丙烯界面粘接强度的底涂剂性能研究

为提高硅橡胶/聚丙烯材料界面粘接强度,以硅烷偶联剂γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)与八甲基环四硅氧烷(D4)、乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)、钛酸正四丁酯及γ-异氰酸丙基三乙氧基硅烷为原料,采用共混法制备了底涂剂,并将其应用于硅橡胶材料与聚丙烯材料之间的粘接密封,考察了底涂剂对硅橡胶/聚丙烯界面粘接强度的影响.结果表明,聚丙烯表面采用底涂剂处理后,硅橡胶/聚丙烯胶接件的拉伸剪切强度由0.45 MPa提高到1.48 MPa,界面的破坏形式由界面破坏变为内聚破坏,同时胶接件具有良好的耐水性.     

表面处理方法对氧化锆陶瓷与牙本质拉伸强度的影响

目的研究多种表面处理技术对于牙本质与氧化锆陶瓷粘接的影响。方法将72个氧化锆材料随机平均分配到4个不同的表面处理组,分别采用以下处理方法:1)对照组不做处理;2)喷砂组用50μm氧化铝在2.5 bar压力下喷砂10 s;3)酸蚀组用4.5%氢氟酸酸蚀30 s;4)照射组用253.7 nm紫外线照射48 h,照射功率为15 W。测试氧化锆试样的表面粗糙度与接触角。应用Multilink Speed树脂水门汀将4组氧化锆棒粘接到44颗牛离体前牙牙本质上,万能实验机进行拉伸强度测试,SPSS 20.0软件进行统计学分析。结果紫外线照射、氢氟酸酸蚀以及氧化铝颗粒喷砂均显著地改善了接触角,组间均数差异有统计学意义,p0.05。喷砂处理显著增大了氧化锆的表面粗糙度R_a=(0.23±0.05)μm,提高了拉伸强度(13.52±2.05)MPa,而照射组和酸蚀组对表面粗糙度和拉伸强度的改善作用不明显,p0.05。结论喷砂处理可以改善氧化锆的表面接触角,增加表面粗糙度,提高粘接性能,但是否可在临床推广使用,尚需要进一步研究探讨。     

金属表面预处理对环氧树脂粘结剂粘结强度的影响

利用拉伸剪切实验系统地研究了砂纸打磨、喷砂、酸洗和磷化四种表面处理方法对粘结剂粘结强度的影响,并结合扫描电镜（SEM）、表面粗糙度测试仪对金属表面形貌的研究,结合能谱测定拉剪试样破坏面的成分数据,详细分析了不同表面处理方法影响界面粘结强度的作用机理。结果表明,各种表面处理方法均可改变金属表面形态,从而有效提高界面粘结强度,为进一步提高粘结剂／金属界面结合强度打下一定的基础。     

NiTi合金纤维表面处理对树脂基复合材料界面剪切性能的影响

采用表面涂层和低温冷等离子体技术等多种方法对NiTi合金纤维表面进行预处理,改善纤维表面的浸润性,达到纤维与树脂界面很好的粘结,对样品进行界面剪切强度的测定,并用电镜观察纤维表面形貌的变化。实验结果表明:NiTi合金纤维经不同方法处理后,纤维的浸润性和界面的粘结强度有不同程度的改变,而经过列克纳涂层处理的样品剪切强度有很大的提高,通过电镜的扫描图片可以看到纤维的表面粘有大量的树脂,达到了很好的粘合。     

氩气雾化的FGH95和Rene''''95合金粉末的粘结形式

用光学显微镜和扫描电子显微镜研究了粉末形状、表面形态和包复层、粘接处的显微组织。从观察结果可以得出:随粉末尺寸的减小卫星粘结和包复层均减少,粉末形状接近宽形,在粘接处存在两种显微组织,一种有明显界面,另一种没有明显界面。     

表面处理对胶粘剂/金属界面疲劳性能的影响

对碳钢表面分别进行硅烷和磷化处理,然后用环氧树脂胶粘剂粘接. 研究了不同表面处理的胶接接头力学性能,分析了金属表面处理方法对胶粘剂/金属界面疲劳性能的影响. 在胶接接头施加疲劳载荷,测量了胶接接头疲劳前后的强度-位移曲线. 对比疲劳前后界面剪切强度的变化,采用断裂力学理论分析了界面裂纹扩展过程. 结果表明:表面经硅烷处理后,界面粘接强度最大,耐疲劳性能最好. 胶接接头的失效通常在界面发生,能量可以通过裂尖扩展释放,也可以通过粘接层的塑性变形释放.     

氧化锆陶瓷表面激光釉化组织形貌

为验证氧化锆陶瓷表面釉化的可行性,通过进行室温环境下连续激光对氧化锆陶瓷进行表面釉化处理的实验研究,研究了激光加工参数(包括激光输出功率、扫描速度和离焦量等)对陶瓷表面釉化组织形貌的影响及规律。结果表明,氧化锆陶瓷表面釉化组织的形貌可以通过改变激光加工参数进行优化。可见,改变激光输出功率以及扫描速度都可以减少热裂纹以及过热组织的出现;离焦量的变化可以拓宽釉化区域以及改善釉化组织的形貌。     

铸造原砂擦洗脱泥处理的研究

我国常用铸造原砂大多只经简单加工处理，其含泥量高，需耗用大量树脂或其他粘结剂。研究结果表明，原砂通过擦洗脱泥处理，就可使树脂砂的比强度大为提高。这主要是由于含泥量和酸溶性碱性氧化物含量得到降低，使砂颗粒表面裸露出来。用扫描电镜观察树脂砂的粘结机理发现经过擦洗脱泥处理的原砂的树脂粘结桥主要是内聚断裂，而未擦洗脱泥处理者为附着断裂。     

光纤光栅传感器高温粘接失效机理实验

随着耐受温度的不断提高, 高温光纤光栅在高温热结构领域的应用潜力愈发明显. 高温粘接是一种实现光纤光栅传感器应用的最简单有效的方法, 但高温环境使得高温粘接存在多种失效的可能. 通过高温拉伸和剪切实验研究了光纤光栅传感器与超高温陶瓷粘接的粘接性能, 结合断口的宏微观形貌观察研究了高温粘接的失效机理. 研究结果表明: 当温度为 500 和 650 ℃ 时, 粘接破坏是包含界面破坏和粘接剂内聚力破坏的混合破坏模式, 并且以粘接剂内聚力破坏为主; 在 800 和 1 000 ℃ 环境下, 粘接失效主要是缘于界面破坏. 在热和力的共同作用下, 粘接剂内部的孔洞逐渐扩展为裂纹, 导致抗拉强度减弱, 而单纯的高温热处理却会提高粘接性能.     

PZT薄膜界面分层破坏的内聚力模拟

实验测试表明,单晶硅基板上磁控溅射沉积的多层薄膜材料Cr/PZT/PLT/Pt/Ti容易沿着Cr/PZT界面端开裂并发生分层破坏.我们在实验测试基础上,通过数值模拟计算与分析研究,确定了该薄膜界面的结合强度参数.模拟计算基于连续介质力学的内聚力模型,采用有限元方法来分析沿Cr/PZT界面的裂纹萌生和扩展过程.首先,将该界面表征为一个遵从指数或双线性内聚力模型本构关系的薄层.然后,通过与实测的断裂载荷、加载点的载荷-位移曲线校准的办法,确定出界面内聚法则参数.研究发现,内聚强度和内聚能是最为关键的内聚参数;双线性内聚力模型更适合于描述Cr/PZT界面破坏;与毫米量级厚度的薄膜材料相比,该多层薄膜材料中的Cr/PZT界面的内聚能较低,属于弱结合界面,沿着该界面的分层破坏为脆性断裂过程.本研究表明,宏观力学的内聚力模型同样适用于分析微米厚度薄膜的界面破坏问题.     

基于双面剪切试验的CFRP-混凝土界面粘结-滑移关系研究

界面的粘结-滑移关系是研究CFRP-混凝土界面力学性能的基础。通过7个试件的双面剪切试验,得到了各试件的破坏模式、界面承载力及不同荷载水平下CFRP表面的应变分布。分析了破坏模式与界面承载力之间的关系,得出了界面的有效粘结长度,通过对CFRP的应变进行差分和积分运算的得出了界面的粘结-滑移关系曲线。研究发现,混凝土基体拉剪破坏模式的承载力高于混合破坏模式的承载力,界面的有效粘结长度在70~100 mm之间,实测的CFRP-混凝土界面粘结滑移-关系曲线的2个控制参数的离散型较大,且很难得到界面的极限滑移量。     

钢表面硅烷处理层的粘接性能及防腐性能

介绍了硅烷与钢之间的作用机理、钢表面硅烷处理层的形成过程以及硅烷处理层与环氧树脂涂层之间的结合.研究了硅烷处理工艺参数对环氧树脂/钢界面粘接强度以及硅烷处理层防腐性能的影响,分析了其内在规律,探讨了粘结性能与防腐性能之间的相关性.     

用界面元分析层状陶瓷的三点弯曲断裂性能

采用无厚度界面单元对层状陶瓷的断裂性能进行了数值研究．在三点弯曲断裂试验中,可以观察到层状陶瓷裂纹扩展同时具有贯穿裂纹和层间裂纹两种形式．在本的有限元计算中,对两种不同形式的裂纹扩展采用了不同的计算方法．对于纵向扩展的贯穿裂纹,采用最大拉应力破坏准则,而对于横向的层间裂纹扩展,则用无厚度的界面单元的破坏进行模拟．对层状陶瓷试件的层数与断裂性能关系的计算可以得到以下结论：随着层状陶瓷的层数的增加,其断裂性能逐步提高,但是增幅逐渐减少,到20层左右时,再增加层状陶瓷的层数,对提高断裂性能并无太大的帮助．     

粗骨料/浆体界面性能对混凝土力学性能影响的数值模拟

为了研究粗骨料/浆体界面过渡区对混凝土力学性能的影响,利用随机骨料模型生成二维混凝土数值试件,采用基于内聚力损伤的界面本构关系对混凝土数值试件进行了单轴受压和三点弯曲断裂细观数值模拟,分析了粗骨料与硬化水泥浆体界面粘结强度对混凝土力学性能的影响。研究结果表明:当非均质因子小于0.7时,界面粘结强度对混凝土的抗压强度和弹性模量影响很小,而当非均质因子大于0.7时,抗压强度和弹性模量快速增长;非均质因子与混凝土的断裂能呈线性增长关系;混凝土断裂破坏过程中断裂裂纹绕过骨料沿着界面曲折性扩展。     

硅砂表面高温改性温度水玻璃砂强度的机理

Ｘ－射线衍射（ＸＲＤ）、扫描电镜（ＳＥＭ）、能谱（ＥＤＳ）等的研究表明,硅砂表面存在吸附膜,高温改性使吸附膜被牢固烧结在砂粒表面,改变了吸附膜和砂粒表面的物理和化学特性,大大改善了湿润性,使粘结桥的断裂形式从附着断裂向内聚断裂转经,提高了水玻璃砂的强度。     

空气等离子处理对碳纤维增强复合材料表面特性及胶接性能的影响

为了改善碳纤维增强复合材料(CFRP)表面浸润性及提高胶接强度,采用常温常压空气等离子方法对CFRP胶接表面进行预处理,测试了不同预处理参数下CFRP与水的接触角,计算了其表面能;利用原子力显微镜、傅里叶红外光谱仪和X射线光电子能谱仪分析不同处理参数下CFRP表面的物理和化学性能;采用4种胶粘剂测试CFRP的胶接拉剪强度.结果表明:喷头与CFRP表面的距离为6 mm、喷头移动速度50 mm/s为最佳的等离子处理条件;经等离子处理后,CFRP与水的接触角由处理前的114°降低至23°,表面能由32.49 mJ/m~2升高到72.19 mJ/m~2;等离子处理增强了CFRP表面环氧官能团,降低了表面粗糙度,表面形成了大量微米级沟壑;采用等离子处理能够显著提高环氧树脂胶粘剂接头的拉剪强度,使其失效形式由界面失效转变为基材失效,而聚氨酯胶粘剂接头的拉剪强度变化不大,其失效形式由界面胶层与内聚复合失效转变为纯界面失效.     

不同粘结情况下钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

通过对钢筋与混凝土界面粘结方式的改变,设计了钢筋表面刷胶粘结、钢筋表面缠薄膜粘结与常规粘结三种钢筋混凝土梁,并对三种试验梁进行了试验研究和对比分析。试验表明:钢筋与混凝土界面粘结强度越高,梁的刚度越大,梁的开裂荷载和极限荷载越高,梁的力学性能也越优越。同时还证明了钢筋与混凝土界面的粘结强度越高,同等荷载下钢筋应变越低、破坏前梁的裂缝条数越多、裂缝间距越小。     

硅砂表面高温改性提高水玻璃砂强度的机理

Ｘ－射线衍射（ＸＲＤ）、扫描电镜（ＳＥＭ）、能谱（ＥＤＳ）等的研究表明,硅砂表面存在吸附膜．高温改性使吸附膜被牢固烧结在砂粒表面,改变了吸附膜和砂粒表面的物理和化学特性,大大改善了湿润性,使粘结桥的断裂形式从附着断裂向内聚断裂转化,提高了水玻璃砂的强度．     

表面改性剂对植物纤维/聚丙烯复合材料力学性能的影响

采用不同的表面改性剂(苯甲酸、硬脂酸、有机硅烷)对植物纤维/聚丙烯复合体系进行了处理,研究了表面改性剂对体系力学性能的影响规律,探讨了复合材料界面粘接机理,分析了力学性能的变化规律。研究结果表明,苯甲酸的加入可以使复合材料的拉伸强度有较大提高,但冲击强度下降;经硬脂酸处理的复合材料,其冲击强度有明显提高;经有机硅烷处理的复合材料,拉伸强度及冲击强度均有所提高。