VARTM制备麻纤维增强环氧树脂复合材料研究

通过对黄麻纤维热处理、碱处理、硅烷偶联剂处理和异氰酸酯处理进行表面改性,并对改性黄麻纤维布进行热压工艺处理,最后采用VARTM成型工艺制备黄麻纤维增强环氧树脂复合材料,并对其性能进行了系统研究.通过扫描电镜(SEM)分析表明,热处理和碱处理的黄麻纤维增强环氧树脂复合材料的界面粘结未得到明显改善,而通过硅烷偶联剂和异氰酸酯处理的黄麻纤维增强环氧树脂复合材料的界面粘结性能得到了显著的提高.将硅烷偶联剂和异氰酸酯处理的黄麻纤维布通过热压处理不仅可以增加复合材料中黄麻纤维体积含量,而且可以提高复合材料的综合性能,复合材料力学性能研究表明,经硅烷偶联剂处理后的黄麻纤维增强复合材料拉伸强度、模量和弯曲强度分别提高了18.6%,71.4%和50.2%.经异氰酸酯处理的黄麻纤维增强复合材料的拉伸强度、模量和弯曲强度分别提高了16.3%,34.0%和50.3%.     

热、湿及油剂条件对高强聚乙烯醇纤维强伸性能的影响

对经不同热、湿、油剂处理后高强聚乙烯酸(PVA)纤维的强伸性能进行研究.结果表明,热、湿及油剂对高强聚乙烯薛纤维的强伸性能有不同影响.经干热处理后,纤维的强伸性能变化不大,表现出良好的耐热性.但在水中,尤其在热水作用下,纤维的强伸性能明显下降.油剂对纤维强伸性能也有较大影响,尤其当温度达到160℃以上时,纤维的强伸性能下降显著.同时,这里试图通过纤维微细结构来讨论纤维强伸性能的这种变化.     

新型TB9钛合金屈服强度的应变率效应

TB9钛合金具有良好的力学性能,被广泛应用于航空航天领域,其材料强度随服役过程中应力作用的加载速率变化而发生改变。本文采用三次真空自耗熔炼工艺制备TB9钛合金材料,并对其开展了室温拉伸和压缩试验,研究了该材料在应变率0.0005-0.1 s-1范围内的力学性能及其变形行为,讨论了应变率对该材料压缩和拉伸屈服强度的影响。结果表明：应变率由0.0005 s-1升高至0.1 s-1时,TB9钛合金材料的平均压缩屈服强度由955.96 MPa升高至1 090.94 MPa,平均拉伸屈服强度由971.01 MPa升高至1 096.31 MPa,压缩屈服强度应变率敏感系数为0.02273,拉伸屈服强度应变率敏感系数为0.02110;随着应变率的增大,TB9钛合金拉伸试件断面韧窝尺寸及深度均会变小,这是由于应变率大时,瞬间局部能量增加,裂纹萌生和扩展速度加快所致。此外,本文采用线性函数拟合了TB9钛合金材料室温下屈服强度增强因子与自然对数应变率之间的关系,可用于预测TB9钛合金在工程应用中的力学行为。     

助剂对聚氨酯微孔弹性体力学性能的影响

以聚酯POL-2016、聚醚PPG-330N、异氰酸酯MT、MDI-100LL、交联剂乙二醇、TMP等为主要原料，采用半预聚物法制备聚氨酯微孔弹性体．研究了在MT／MDI-100LL体系中各种助剂的用量或种类对聚氨酯微孔弹性体力学性能的影响．随着固化剂TMP用量的增加，微孔弹性体的拉伸强度、100％定伸应力先升后降；而回弹性先稍有降低后升高，扯断伸长率则呈先降后升再降的趋势．当固化剂TMP的加入量为A组分中多元醇质量的1．5％时，试样的综合性能较好．发泡剂用量增加，微孔弹性体的机械强度、回弹性先剧烈下降，当用量大于2％时又略有上升或下降缓慢．泡沫稳定剂用量增加，微孔弹性体的机械强度和回弹性均升高，扯断伸长率也稍有升高．催化剂用量增加，微孔弹性体的力学性能下降而工艺性能提高，因此应控制催化剂的用量．     

高性能聚丙烯纤维对再生混凝土力学性能的影响

通过工作性能、立方体抗压、劈裂抗拉及弹性模量试验,研究了不同骨料取代率下的高性能聚丙烯纤维增强再生骨料混凝土(HPP fibers reinforced recycled aggregate concrete,HFRAC)随高性能聚丙烯(high performance polypropylene,HPP)纤维掺量增加的变化规律,并与波纹型钢纤维增强再生骨料混凝土(steel fibers reinforced recycled aggregate concrete,SFRAC)进行了对比.结果表明:与SFRAC类似,HFRAC的工作性能随HPP纤维掺量的增加逐渐下降,但下降速度随HPP纤维掺量的增加逐渐减缓;HFRAC的立方体抗压强度随HPP纤维掺量增加变化不明显,但弹性模量略有降低;HFRAC的劈裂抗拉强度随着HPP纤维掺量的增加逐步提高,拉压比逐渐增大,且塑性性能优于SFRAC.另外发现,随着再生骨料取代率的增加,HF-RAC与SFRAC的力学性能均有所降低.     

文冠果壳纤维/高密度聚乙烯复合材料的力学性能

 为了充分拓展文冠果壳在复合材料领域的应用,优化其复合材料的制备工艺,探索力学性能随纤维质量分数的变化规律,采用未处理的纤维作为对比,将文冠果壳纤维表面进行碱、硅烷偶联剂及碱-硅烷偶联剂处理。采用双螺杆挤出机熔融共混与注塑成型的方法,制备文冠果壳纤维/高密度聚乙烯复合材料。考察了制备工艺、纤维质量分数对复合材料拉伸强度、断裂伸长率、弹性模量和冲击强度的影响。研究表明,经过二次双螺杆熔融共混,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率提高。随着纤维质量分数的增加,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率降低,弹性模量增加,冲击强度呈波浪状变化。复合材料断面上纤维断裂机制和剥落机制并存。     

激光石墨化沥青基碳纤维的力学性能研究

为提升沥青基碳纤维的力学性能,采用自制的激光超高温石墨化装置对中间相沥青基碳纤维进行石墨化处理。通过改变实验过程中的激光功率、牵伸力及碳纤维直径等3个因素制备了多组样品,研究了沥青基碳纤维拉伸强度随温度的变化规律,并分析了石墨化过程中牵伸力及碳纤维直径对其力学性能的影响。结果表明：沥青基碳纤维石墨化能承受的最大激光功率为360 W,对应的温度约为3 050℃,在此条件下处理得到的碳纤维拉伸强度由1.0 GPa提升至2.5 GPa;在碳纤维的承受范围内,其力学性能随着温度、牵伸力的增加而提高;直径较小的碳纤维力学性能提升更大。     

撒布式混杂钢纤维再生混凝土力学性能

为了研究撒布式混杂钢纤维再生混凝土的力学性能,以混杂钢纤维撒布层数和掺量为参数,对混凝土试块进行抗压、劈拉及弹性模量试验。结果表明:随着混杂钢纤维撒布层数的增加,抗压强度整体变化不大,劈拉强度逐渐呈现上升趋势,弹性模量、拉压比、弹强比随层数变化规律不明显;但弹性模量均较普通再生混凝土降低,拉压比均较普通再生混凝土增大,弹强比有增大也有减小;随着混杂钢纤维掺量的增加,抗压强度先增大后减小,劈拉强度、弹性模量逐渐增大,拉压比、弹强比先减小后增大。撒布混杂钢纤维层后,再生混凝土的破坏由脆性转变为具有一定的塑性。     

各向同性煤沥青制备炭/石墨纤维的研究

以各向同性煤沥青为原料,采用熔融纺丝工艺制备了直径为55μm的沥青纤维,经预氧化、炭化和石墨化处理后得到炭纤维和石墨纤维,并采用偏光显微镜、XRD和SEM等对其形貌、结构和性能进行表征。结果表明,炭/石墨纤维具有与沥青原料相似的各向同性光学结构;随热处理温度升高,炭/石墨纤维截面逐渐变粗糙,且内部石墨微晶逐步发育并长大,3 000℃下石墨化纤维微晶增大较明显,其堆积高度和平面尺寸分别约为5nm和11nm;1 600℃炭化纤维的力学性能较好,其拉伸强度和杨氏模量分别达到0.57GPa和32.19GPa,进一步提高热处理温度,纤维拉伸强度逐步降低,但是其杨氏模量逐渐增加,3 000℃石墨化纤维的拉伸强度和杨氏模量分别为0.26GPa和40.57GPa;炭/石墨纤维室温轴向电阻率随热处理温度的升高而降低,1 000℃炭化纤维室温轴向电阻率为47.78μΩ.m,3 000℃石墨化纤维室温轴向电阻率降至21.98μΩ.m。     

钨合金力学行为的计算机数值模拟─—宏观力学性能

在微观力学行为分析的基础上，对90W合金宏观力学性能及其与微观结构因素（粘结相力学参数）之间的关系进行了计算机数值模拟研究．结果表明：钨合金性能与粘结相力学参数密切相关．随着粘结相弹性模量增加，合金的抗拉强度增加，但延伸率降低．当粘结相屈服强度800MPa时，合金抗拉强度随粘结相屈服强度增加而增大，在粘结相屈服度为800MPa时达到最大值．随粘结相抗拉强度增加，合金抗拉强度和延伸率均呈近似线性规律增加．合金延伸率对粘结相应变硬化模量极为敏感．     

ChMI/MMA/St三元乳液共聚物的合成、表征及其与PVC的共混

用完全滴加料乳液共聚合方式合成了环己基马来酰亚胺/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯三元共聚物(ChM I/MMA/St),研究了三元共聚物的热性能、力学性能及流变性。结果显示:随着共聚单体中St含量的增加,共聚物的热分解温度明显提高;共聚物熔体表现出假塑性流体的行为,材料的表观粘度随St含量的增加而降低。同时用该三元共聚物作为耐热改性剂与聚氯乙烯(PVC)共混,研究了耐热改性剂含量对共混物热性能、力学性能、及流变性能的影响。结果表明:ChM I/MMA/St三元共聚物可以提高PVC的玻璃化温度和维卡软化温度,并能够抑制PVC的分解。     

TMCP工艺对Si--Mn系贝氏体钢组织与性能的影响

研究了轧后中温缓慢冷却与中温等温两种不同的热机械控制工艺( thermomechanical control process, TMCP)对硅锰系贝氏体钢的组织与性能的影响。通过拉伸试验机测试试验钢的力学性能,利用扫描电子显微镜、电子背散射衍射等分析手段对试验钢进行显微组织结构分析,并利用X射线衍射测定残余奥氏体含量。结果表明：随着轧后连续缓慢冷却开始温度的升高,贝氏体钢的抗拉强度、硬度及拉伸应变硬化指数n值有所提高,伸长率和冲击韧性降低,屈强比先降低后升高。随着轧后等温时间的延长,贝氏体钢的抗拉强度与屈强比先降低后升高,伸长率及冲击韧性先升高后降低。相对于等温制度,连续缓慢冷却可得到更好的综合力学性能,强塑积明显高于前者,伸长率比前者高20%以上。     

碱矿渣混凝土基本力学性能试验研究

以水玻璃和Na OH作为激发剂,矿渣微粉作为胶凝材料,硫铝酸钙氧化钙膨胀剂作为掺合料,制备碱矿渣混凝土基本力学性能试验标准试件,开展其立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、弯拉强度、弹性模量和泊松比基本力学性能试验研究.结果表明:碱矿渣混凝土表现出良好的早强性能,SEM微观分析显示骨料与浆体界面间未见明显过渡区,膨胀剂的掺入可以提高碱矿渣混凝土的早期(1 d、3 d)强度,降低后期(28 d)强度;同强度等级的碱矿渣混凝土的抗拉韧性要优于普通硅酸盐混凝土,弯拉强度、弹性模量和泊松比与普通硅酸盐混凝土相当;膨胀剂的掺入对弯拉强度有较大幅度的降低;已有弹性模量各建议计算式计算结果中与试验值最为接近的为中国规范.     

表面改性对三种天然纤维增强聚丙烯复合材料拉伸性能的对比研究

采用氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、丙基三甲氧基硅烷(KH-570)以及马来酸酐接枝聚丙烯(MAPP)分别对纤维素、木屑和秸秆进行了表面改性处理,并分别制备了三种植物纤维增强聚丙烯复合材料,考察了复合材料的拉伸性能与改性方法、纤维类型及纤维含量的关系。结果表明,复合材料的拉伸强度随着纤维含量提高而降低;MAPP处理较硅烷偶联剂处理的纤维-基体界面粘接性能改善较大,其拉伸强度最大提高了50%,而断裂延伸率和断裂韧性也由于界面结合力提高而明显降低。     

萃取干燥处理对UHMW-PE冻胶丝拉伸性能的影响

为了改善 UHMW—PE 冻胶丝的拉伸性能,本文对 UHMW—PE 冻胶丝的萃取和干燥工艺条件进行了研究.结果表明冻胶丝的最大拉伸倍数依赖于萃取和干燥条件,如:萃取剂、干燥过程中的限制收缩率、干燥温度和干燥时间.在萃取和干燥过程中的过量收缩会引起冻胶丝内部缺陷的产生,导致冻胶丝可拉伸性的恶化.本文以最优化实验,获得了以溶剂汽油为萃取剂对冻胶丝处理的最佳萃取和干燥条件是:多次萃取和5%限制收缩干燥.经最佳实验条件处理的冻胶丝在超高倍拉伸过程中是稳定的,并可制得强度为37.3cN/dtex 和模量为1731.0cN/dtex 的长丝.     

流动性高强再生混凝土工作性和力学性能试验研究

为研究减水剂掺量对流动性高强再生混凝土工作性和力学性能的影响,通过改变减水剂掺量(0.45%、0.55%、0.65%、0.75%、0.85%),完成了不同再生骨料取代率(0、30%、40%、50%)的再生混凝土工作性和力学性能试验研究。研究表明:随着减水剂掺量的增加,再生混凝土坍落度值增大;减水剂掺量对再生混凝土早期抗压强度影响规律不明显;减水剂掺量为0.65%~0.75%时,再生混凝土28 d抗压强度、抗拉强度和抗折强度均有明显增加,拉压比和折压比值也达到峰值。     

钢纤维增强超高强混凝土拉压比试验研究

在超高强混凝土(C100级)中掺入螺纹型钢纤维,通过立方体抗压强度与劈裂抗拉强度试验,研究钢纤维对超高强混凝土增强增韧效果和拉压比性能的影响.立方体试件尺寸为100mm×100mm×100mm,钢纤维掺量为0、0.50%、0.75%、1.00%、1.50%.试验结果表明,掺入钢纤维后,超高强混凝土立方体试件裂缝开展路径较多,裂而不散,坏而不碎,抗压韧性显著增强;抗压强度提高10.6%～15.5%,劈裂抗拉强度提高38.2%～91.9%;掺入钢纤维的超高强混凝土拉压比为0.060 5～0.084 6,拉压比提高24.08%～73.46%.提出了钢纤维超高强混凝土立方体抗压强度与劈裂抗拉强度预测模型,预测值与试验值误差分别在±1.79%、±17.84%范围内.掺入钢纤维可使超高强混凝土脆性大、韧性小的缺点得到显著改善.     

PET废纤/竹原纤维增强不饱和聚酯复合材料的力学性能与吸水性能

采用平板模压成型方法制备聚对苯二甲酸乙二醇酯是(PET)废纤/竹原纤维增强不饱和聚酯复合材料,研究纤维梳理方式及不同质量比对复合材料力学性能与吸水性能的影响。结果表明:相同纤维比例、不同纤维梳理方式的复合材料拉伸强度无显著差异;纤维混合梳理的复合材料弯曲强度和弯曲模量均显著高于分别梳理的复合材料;纤维分别梳理的复合材料耐水性能优于纤维混合梳理的复合材料。动态机械热分析显示:复合材料储能模量随竹原纤维含量增加而增加,PET纤维含量的增加使复合材料阻尼效应增加。复合材料吸水动力学表明:水分在竹原纤维比例高且分别梳理的复合材料内部的扩散符合Fick定律;而水分在竹原纤维比例低且纤维混合梳理的复合材料内部的扩散行为不符合Fick定律。     

不同约束条件下掺轻烧MgO混凝土的力学性能

研究掺0%,5%,8%和12%(质量分数,下同)轻烧MgO混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、极限拉伸值和轴拉强度随龄期的变化规律,并用扫描电子显微镜和光学显微镜对混凝土微观结构进行分析。结果表明:掺轻烧MgO混凝土在不同约束条件下力学性能都有不同程度的提高,3维约束对混凝土力学性能提高程度最明显。掺5%,8%和12%MgO混凝土3维约束试件360 d时抗压强度分别比自由试件高16.9%,22.0%和16.0%,180 d时劈拉强度分别比自由试件高32.93%,31.03%和33.33%。掺5%和8%MgO混凝土3维约束试件极限拉伸值比自由试件分别提高9.5%和3.1%,抗拉强度分别提高5.7%和6.9%。自由条件下,MgO掺量较大时,MgO水化膨胀使得混凝土内部结构松散,基体呈疏松、多孔状,骨料与界面黏接较弱;约束条件下,混凝土基体的致密性得到提高,基体和集料界面的黏接能力加强,从而提高了混凝土的力学性能。     

Manufacture of Flax Reinforced PP Laminates and Research on the Tensile Properties

Flax fiber was used to reinforce Polypropylene （PP） owing to its lower impact on environment and suitable mechanical behaviors. To overcome the difficulty of penetrating fibers due to the high viscosity of thermo-plastic resin, PP filaments wrapping around the linen yam produced commingled yams, which were woven into fabrics as preforms to make laminates by optimum hot-pressing technology. The effects of fiber volume fraction, fabric density and structure on tensile properties of composites were researched through analyzing the tensile test results and the scanning electronic microscope （SEM） micrographs of fracture surface. Conclusions are drawn that the properties of laminates with fiber volume fraction of 0.50 are better than those with the other two fractions. For plain structure, the tensile properties in warp direction decrease according to the increase of weft density while in weft direction increase. For different fabric structures, properties of laminates with structures of plain 3, twill 2/2 and twill 3/1 increase gradually. And properties in weft direction are prior to those in warp direction for each laminate.