原位生长碳纳米管增强SiC_f/SiC复合材料的力学性能

碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(SiCf/SiC)是航空航天和聚变能源等高技术领域理想的高温结构材料,改善纤维与基体的界面结合是提高其力学性能的关键。本文采用化学气相沉积法在纤维表面原位生长碳纳米管,以达到改善纤维与基体的结合同时对复合材料进行二次增强的目的。结果表明,采用碳纳米管增强的SiCf/SiC复合材料的力学性能有不同程度的提高,特别是当碳纳米管的体积分数为5.31%时,复合材料的断裂韧性提高106.3%。纤维表面的碳纳米管层与纤维结合较弱,能够促进纤维的拔出,从而促进复合材料断裂韧性的提高;另外,碳纳米管的拔出对复合断裂韧性的提高也有一定的促进作用。     

SiC颗粒表面改性对SiCp/Fe烧结及性能的影响

文章通过试验初步探讨了SiC颗粒表面改性对SiCp／Fe复合材料的烧结机制、机械性能及断裂情况的影响．研究表明,在碳化硅复合材料表面化学镀一层镍,能够较好地改善增强体与基体的界面结合,使得碳化硅复合材料的抗弯强度、冲击韧性及宏观硬度均有了明显的提高．     

3D C/SiC复合材料的力学性能

对三维四向编织结构炭纤维增强碳化硅基复合材料的弯曲、断裂韧性和拉伸性能进行研究,利用扫描电镜(SEM)观察材料的断口形貌,获得该材料主要的力学性能及破坏规律.研究结果表明:三维C/SiC复合材料具有较高的弯曲强度和断裂韧性,最高值分别为465 MPa和15.1 MPa·m1/2;界面结合适中的材料纤维与纤维束被大量拔出,表现出较好的假塑性断裂特征;材料的拉伸强度最高达到168 MPa:材料在拉伸过程中,其纤维束在外力作用下向受力的轴向靠拢,纤维束间的夹角减少,材料总应变增加.     

编织结构三维仿真及其对C/SiC复合材料性能的影响

以连续碳纤维增强的碳化硅复合材料为研究对象,利用计算机仿真技术实现了纤维预制体结构的三维仿真;同时采用CVD PIP联合工艺制备了2.5D与三维四向2种结构的C/SiC复合材料,研究了预制体结构与复合材料力学性能之间的关系。结果表明:三维四向编织结构C/SiC复合材料的x向弯曲强度达到399.2 MPa,层间剪切强度达到38.1 MPa,断裂韧性达到16.0 MPa.m1/2,各项力学性能均高于2.5D编织结构的C/SiC复合材料的力学性能。     

碳纤维增强碳化硅复合材料的力学性能与界面

以A1N和Y2O3为烧结助剂,采用先驱体转化-热压烧结的方法制备了Cf／SiC复合材料．研究了烧结温度对复合材料界面和力学性能的影响及烧结助剂对显微结构的影响．结果表明由于烧结时晶界液相和SiC-A1N固溶体的形成,当烧结温度为1750℃时,复合材料具有较高的致密度和较好的力学性能;当烧结温度升为1800℃时,在复合材料密度增大的同时,其力学性能也大幅度提高,此时复合材料抗弯强度与断裂韧性分别高达691.6MPa和20.7MPa·m1/2,复合材料呈现韧性断裂;进一步提高烧结温度至1850℃时,虽然复合材料的密度有所增加,但由于纤维,基体界面结合过强以及纤维本身性能退化加剧,复合材料呈现典型的脆性断裂,其力学性能急剧降低;纤维／基体的界面是导致纤维增强陶瓷基复合材料性能的关键因素,其中,纤维的脱粘与拔出是主要的增韧因素．     

基于界面改性的碳纳米管水泥基复合材料力学性能

针对碳纳米管水泥基复合材料中碳纳米管与水泥基体界面结合弱的技术问题,以聚乙烯醇和聚丙烯酰胺分别作为界面桥连剂,探究桥连剂通过强化碳纳米管与水泥基体间的界面对碳纳米管水泥基复合材料力学性能的增强效果;利用阿拉伯树胶作为碳纳米管的水性分散剂,采用普通和表面带有羧基的2种碳纳米管制备5组不同碳纳米管掺量的水泥基复合材料,对其进行了不同龄期的抗压、抗折强度测试,并利用扫描电子显微镜(SEM)在断口处对碳纳米管与水泥基体界面区进行了微结构分析。结果表明:采用羧基碳纳米管并掺入桥连剂的水泥基复合材料力学强度得到最大提升,相较于配合比相同但未加入碳纳米管的基准组,加入桥连剂的羧基碳纳米管水泥基复合材料28 d抗折、抗压强度分别提升了47.4%和22.7%,仅加入羧基碳纳米管的水泥基复合材料则提高了15.4%和8.84%;SEM测试发现加入桥连剂的碳纳米管水泥基复合材料破坏断口处碳纳米管与水泥基体连接处结构密实,未加入桥连剂试件断口处碳纳米管被完全拔出,说明桥连剂改善了碳纳米管与水泥基体间界面结合,使二者近似成为一个整体进行受力,增强了碳纳米管的拔出效应,水泥基体断裂时碳纳米管拔出吸收了更多的破坏能,显著改善了水泥基复合材料的宏观力学性能。     

SiCpl-BAS复合材料的显微组织与力学性能

用热压烧结法工艺制备碳化硅片晶增强BAS(BaOAl2O32SiO 2)玻璃陶瓷基复合材料(SiCpl-BAS),并对其组织结构与力学性能进行了初步研究 .结果表明,当碳化硅片晶体积分数上升到0.30时,SiCpl-BAS复合材料的断裂韧性和抗弯强度分别从纯基体的100.3 MPa和1.49 MPa·m1/2,提高到181.0 MPa和3.20 M Pa·m1/2.主要的增强增韧机理为裂纹的偏转、分岔和片晶的拔出.     

SiCpl-BAS复合材料的显微组织与力学性能

用热压烧结法工艺制备碳化硅片晶增强BAS（BaOAl2O32SiO2)玻璃陶瓷基复合材料（SiCpl-BAS)，并对其组织结构与力学性能进行了研究，结果表明，当碳化硅片晶体积分数达到0．30时，SiCpl-BAS复合材料的断裂韧性和抗弯强度分别从纯基体的100．3MPa和1．49MPa.m^1/2，提高到181．0MPa和3．20MPa.m^1／2，主要的增强增韧机理为裂纹的偏转,分岔和片晶的拔出。     

碳管纤维/水泥基复合材料的制备及电学性能研究

目的研究碳纳米管纤维(CNTF)对水泥基体电学性能、压力敏感性能的影响,以实现碳纳米管纤维/水泥复合材料的定向导电性能和机敏性能.方法以CNTF为增强组分,通过对CNTF进行表面处理以提高CNTF与基体间界面结合,从而制备成碳纳米管/水泥复合材料.采用Keithley2400数字源表测量不同掺量下复合材料的电阻及相同载荷下的电阻变化,并对其导电性、压敏性以及抗压性能进行测试研究.结果少量的CNTF可以显著提高水泥基复合材料的电导率,且随着碳纳米管纤维掺量的增加,导电率随之增加;将碳纳米管纤维掺入水泥净浆中形成的试件具有优良的压敏性能,且当掺量增大并且均匀分布时压敏性能表现更稳定;掺入碳纳米管纤维后,复合材料的力学性能并无明显下降.结论碳纳米管纤维可以显著提高水泥基复合材料的导电性能和压力敏感性能,而力学强度变化不大.     

维尼纶纤维增强石膏基复合材料力学性能研究

研究了石膏基复合材料的结构、耐水机理和物理力学性能.结合弯曲载荷变形曲线,分析了维尼纶纤维增强石膏基复合材料的断裂机理;利用扫描电子显微镜,分析了复合材料界面性能.结果表明:石膏基复合材料实现了单一的结晶到晶胶共生的结构转变,材料的强度和耐水性得到改善;维尼纶纤维能提高复合材料的抗折强度、断裂能、断裂韧性和冲击韧度;维尼纶纤维增强石膏基复合材料断裂过程可分为3个阶段:基体断裂、纤维脱粘和纤维拔出;纤维和基体间界面结合强度较弱.     

SiC长纤维增强玻璃陶瓷基复合材料的研究

采用涨浆浸渍热压工艺制备ＫＤ－１ＳｉＣ长纤维增强玻璃陶瓷其复合材料。研究烧结温度和纤维体积分数对复合材料力学的影响。ＳｉＣｆ／ＢＡＳ复合材料的抗弯强度和断裂韧性最大达到４９４．１ＭＰａ和１８．２８ＭＰａ．ｍ＾１／２,ＳｉＣｆ／ＭＡＳ复合材料的抗弯强度和断裂韧性最大达到５３８．７ＭＰａ和１６．７０ＭＰａ．ｍ＾１／２。结合试样的断口形貌和抗载荷－位移曲线分析了复合材料的失效方式。     

SiCf／Al模型复合材料界面微区残余应力

实验测定界面附近残余应力的分布有利于深入研究金属基复合材料变形和断裂行为的微观机制,对制备综合性能良好的复合材料具有指导作用。采用束斑直径为30μm的微小X射线束,测定了单根SiC连续纤维及连续SiC纤维束增强纯Al模型复合材料中SiC纤维附近基体中的周向和径向残余应力分布,并将测量结果与有限元模拟结果进行了比较。     

原位法制取碳纳米管/尼龙6复合材料

为改善尼龙 6 (PA6 )的力学性能 ,加入碳 nm管(CNTs)与之复合 ,制作 CNTs/ PA6复合材料 ,以提高基体PA6的力学性能 ,特别是抗拉强度。通过采用原位法复合CNTs与 PA6 ,获得了由 OC C化学键连接的、理想的CNTs/ PA6界面的、且 CNTs在基体 PA6中分散均匀的CNTs/ PA6复合材料 ,其抗拉强度有较大幅度的提高 ,同时还保持较高的冲击韧性和延伸率。经检测 ,CNTs/ PA6复合材料的断裂界面不象其它纤维增强 PA6复合材料那样在纤维 / PA6界面上 ,而是在 PA6包裹层与 PA6基体界面上。研究结果表明 ,采用原位复合法 ,CNTs能够对 PA6基体起到很好的增强作用     

原位合成TiB_2颗粒增韧SiC的显微组织与断裂韧性

在前期对原位生成TiB2增韧SiC制备工艺研究的基础上,研究了TiB2/SiC复合陶瓷的显微组织与力学性能.研究发现:在φ(TiB2)介于5%~20%时,原位生成的TiB2相在SiC基体中的分布都比较均匀;当φ(TiB2)为5%和20%时,TiB2颗粒等面积圆直径平均值分别为2.6和3.9μm;另外,TiB2颗粒能起到明显细化SiC晶粒的作用.随着φ(TiB2)的增加,TiB2/SiC复合材料的相对密度、维氏硬度和断裂韧性均增大.当φ(TiB2)为20%时,复合材料相对密度、维氏硬度和断裂韧性分别为94.8%,29.1 GPa和5.9 MPa.m1/2.经优化工艺制备的TiB2/SiC复合陶瓷...     

铝合金复合材料的制备与性能

介绍了铝合金复合材料（ＭＭＣ）的生产途径和制备工艺；用粉末冶金法制备了ＳｉＣｐ增强铝合金ＭＭＣ，并对其进行了力学性能测试和断裂行为分析；综述比较了用不同工艺生产的ＭＭＣ的性能及影响因素；试图说明增强体／基体界面结合力是铝合金ＭＭＣ性能的控制因素；指出寻求适当的界面结合是ＭＭＣ设计中的一个重要内容     

INTERFACIAL MICROSTRUCTURE OF SILICON CARBIDE FIBER REINFORCED COMPOSITES

Electron microscopy, including bright field imaging, dark field imaging, high resolution imaging, (SAD) and (EDX), was employed to investigate the interfacial microstructure of silicon carbide fiber reinforced composites. It is found that SiC / SiC has well-defined interface layer between fibers and matrix, consisting primary of graphite crystallites. The interface of SiC / Pyrex displays a very poor bonding. For SiC / JG6 it is difficult to distinguish the interface region from fiber and matrix in TEM image.     

碳/碳复合材料中不同微区的基体结构

为优化碳基体结构,提高碳/碳(C/C)复合材料综合性能,针对沥青基C/C复合材料中纤维束内及纤维束间不同碳基体结构微区,利用显微Raman光谱、原位纳米力学测试、Micro-CT、扫描电镜(SEM)和压汞仪对碳基体结构进行研究。结果表明:碳基体呈片层结构沿纤维、纤维束表面取向堆积排列,在纤维、纤维束表面区域及纤维束之间碳基体中存在一定孔隙、裂纹等缺陷;纤维间基体的石墨化程度是沿着纤维表面向中心区域逐步增强,靠近纤维表面区域基体的弹性模量高于纤维间区域的弹性模量。C/C复合材料中碳基体形成过程存在渐次性和差异性,从而影响C/C复合材料综合力学性能。     

相容剂对玻纤毡增强聚丙烯复合材料力学性能的影响

利用熔融浸渍法制备了玻纤毡增强聚丙烯复合材料,考查了相容剂马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)含量对玻纤毡增强聚丙烯复合材料力学性能的影响;并使用FTIR、DSC、POM对不同相容剂PP-g-MAH含量下玻纤毡增强聚丙烯复合材料的结晶特点进行了研究。结果表明:树脂基体中含有适量的PP-g-MAH时,玻纤毡增强聚丙烯复合材料强度增加的同时冲击韧性可以得到保持。通过对其基体结晶结构研究发现,适量的PP-g-MAH含量可促使玻纤表面产生适量界面横晶的同时也可使基体主体产生均匀的晶体结构,进而获得适宜的界面结合和基体韧性,平衡强度和韧性之间的矛盾。     

反复塑性变形法制备SiCp/AZ31镁基复合材料

采用反复塑性变形（RPW）技术,再结合挤压工艺可制备出SiC颗粒增强AZ31镁基复合材料,RPW次数和SiC颗粒的加入量对SiCP/AZ31镁基复合材料显微组织和性能的影响也得到了研究。研究结果表明,随着RPW次数的增加,SiC颗粒逐渐被细化并最终在基体中弥散分布,在RPW为300次时的力学性能最佳;随着SiC颗粒加入量的增加,其室温抗拉强度和硬度都逐渐增大,在SiC颗粒体积分数为6%时达到最大值,分别为371MPa和112。