颗粒增强铝基复合材料的制备及热膨胀性能

以复合材料在电子封装方面的应用为目标,选择粒径大约为4μm的Al2O3、AlN和SiC颗粒,采用挤压铸造法方法制备了颗粒体积分数为40%的3种铝基复合材料。研究表明,所制备的复合材料组织致密,颗粒均匀分布。对比分析表明,复合材料的平均线膨胀系数(CTE)在11.51×10-6～18.62×10-6/K之间并随着加热温度的升高而增大。SiCp/2024复合材料的CTE实测值最低,AlNp/6061次之,Al2O3p/2024略高;Al2O3p/2024的实测值与Kerner模型预测值相符得较好,而AlNp/6061复合材料与ROM模型符合得较好,SiCp/2024复合材料的实测值介于Shapery模型的上下限之间。     

引发剂对硅烷化杨木单板/聚乙烯薄膜 复合材料性能的影响

为分析引发剂对硅烷偶联剂的协同效应,以高密度聚乙烯(HDPE)薄膜为胶黏剂,乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)和引发剂过氧化二异丙苯(DCP)为杨木单板的改性剂,制备硅烷化杨木单板/HDPE薄膜复合材料。分别采用力学试验机、动态力学分析仪(DMA)和冷场发射扫描电子显微镜分析引发剂DCP用量(0、0.05%、0.10%、0.15%)对复合材料物理力学性能的影响。结果表明:在引发剂DCP的诱导下,硅烷化杨木单板与HDPE薄膜发生了化学交联反应,形成了优良的胶接结构,硅烷化杨木单板/HDPE薄膜复合材料的力学性能、耐水性能和耐高温破坏性能都显著增强。当引发剂DCP添加量达到0.15%时,复合材料的胶合强度、木破率、静曲强度和弹性模量值分别由1.02 MPa、2%、60.10 MPa、5 102 MPa增加至2.07 MPa、95%、77.20 MPa、6 822 MPa; 吸水率和吸水厚度膨胀率分别由77.80%和5.79%降低至53.75%和4.09%。DMA结果显示,复合材料的耐高温破坏能力随DCP添加量的增加而改善,当DCP用量由0增至0.15%时,复合材料在130 ℃时的储能模量保留率由44.19%提高到88.34%,胶接界面层失效的温度点从147 ℃提高至197 ℃。     

颗粒增强复合材料机械性能细观分析模型研究

假设立方体颗粒均匀分布于树脂基体材料中，借助于单元串联、并联和Halpin-Tsai模型算法导出了复合材料杨氏模量的计算公式。利用三维有限元数值方法对立方体和球体颗粒增强复合材料代表性体积元进行了数值模拟，得到了应力分量σ33及von MiseS应力的分布规律，阐述了应力分布和材料破坏之间的联系。研究结果发现，颗粒的几何形状对复合材料杨氏模量的影响甚微，由分析预测模型、有限元数值模拟和实验测量所得到的结果符合良好。     

偶联剂对HDPE基竹塑复合材料性能的影响

以高密度聚乙烯(HDPE)、竹粉(BF)为原料,马来酸酐接枝聚丙烯(MAH-g-PP)作为偶联剂,通过混炼、平板热压成型制备竹粉/HDPE复合材料,研究了马来酸酐接枝聚丙烯添加量(0、2%、5%、8%)对竹粉/HDPE复合材料吸湿性、吸水性、弯曲强度、拉伸强度以及抗冲击强度等性能的影响。结果表明:MAH-g-PP能显著改善竹粉/HDPE复合材料的吸湿、吸水性能,明显提高复合材料的力学性能; 当MAH-g-PP添加量为5%时,复合材料的吸湿、吸水率最低,静曲强度与弹性模量分别提高68%和30.4%,拉伸强度与抗冲击强度分别增长53.7%和75%; 而当MAH-g-PP添加量为8%时,复合材料的力学性能在一定程度上有所降低。红外光谱(FTIR)分析显示,添加MAH-g-PP后竹粉的游离羟基与马来酸酐之间发生了酯化反应。     

木粉/HDPE复合材料的力学性能与流动性能

用木粉与高密度聚乙烯(HDPE)复合制备了能代替木材的复合材料。考察了木粉含量、粒度、界面相容剂用量对复合材料力学性能、流动性的影响。结果表明,复合材料的弯曲强度随木粉含量的增加而提高,冲击强度随木粉含量的增加而下降;弯曲强度随木粉粒度减小显著降低,而冲击强度先有所升高而后降低;界面相容剂能有效改善材料的性能,其较佳用量约为5%(质量分数).     

纳米SiO2填充UHMWPE/PTFE/纳米MMT复合材料的摩擦磨损行为

通过热压成型工艺制备纳米SiO2和纳米蒙脱土(MMT)及聚四氟乙烯(PTFE)复合填充超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料,采用销-盘式摩擦磨损试验机考察复合材料在干摩擦条件下与45#钢配副时的摩擦磨损行为,用扫描电子显微镜观察复合材料的磨损表面形貌.结果表明:当PTFE和MMT的填充质量分数均保持6%,填充质量分...     

Effect of uniaxial pressure on conduction behavior of carbon black filled poly（methyl vinyl siloxane） composites

~~Effect of uniaxial pressure on conduction behavior of carbon black filled poly(methyl vinyl siloxane) composites1. Lundberg, B., Sundqvist, B., Resistivity of a composite conducting polymer as a function of temperature, pressure, and environment: Application as a pressure and gas concentration transducer, J. Appl. Phys., 1986,60(3): 1074-1079. 2. Carmona, F., Canet, R., Delhaes, P., Piezoresistivity of heterogeneous solids, J. Appl. Phys., 1987, 61(7): 2550-2557. 3. Pra…     

环境友好型Sip/LD11复合材料的显微组织及性能

选用粒径为20 μm的高纯Si粉,采用挤压铸造方法制备Si体积分数为65%的Sip/LD¨复合材料.研究结果表明复合材料组织致密,颗粒分布均匀;透射电镜观察发现,在Si颗粒内部存在高密度的层错,同时还存在孪晶和位错;Si-Al界面结合状况良好,无界面反应物;LD11铝合金中存在位错和析出的共晶Si;复合材料具有低密度(2.4 g/cm3),低热膨胀系数(8.1×10-6 /K),高热导率(161.3 W/(m·K))的特性,可以通过退火处理进一步降低其热膨胀系数,提高热导率.该材料具有较好的力学性能.     

纳米铜/环氧树脂导热复合材料的制备、结构与性能

通过液相还原法制备得到铜纳米线（CuNWs）及铜纳米片（CuNPs）,将其与环氧树脂（EP）共混制备得到复合材料,利用导热系数测试、电阻测试和扫描电镜等手段对复合后材料的导热性能、绝缘性能以及微观结构进行了表征,结果表明：填充了CuNWs或CuNPs的EP在显著提升导热性能的同时仍然具有良好的绝缘性;当CuNWs和CuNPs的填充体积分数为11%时,复合材料的导热系数可分别提高至1.09 W/（m·K）和1.26 W/（m·K）,相对于树脂基体导热系数分别提升了474%和563%,同时电阻率分别为9.0×10¹⁰ Ω·cm和6.2×10¹⁰ Ω·cm,保持了较好的绝缘性,显示出这类材料在导热领域有着广阔的应用前景。     

玻璃微珠、橡胶粉末填充聚丙烯复合材料吸能特性

采用单轴压缩试验分别对空心玻璃微珠( HGB)和丁腈橡胶粉末( PNBR)填充的聚丙烯( PP)复合材料进行压缩性能和吸能特性研究,通过测定基于摆锤冲击试验的冲击韧性对材料的吸能能力进行验证,并采用扫描电子显微镜观察材料的微观形貌. 结果表明:空心玻璃微珠增加聚丙烯的刚度并降低延展性,粉末丁腈橡胶减小聚丙烯的刚度并提高延展性;吸收相同能量时,粉末丁腈橡胶/聚丙烯体系产生的应力响应最小;根据吸能效率,空心玻璃微珠/聚丙烯体系的设计应力应高于粉末丁腈橡胶/聚丙烯体系;理想吸能效率的最大值出现在相对平缓的屈服阶段;冲击试验结果证明空心玻璃微珠和粉末丁腈橡胶都能改善聚丙烯的吸能特性.     

硅灰石填充改性聚丙烯结晶行为,形态结构及性能

采用ＤＳＣ技术研究不同组成的硅灰石填充聚丙烯的等温与非等温结晶行为，并 通过偏光显微镜和扫描电镜考察其结晶行态及填料与基体间的界面结构。同时测定了 材料的力学性能，考察了破坏断面的形貌。结果表明，硅灰石在填充聚丙烯中起异相 成核作用，改变了聚丙烯的结晶速度、球晶形态、晶粒大小及分布，并影响其力学性 能。     

复合材料层合板的热变形非线性分析

采用交替非线性分析有限元法研究了复合材料层合板在瞬态热载作用下的热变形问题。通过数值结果讨论表明，在研究热载作用下复合材料层合板热变形分析时必须考虑复合材料的热物理和力学机械性质随温度变化的非线性特征。     

封装SiCp/Cu复合材料组织性能研究

采用粉末冶金法制备SiC体积分数分别为20%、35%、50%的SiCp/Cu复合材料,并采用扫描电镜、热膨胀仪、热分析仪、洛氏硬度计等对其显微组织、热物理性能和力学性能进行表征。结果表明,随着SiCP含量升高,偏聚现象趋于明显,SiCp/Cu复合材料热导率减小,分别为167、145、130W/m·K,SiCp/Cu复合材料热膨胀系数分别为10.2×10-6、8.6×10-6、9.6×10-6 K-1,呈先减小后增大趋势;在SiCp/Cu复合材料中,当SiC体积分数小于35%时,其硬度值变化取决于SiCp含量,当SiC体积分数大于35%时,其硬度值取决于致密度。     

碳纳米管增强一维高导热C/C复合材料的微观结构与物理性能

以中间相沥青基炭纤维和中间相沥青为主要原料,并添加一定量多壁碳纳米管,通过热压成型和高温热处理工艺制备一维高导热C/C复合材料。采用偏光显微镜、扫描电镜、激光热导仪、电子万能试验机等对复合材料的微观结构、导热性能和力学性能进行表征。结果表明,碳纳米管的添加导致复合材料的孔隙率下降和体积密度升高,而且对复合材料的力学性能及不同方向的导热性能都有显著影响。随着碳纳米管添加量的增加,复合材料沿炭纤维轴向的室温热扩散系数逐渐降低,而垂直于纤维轴向的抗弯强度和室温热扩散系数均呈现先上升后下降的趋势。经过2900℃石墨化处理后,添加体积分数3%碳纳米管的复合材料垂直于纤维轴向的抗弯强度为113.4 MPa、热扩散系数为40.1mm~2/s,较未掺杂碳纳米管时分别提高了56%和79%。     

LiFePO4/C复合材料的制备和性能研究

采用溶胶凝胶法对原料进行了混合,在氮气保护下利用固相反应烧成了LiFePO4/C复合材料.XRD衍射分析表明,烧成温度和碳源引入量对LiFePO4/C的结晶度有较大的影响,在650～700 ℃范围内烧成的LiFePO4/C结晶完整;当碳源引入量超过20%时,LiFePO4/C衍射峰强度下降.SEM电镜观察到,烧成的LiFePO4/C晶粒细小,大小均匀,晶粒尺寸为100 nm左右.以烧成的LiFePO4/C复合材料作为正极材料进行充放电测试,发现碳源对首次放电容量有较大的影响,分别以乙炔黑、蔗糖和葡萄糖作为碳源时,0.1 C倍率下首次放电容量分别为120,135,162 mA·h/g.对以葡萄糖为碳源烧成的LiFePO4/C复合材料进行放电倍率测试,研究结果表明,该复合材料具有优异的大电流充放电性能.在1 C和3 C高倍率下首次放电容量为0.1 C倍率下放电容量的90%和80%.     

影响结构在火灾下行为的主要因素及其数值模拟

对影响结构在火灾下行为的主要因素:约束条件和温度载荷作用方式进行了分析,并采用有限元方法对梁在火灾下的行为进行了数值模拟.得出的结论对分析和解释大型复杂结构在火灾下的行为具有重要意义,为基于整体结构的耐火设计方法提供了理论依据.     

复合材料层板动态力学性能和本构关系研究

在不同温度环境下 ,利用MTS材料试验机 ,在中等应变速率 ( 1 /s)下 ,对玻璃布———环氧层板的动态力学性能进行了实验研究 ,给出一种较为可靠的复合材料拉伸试样设计方法 ,获得了杨氏模量、拉伸强度和泊松比等力学参数。实验结果表明 ,玻璃布———环氧层板具有明显的应变率相关和温度效应。采用Johnson提出的温度、应变率相关的本构模型 ,根据实验数据拟合了玻璃布———环氧层板材料的本构关系 ,分析表明该本构关系可以很好地描述材料的应变率和温度效应。     

纤维体积分数对炭/炭复合材料摩擦磨损性能的影响

通过化学气相沉积法将纤维体积分数分别为23%,30%和40%的3种炭纤雏针刺毡预制件增密至1.50 g·cm-3,再浸渍树脂进一步增密至1.80 g·cm-3,进行热处理后制成炭/炭复合材料,观察3种试样的金相显微结构,测试3种试样在不同刹车压力下的摩擦磨损性能;采用扫描电子显微镜对其磨损表面进行观察.研究结果表明:对于热解炭为非典型粗糙层结构的炭/炭复合材料,纤维体积分数增大,其摩擦曲线相对较平稳,磨损量较大;当纤维体积分数超过30%后,磨损量显著增加;在相同的刹车压力下,纤维体积分数对摩擦因数无显著影响.刹车压力低时试样的摩擦因数比刹车压力高时的摩擦因数大;作为摩擦炭/炭复合材料,纤维体积分数为30%左右较适宜.     

超细片层NbTi/TiNi记忆合金复合材料的制备与功能特性

基于NbTi-TiNi共晶型相变,经成分分析,通过电弧熔炼制备几种具有NbTi和TiNi记忆合金铸态双相组织的NbTiNi合金。这种合金是一种原位自生的NbTi/TiNi记忆合金复合材料,具有复合比可控(通过调整Ni或Nb含量)、可逆马氏体相变温度可调(通过调整Ti/Ni比例)的特点。通过对其辅以常规的锻造、拔丝等大变形工艺加工,使NbTi和TiNi组元细化至微米级别,进一步得到复合组元比表面大、分布均匀、界面强度高的超细片层NbTi/TiNi记忆合金复合丝材料。通过热膨胀仪和万能拉伸试验机对其进行热膨胀和力学性能测试。结果表明,该复合材料不但具有很高的屈服强度(超过1.6 GPa),还具有负膨胀点记忆效应、应变软模效应等新功能特性。     

CVI-RMI法制备C/SiC复合材料的微观结构与弯曲性能

以T700炭纤维准三维编织针刺整体毡为预制体,在炭纤维表面CVI预沉积热解炭涂层,利用化学气相渗透-反应熔体浸渗法(CVI-RMI)制备C/SiC复合材料,观察材料的微观形貌,并探讨界面对弯曲性能的影响。研究结果表明:利用CVI-RMI联合工艺制备的C/SiC复合材料致密度高,开孔率较小(10%),基体分布均匀;材料弯曲强度达133 MPa,呈逐层破坏机制,表现出良好的假塑性;热解炭涂层与CVI-SiC基体减少了RMI工艺过程对炭纤维的损伤,且热解炭涂层调节了炭纤维与基体之间的界面结合状况,有利于纤维的拔出。