原子非简谐振动对石墨烯/ZIF-67型复合材料蓄热性能及特征寿命的影响

利用石墨烯优良的特性与其他材料复合，可赋予复合材料优异的性质并兼具两者的优势；对石墨烯/ZIF-67型(CoO/RGO)复合材料的研究中，在考虑原子非简谐振动情况下采用固体物理学理论和方法，确定了该材料的德拜温度、定容比热和特征寿命随温度变化而变化的规律，并探讨了原子非简谐振动对上述指标的影响。结果表明：1) 石墨烯/ZIF-67型复合材料的德拜温度和定容比热的数值均随温度升高而增大，其中德拜温度随温度升高无较大变化，温度每升高1 K，德拜温度仅升高约0.003%；而定容比热随温度升高呈非线性增大，其中温度较低时定容比热变化较大，温度较高时定容比热有接近常量的趋势。2) 石墨烯/ZIF-67型复合材料的特征寿命约为232 d，并随温度升高而减少，但减少幅度不大，实际使用环境温度对该材料的特征寿命的影响很小。3) 若不考虑原子间的非简谐效应，石墨烯/ZIF-67型复合材料的德拜温度和特征寿命为常量；在考虑到原子非简谐振动项后，则它们均随温度变化而变化，且温度越高，非简谐效应产生的影响越明显；然而非简谐效应对该材料定容比热的影响不明显。研究结果有助于推动有关石墨烯/ZIF-67型复合材料的研究和应用。     

Fe-Al金属间化合物基叠层复合材料的界面表征及生长动力学研究

将SUS441不锈钢薄板和1060纯铝薄板交替叠放后，经“轧制复合—合金化退火”工艺制得 Fe-Al金属间化合物基叠层（Fe-Al metal-intermetallic-laminate，Fe-Al MIL）复合材料。采用光学显微镜（optical microscope, OM）、扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）、X射线衍射仪（X-ray diffractometer, XRD）等设备测试了不同热处理制度下Fe-Al MIL复合材料的界面微观组织形貌、物相组成及化合物生长行为。结果表明：在640 ℃退火时，均匀层的主要物相为Fe₂Al₅，且有原子分数为5%～6%的Cr固溶于该均匀层；在高于640 ℃退火时，除由Fe₂Al₅相组成的均匀层之外，化合物层还出现了明显的由Fe₄Al₁₃相和Cr₂Al₁₃相组成的两相层，且两相层交界处有Al_5.50Cr_1.95Fe_2.55相析出；金属间化合物的厚度随退火温度的升高及时间的延长而增加，Fe₂Al₅相的生长规律满足抛物线法则，其生长激活能为192.28 kJ/mol。     

Effect of spark plasma sintering and reinforcements on the formation of ultra-fine and nanograins in AA2024-TiB2-Y hybrid composites

This study reports the influence of sintering mechanism and reinforcement materials on the formation of ultra-fine and nanograins in Al-TiB₂-Y nanohybrid composites. The mechanical properties of the composites and their corresponding micro and nanostructures are correlated. The experimental and characterization results revealed that despite the addition of TiB₂, the hard and brittle Al₃Ti phase formation in the composites was suppressed and hence, their ductility was retained. It was found that yttrium content of 0.3 ?wt% was the optimum amount which created advantageous spark plasma sintering conditions, and the addition of 0.3 ?wt% promoted the formation of bi-modal size grains (ultra-fine and nano) along with micro grains, Ω and other nano precipitates, resulting in a significant enhancement in the composite properties. The formation of ultra-fine and nanograins may be attributed to the combined effect of melting and rapid solidification at necking zones due to Joule's heating and thermo-mechanical fatigue. Among all the sintered composites, the highest hardness (137 HV), ultimate tensile strength (UTS) (496 ?MPa), yield strength (YS) (438 ?MPa) with 15.7% elongation were obtained in the sintered sample reinforced with 1.0 ?wt% TiB₂ and 0.3 ?wt% yttrium.     

一种新型MXene基阻燃热塑性聚氨酯的研究

以植酸（PA）、吡咯、硝酸钴和碳化钛（Ti3C2Tx，MXene）为主要原料，利用界面调控技术合成一种含P和Co元素的新型MXene基阻燃剂（CoPM），并通过熔融共混的方法制备热塑性聚氨酯（TPU）纳米复合材料。锥形量热测试结果表明，引入4.0 wt%的CoPM后，TPU/CoPM-4.0纳米复合材料的热释放速率峰值、烟释放速率峰值、一氧化碳产生速率峰值和二氧化碳产生速率峰值较纯TPU分别下降41.4%、15.1%、29.4%和39.6%。TPU/CoPM纳米复合材料优异的阻燃和抑烟减毒性能归因于：在凝聚相中，Ti3C2Tx发挥物理阻隔效应和催化成炭作用，隔绝聚合物材料与火焰区的热量、气体交换，且燃烧产物Co3O4和TiO2具有催化抑烟减毒作用；在气相中，PA热解产生含磷自由基捕获剂，从而中断链式燃烧反应。     

冷轧复合工艺对4004/3003/4004铝合金复合带组织和性能的影响

为得到最优的冷轧复合工艺参数，提高铝合金复合带的性能，并为产业化应用提供理论参考，以4004/3003/4004层状复合铝合金为对象，采用光学显微镜、扫描电子显微镜、马弗炉和万能拉伸机等仪器设备，分析冷轧复合工艺对4004/3003/4004铝合金复合带显微组织、抗下垂性能及力学性能的影响。结果表明：冷轧复合技术可以获得更均匀的复合带包覆率，且冷轧第一道次加工率为35%可使芯层和皮层材料牢固结合。冷轧复合带的抗下垂性能随着成品前道次加工率的增加先增加后降低，而随着中间退火温度变化呈相反的变化趋势，当退火温度为420℃时，复合带抗下垂性能最差。当中间退火温度为270-370℃时，冷轧复合带材的力学性能急剧下降，退火温度为370℃时复合带材的力学性能开始稳定，此时抗拉强度和屈服强度分别为120 MPa和58 MPa，伸长率为34%，当退火温度升至420℃时，复合带材的综合力学性能较优。中间退火温度对芯材的显微组织演变具有重要影响，随着中间退火温度的增加，3003芯材的晶粒先后发生再结晶和晶粒长大，芯材的晶粒较大时复合带的抗下垂性能较好，故生产中为了获得良好的抗下垂性能可以适当提高芯材晶粒尺寸。成品前道次加工率为20%-30%，中间退火温度为370℃时，可以获得较理想的复合带材。     

ECC外壳约束海水海砂再生骨料混凝土柱受压性能

针对海水海砂再生骨料混凝土(SSRAC)在柱构件中的应用问题,本研究采用组合设计的方法,提出工程水泥基复合材料(ECC)外壳约束SSRAC柱的形式,对其施行轴心/偏心受压试验.结果显示,ECC外壳可对SSRAC形成良好的约束作用,构件破坏时表现为受压区及受拉区的裂缝宽度增大,材料未压溃.轴心受压时,ECC外壳约束SSRAC柱的峰值荷载相比整浇SSRAC试件提高15%,但其轴向刚度降低;偏心受压时,ECC外壳约束SSRAC柱的变形能力得到提高,在大偏心条件下,极限位移与峰值位移比值较SSRAC柱提高了111%.最后,考虑箍筋、 ECC外壳约束提升作用及其与荷载偏心率的关系,分别提出在轴心/偏心受压作用下柱构件承载能力的计算公式.