表面镀Ni碳纤维增强Cu基复合材料的制备和表征

为提高碳纤维/铜(Cf/Cu)复合材料中Cf与Cu基体的结合强度,通过电化学法在Cf表面沉积一层约1μm厚的Ni镀层,进而沉积厚约6μm的Cu镀层,将镀覆Ni-Cu复合镀层的短纤维复合丝在800℃、20MPa下利用放电等离子烧结(SPS)制备镀镍碳纤维增强的铜基复合材料(Cf/Cu(Ni)),并与相同烧结工艺下制备的相同碳纤维体积分数的Cf/Cu复合材料进行对比。利用XRD和SEM分别研究了碳纤维表面Ni镀层的物相及表面形貌,用附带EDS的SEM研究了Cf与Ni-Cu复合镀层断面、Cf/Cu(Ni)复合材料表面及断口形貌,采用电子式万能试验机研究了未经修饰的碳纤维、镀Ni碳纤维、镀Cu碳纤维和Cf/Cu(Ni)以及Cf/Cu复合材料的拉伸性能。结果表明,镀Ni碳纤维复合丝的拉伸强度略高于未经修饰的碳纤维,断裂伸长率则略低于未经修饰的碳纤维,拉伸过程中Ni镀层无剥离,这与其表面Ni镀层和Cf的结合强度较高有关。Cf/Cu(Ni)复合材料呈塑性断裂,力学性能明显优于Cf/Cu复合材料,拉伸强度提高20%以上。     

有机累托石改性不饱和聚酯/玻璃纤维复合材料的性能

采用有机累托石(OREC)改性不饱和聚酯,制备OREC改性的不饱和聚酯/玻璃纤维三元复合材料,测试其力学性能,研究其耐介质性、耐紫外光老化性及耐热氧老化性能,并利用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分析复合材料的微观结构,探讨OREC改性不饱和聚酯/玻璃纤维复合材料的增强机理.结果表明,采用OREC能改善不饱和聚酯/玻璃纤维复合材料的力学性能,当OREC的质量含量为2%时,所制备的复合材料的综合性能最佳,与未改性的不饱和聚酯/玻璃纤维复合材料相比,弯曲强度增加了14.0%,弯曲模量增加了22.4%,层间剪切强度增加了8.2%,且改性后复合材料的耐水煮性能、耐碱性、耐紫外光性能及耐热氧老化性能均提高.     

玻璃纤维化学镀Ni-Fe-P合金的研究

通过化学镀方法在玻璃纤维表面沉积了Ni Fe P合金,所用镀液经钯盐法测试稳定性很好,所得镀合金玻璃纤维热震实验后表面无鼓泡、起皮现象,说明镀层的抗冲击强度高,结合力良好。并利用扫描电镜观察分析了镀层的表面形貌,同时使用 X射线能谱仪对镀层成分含量进行了测定分析,铁的质量百分含量最大可达 21.8%,并得出了镍含量、铁含量对镀层导电性能的影响情况,制备的镀合金玻璃纤维电阻率可为7.32×10-4Ω·cm。最后还对所得 Ni Fe P合金玻璃纤维的电磁参数进行了初步的测定分析,所得镀金属玻璃纤维的磁损耗为0.307;介电损耗为1.44。     

激光改性纤维对其增强环氧树脂复合材料力学性能的影响

利用激光对玻璃纤维、玄武岩纤维和碳纤维进行表面改性后,以环氧树脂为基体,分别制备三种纤维增强环氧树脂复合材料。利用SEM和万能试验机对表面改性前后的碳纤维形态、力学性能及三种纤维/环氧树脂复合材料的力学性能和断面形貌进行表征,研究了纤维激光表面改性对三种纤维及其增强环氧树脂复合材料力学性能的影响。结果表明:激光表面改性对碳纤维/环氧树脂复合材料的力学性能提升最高,其拉伸强度最大提高了77.06%,冲击强度最大提高了31.25%,玄武岩纤维/环氧树脂复合材料的力学性能提升次之,而玻璃纤维/环氧树脂复合材料的力学性能有所下降。因此,激光进行表面改性适用于碳纤维和玄武岩纤维。     

Al2O3/Ni功能梯度材料电沉积工艺的研究

功能梯度材料的组成和结构呈梯度变化并呈适应使用环境要求的梯度分布.在瓦特型镀镍溶液中,利用复合电沉积的技术,制备了Ni/Al2O3梯度镀层.通过改变镀液中Al2O3颗粒的浓度、阴极电流密度、镀液的搅拌速度3种工艺参数,研究了Al2O3颗粒在形状为正八面体的阴极上的复合镀层的分布规律.对Al2O3颗粒在复合镀层内的含量进行了测量并对镀层断面的金相照片进行了观察和分析,得出了制备梯度镀层的最佳工艺.试验结果表明,在适当的工艺参数下,通过旋转阴极,能够制取Ni/Al2O3梯度镀层.为制备梯度复合材料提供了一种新的方法.     

连续纤维增强PPESK树脂基复合材料的界面性能

用SEM观察了复合材料的微观断面结构,用横向拉伸强度和层间剪切强度表征玻璃纤维(GF)、T700碳纤维(CF)、芳纶纤维(F-12)增强PPESK树脂基复合材料的界面性能,研究了界面性能对三种复合材料耐湿热性能的影响.结果表明,T700/PPESK和F-12/PPESK复合材料的界面粘接性能均优于GF/PPESK复合体系.三种纤维复合材料的破坏机理不同:玻璃纤维发生纤维与树脂的界面脱粘破坏,碳纤维复合材料在破坏时,树脂与纤维并没有完全脱粘,破坏发生在树脂内;而芳纶纤维复合材料的破坏总伴随着纤维本身横向的撕裂破坏.三种复合材料体系均具有较低的吸湿率和良好的耐湿热性能,T700/PPESK复合材料在湿热条件下的性能保持率最高.     

PLA/GF/EVA复合材料的制备及性能研究

通过挤出共混的方式制备了玻璃纤维增强聚乳酸复合材料,并采用EVA对该复合材料进行了增韧改性;系统研究了玻璃纤维添加量、增韧剂用量等对复合材料机械性能的影响规律,并结合扫描电子显微镜等仪器对其增强及增韧改性的机理进行了研究.结果表明:在一定的添加范围内,EVA不仅可以改善玻璃纤维增强聚乳酸复合材料的冲击性能,而且能显著提高复合材料的拉伸强度、弯曲强度等力学性能.     

折叠复合材料结构的制备及性能表征

研究了折叠复合材料结构的成型工艺,成功地制备了碳纤维/环氧树脂、玻璃纤维/环氧树脂复合材料薄壁圆柱壳试样,并对它们的折叠弯曲性能进行了实验研究,分析了弯曲过程中横向、纵向和纤维方向三个方向的应变变化情况,以及试样在弯曲过程中的弯矩和纵向曲率变化规律.     

C/C复合材料表面Ni涂层的制备及性能研究

石墨材料作为单晶炉热场常用材料，直接影响单晶硅的生长速率和质量。采用C/C复合材料代替单晶炉中石墨材料存在易氧化的缺陷，为此，利用电镀法在C/C复合材料表面制备了Ni涂层。利用正交试验确定最优电镀试验参数，通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、EDS等测试手段分析涂层的相组成、微观形貌和化学组成，并采用热冲击试验和热震性试验对所制备的涂层的抗热冲击性能进行研究。结果表明：电流密度0.4 A/dm²,电镀时间40 min,镀液温度55℃,pH值6条件下制备的涂层的耐磨性最佳。电镀处理后C/C复合材料表面形成了一层均匀、与纤维表面结合紧密的镀层，镀层比较圆整。膜层成分中有大量Ni元素存在。Ni镀层提高了C/C复合材料的抗高温氧化性能。     

镀Ti金刚石/Al复合材料的热性能

通过盐浴镀方法实现金刚石表面镀Ti,并采用模压铸造方法制备镀Ti金刚石/Al复合材料。研究镀层对复合材料微观结构和热性能的影响。结果表明金刚石表面镀Ti改善了复合材料的界面结合,降低界面热阻,从而提高了复合材料的热性能,包括降低热膨胀系数,提高复合材料的热导率。采用850℃盐浴镀Ti,镀覆时间180min得到的镀Ti金刚石/Al复合材料热导率高达488W/(m.K),在温度范围50～300℃之间,其平均热膨胀系数为9×10-6/K。     

偶联剂对玻璃纤维增强淀粉/聚乳酸复合材料性能的影响

分别以马来酸酐、KH550、KH560和KH570为偶联剂对玻璃纤维进行预处理,再与淀粉、聚乳酸(PLA)复合,通过熔融挤出法制备玻璃纤维增强淀粉/PLA复合材料。研究了偶联剂种类对玻璃纤维增强复合材料熔融指数、力学性能、热性能和熔融流变性能的影响。实验发现马来酸酐、KH550、KH570、KH560处理玻璃纤维增强淀粉/PLA复合材料的熔融指数和力学性能都依次增大,表明KH560处理玻璃纤维增强淀粉/PLA复合材料的界面黏结作用最强。对热性能进行表征发现,马来酸酐、KH550、KH570、KH560处理玻璃纤维增强淀粉/PLA复合材料玻璃化转变温度、重结晶温度、结晶度和热稳定性均依次提高。受玻璃纤维与淀粉/PLA基体界面黏结效果的影响,马来酸酐、KH550、KH570、KH560处理玻璃纤维增强淀粉/PLA体系的储能模量和复数黏度依次增大。     

金属有机骨架化合物MIL-101负载纳米Ni的制备及储氢性能

采用2-甲基咪唑代替HF酸以溶剂热法成功制备了纯度较高的金属有机骨架化合物MIL-101,利用过量浸渍法结合液相还原法成功负载了Ni,制备出Ni/MIL-101复合材料。通过XRD、SEM、TEM、BET、TG对所得MIL-101、Ni/MIL-101复合材料的结构、形貌、比表面积孔径及热稳定性进行表征,对MIL-101、Ni/MIL-101复合材料的氢扩散系数、吸氢形成焓进行测定计算,考查其储氢能力。结果表明,该方法成功制备了Ni/MIL-101复合材料,该产物是一种两类孔结构的金属骨架化合物,Ni的负载可降低Ni/MIL-101复合材料的吸氢形成焓,Ni/MIL-101复合材料的氢扩散系数达到7.6373×10^-7 cm/s,提高了MIL-101的储氢能力。     

热氧老化对三向正交碳/玻璃纤维/双马复合材料力学性能的影响

采用三点弯曲和层间剪切测试法研究热氧老化对三向正交碳/玻璃纤维/双马复合材料(三向正交复合材料)和对应的层合碳/玻璃纤维/双马复合材料(层合复合材料)力学性能的影响.分析复合材料的失重行为以及不同老化时间下的红外光谱、宏观和微观形貌、弯曲性能和层间剪切性能.结果表明:热氧老化导致的大量树脂分解在复合材料表面及内部产生大量裂纹,界面性能不断下降,最终导致复合材料整体力学性能的下降,但三向正交复合材料的性能保留率始终高于层合复合材料.这是因为,三向正交复合材料有Z向纱存在,裂纹沿着层间传播时会受到Z向纱的阻挡,因此能在树脂和界面性能严重退化的情况下使所有纤维成为一个整体来抵抗外力.此外,采用"改进型随机过程模型"对200℃下老化180天的三向正交复合材料的弯曲强度数据进行预测,预测误差小于10％,说明该模型具有较高的可靠性.     

不同镀层金刚石与铜基粉末烧结制备的锯片刀头性能及机理

为了研究金刚石表面不同镀层对锯片刀头性能的影响及作用机理,分别对金刚石作了化学镀Ni、真空微蒸发镀Ti及Ti-Ni复合镀处理,并与铜基粉末混合烧结制备了锯片刀头。分别采用L30W/TMP扫描电镜、自制的3点抗弯机和热蚀法,对锯片刀头的锋利度、抗弯强度、耐热蚀性进行了探讨。结果表明:金刚石镀覆后制备的锯片切削性能、胎体对金刚石的把持力比金刚石锯片均有不同程度的提高;高温下,镀覆层对金刚石起到了一定的保护作用,镀Ni金刚石的锯片金刚石脱落较严重,镀Ti金刚石锯片的锋利度提高不大,Ti-Ni复合镀金刚石锯片切割速度最快,较前2种分别提高了67%和56%,且加工质量最好。金刚石表面Ti-Ni复合镀是提高铜基金刚石锯片性能的最有效措施之一。     

玻璃纤维含量对竹粉/高密度聚乙烯复合材料性能的影响

为利用玻璃纤维提高木塑复合材料的综合性能,探讨玻璃纤维含量对竹粉/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料性能的影响规律,首先,采用A-171硅烷偶联剂对竹粉表面进行了改性,并加入了一定量的玻璃纤维;然后,采用热压成型工艺制备了玻璃纤维-竹粉/HDPE复合材料;最后,考察了玻璃纤维含量对复合材料力学性能、热学性能及摩擦学性能的影响,并利用SEM观察材料的断面和磨损表面形貌。结果表明:当玻璃纤维含量为3wt%时,能显著提高竹粉/HDPE复合材料的拉伸强度和弯曲强度,与未添加玻璃纤维的复合材料相比,添加玻璃纤维后复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别提高了19.41%和23.54%;在30~60℃温度范围内,复合材料长度-宽度方向上的线膨胀系数随着玻璃纤维含量的增加而明显减小,而同一复合材料的线膨胀系数随温度的升高而逐步增大;在氮气气氛下,随玻璃纤维含量的增加,竹粉/HDPE复合材料的摩擦系数先逐渐增大,而后基本保持不变,磨损率逐渐减小。所得结论显示玻璃纤维含量为3wt%~7wt%的木塑产品适用于建筑横梁(如凉亭或桥梁等),而玻璃纤维含量为7wt%~10wt%的木塑产品适用于高人流量场所(如公园或休闲绿道等)的地面铺装。      

涤纶织物无钯活化化学镀铁镍合金工艺

为了节省贵金属,采用无钯活化处理涤纶织物后化学镀铁镍合金,制备的铁镍合金/涤纶织物复合材料兼具金属和纺织品的性能.探讨了镀液中主盐比例、pH值、硼酸浓度对化学镀铁镍合金镀速、镀层成分及表面微观形貌的影响,并利用SEM,EDS,XRD对最优条件下制备的复合材料镀层的表面形貌、成分和相结构进行了表征.结果表明:主盐摩尔比[CNI2+/(CNi2++CFe2+)]对镀层中P含量影响较大,当其小于0.6时,镀层中P含量约为1%;硼酸浓度增大明显有利于镀层中Fe含量的升高;pH>9.5,硼酸浓度大于0.3 mol/,L时,才能获得平整、均匀的镀层;镀层主成分为Ni元素,含量为81.42%,Fe含量为16.99%,P含量仅1.59%;镀层为晶态FeNi3和非晶态FeNi3,Ni3P合金的混晶结构.     

稀土改性玻璃纤维对PTFE复合材料摩擦磨损性能的影响

分别用硅烷偶联剂SG-Si900(SGS)、含SG-Si900的稀土溶液(SGS/RES)和稀土溶液(RES)对玻璃纤维进行表面改性,考察了稀土改性玻璃纤维填充的PTFE复合材料在油润滑条件下的摩擦磨损性能,并用扫描电子显微镜(SEM)分析了磨损表面形貌.结果表明:与未经表面改性玻璃纤维填充的PTFE复合材料相比,经表面改性玻璃纤维填充的PTFE复合材料的减摩耐磨性能得到提高,以RES的作用最明显,SGS/RES次之,SGS第三;在油润滑条件下,稀土改性玻璃纤维填充的PTFE复合材料只出现了轻微磨损,这是由于玻璃纤维经稀土表面改性后极大地改善了玻璃纤维与PTFE基体之间的界面结合力,使稀土改性玻璃纤维填充的PTFE复合材料具有优异的摩擦磨损性能.     

hBN表面镀Ni对Ni-20Cr/hBN自润滑材料性能的影响

以六方BN（hBN）、NiCl_2和NaCO_3为原料,采用沉淀法制备镀镍hBN粉末,并采用粉末冶金法制备Ni-20Cr/hBN自润滑复合材料。研究了镀镍hBN粉末对Ni-20Cr/hBN复合材料密度、孔隙率、硬度、抗弯强度以及摩擦磨损性能的影响。结果表明：固体润滑剂hBN表面镀Ni可提高Ni-20Cr/hBN复合材料...     

热塑性聚胺醚及其原位聚合复合材料的性能研究

以双酚A缩水甘油醚(DGEBA)和乙醇胺为单体合成了热塑性聚胺醚,并采用原位聚合的方法制备了连续玻璃纤维增强复合材料。研究了不同配比的DGEBA和乙醇胺对聚合物的流变性能、反应特性、力学性能和热性能的影响,并用红外光谱法(FT-IR)对聚胺醚进行了结构分析,对原位聚合制备的复合材料进行了力学性能、动态热机械性能和界面性能分析。结果表明:在DGEBA/乙醇胺摩尔比1∶1.07时,单体反应较为完全;拉伸强度为51.7MPa,有良好的力学性能;玻璃纤维增强复合材料为41.46MPa,弯曲强度为489MPa,是一种性能良好的纤维增强热塑性树脂基复合材料。     

玻璃纤维立体织物增强环氧树脂泡沫夹层复合材料的制备及力学性能

为了进一步提高泡沫夹层复合材料的承载能力和综合性能,实现其在轨道交通及汽车等工业领域的应用,开展了玻璃纤维立体织物增强环氧树脂泡沫(GF-Fabric/EP)复合材料的制备及其力学性能的研究。制备GF-Fabric/EP复合材料及其夹层结构,探索了GF-Fabric/EP复合材料及其夹层结构的失效行为,以揭示立体织物的增强机制。结果表明：立体织物的引入可显著改善GF-Fabric/EP复合材料的强度、刚度及破坏应变;但在不同承载条件下,各纱线发挥承载作用和效果不同。面板、芯材各自的性能、尺寸及面/芯界面性能均是影响GF-Fabric/EP夹层复合材料力学性能及失效特征的重要因素。以三点加载下的弯曲性能为例,针对不同的GF-Fabric/EP夹层复合材料,需调整跨厚比和试样尺寸并获得理想的失效特征,方可对其弯曲性能或层间剪切性能进行有效、合理的评价。