包膜增韧硅微粉对环氧树脂增韧机理的研究

本文首次提出预先对硅微粉进行增韧处理来达到增韧环氧树脂的新思路,并根据断裂理论,采用循环脉冲载荷对增韧硅微粉／环氧树脂复合材料进行冲击性能试验。分析了微裂纹的形成与扩展,探讨增韧硅微粉对环氧树脂的增韧机理。     

纳米碳酸钙增韧增强聚丙烯的研究

研究了聚丙烯／纳米碳酸钙复合材料的综合力学性能，用Ceast仪器化冲击试验机对复合材料冲击过程的力一时间、能量一时间关系曲线分析表明，冲击裂纹开裂应力和开裂能都远高于橡胶或弹性体增韧聚丙烯体系，证明该复合材料是一类“强而韧”的材料；用扫描电镜观察复合材料缺口冲击祥条断面发现，复合材料的断裂方式由耗能少的空洞化一银纹断裂方式逐步向耗能多的基体屈服方式转化，从而达到材料的增韧。     

纤维增强陶瓷基复合材料概述

连续纤维增强陶瓷基复合材料是最有前途的高温结构材料之一,以其优异的高韧性、高强度得到世界各国的高度重视。综述了纤维增韧陶瓷基复合材料的选材原则、主要的增韧机理、制备方法以及目前主要的界面改性方法。得到以下结论：纤维的选择必须满足工作环境的要求,纤维与基体之间要在热力学上相匹配;主要的增韧机理为载荷转移、微裂纹增韧、裂纹偏转、纤维脱粘和纤维拔出;复合材料的主要制备方法是热压法、CVI法和聚合物浸渍裂解法;目前最有效的界面改性方法是纤维表面涂层。用氧化物纤维作为增韧体,研究更加简单适用于大规模生产的制备方法,研究更加简单的涂层工艺是今后研究纤维增强陶瓷基复合材料的重点。     

挤压铸造法制备双连续氮化钛增强铝基复合材料

通过碳热还原法制备了多孔氮化钛预制体,利用挤压铸造法制备双连续氮化钛增强铝基复合材料,并研究了铝合金含量对复合材料显微组织和力学性能的影响,以及复合材料的强韧化机制。结果表明:随着复合材料铝合金含量的增加,复合材料的弯曲强度和显微硬度下降,断裂韧性增加。复合材料的断裂模式为氮化钛等轴晶粒沿晶韧性断裂。氮化钛与铝合金不发生化学反应,避免了过度的界面反应对复合材料力学性能的不利影响。复合材料强韧化机制主要有负荷传递、位错增殖和裂纹偏转。     

弥散相增韧及相变增韧陶瓷综述

弥散相增韧及相变增韧陶瓷复合材料是改善陶瓷韧性和强度的有效措施,近年来极受重视,发展迅速.本文简要介绍制备复合材料时应考虑的主要问题、制备技术和达到的强化增韧效果,以及今后进一步研究的课题.     

钇补强颗粒弥散陶瓷复合材料增韧机制的微观结构表征

在Al2O3/（W,Ti）C陶瓷复合材料中适量添加稀土元素钇能显著提高其断裂韧性。本文运用SEM与TEM技术,从微观结构的角度探讨了其增韧机制。表明,由于稀土钇的添加,使材料内部形成不同程度的强弱界面,它们与扩展中的裂纹相互作用,使得裂纹桥联、裂纹分支、裂纹偏转以及微裂纹增韧机制得到明显增加和加强,从而以多种增韧机制及其协同作用共同提高稀土补强Al2O3/（W,Ti）C陶瓷复合材料的断裂韧性。     

Si3N4—TiN／BN层状陶瓷材料阻力曲线及其增韧机制的研究

通过压痕小裂纹直接量测法获得Si3N4-TiN/BN层状复合材料的阻力曲线,并采用指数经验公式拟合处理了实验数据,5解释了各拟合参数的物理意义。对层状复合材料阻力曲线所具有的独特的台阶状进行了分析,并对层状复合材料具有高韧性的机理作了深入的研究。结果表明弱间层的层状结构具有明显的增韧效果。这是由于弱间层的存在将出现裂纹偏转现象,吸收大量的断裂功,从而大幅度提高了裂纹的扩展容限,使断裂韧性有较大增长。     

液态丁腈橡胶增韧改性环氧树脂研究

用液态丁腈橡胶(LNBR)对环氧树脂(EP)进行增韧改性,制备出LNBR/EP复合材料。通过对不同含量LNBR的环氧树脂复合材料力学性能测试,结果表明:当LNBR含量为20 phr时,复合材料冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率达到23.6 KJ/m2、60.2 MPa和26.32%;利用SEM对复合材料分析得到LNBR增韧使环氧树脂从脆性断裂变为韧性断裂;利用差示扫描量热法对复合材料的热性能分析得到:随着LNBR份数增多,体系Tg温度逐渐降低。     

聚合物纳米复合材料韧性和破坏行为

在总结高分子材料增韧机理、高分子纳米复合材料冲击破坏行为的基础上，探讨了高分子纳米复合材料的增韧机理。纳米无机粒子起应力集中的作用导致界面脱黏、空化与基体屈服是其增韧高分子材料的主要原因，而碳纳米管则起桥联裂纹、偏转裂纹方向、传递界面应力使聚合物基体屈服而增韧高分子材料。对聚合物／层状填料纳米复合材料而言，分散在聚合物基体中的插层或剥离的无机纳米片层对复合材料银纹的形成有抑制作用，其二维几何结构不利于片层周围基体的屈服与界面脱黏、空化，因而不能增韧高分子材料，反而还导致了聚合物／层状填料纳米复合材料抗冲击强度的降低。高分子材料的纳米复合目前很难达到橡胶增韧的效果，若同时采用纳米复合技术与官能化弹性体增韧技术，可望设计、制备出一系列高强度、高韧性的高分子纳米复合材料。     

陶瓷叠层结构增韧设计的数值模拟及实验研究

本研究尝度将微机作为辅助手段引入仿生陶瓷复合材料的增韧设计。基于多层梁模型,采用有限元数值模拟方法模拟了仿生陶瓷叠层结构的断裂行为和裂纹逐次从硬层基片向弱界面层基片向弱界面层的拐折和扩展。后处理程序显示了三点弯曲试件的裂纹扩展路径,相应的载荷－位移曲线和增韧效应（断裂功大幅度提高）,还进一步分析了叠层陶瓷的韧性和强度受试件几何参数（硬软层层厚比,层数）和材料性能参数（断裂应变,Ｙｏｕｎｇ氏模量比等     

含孔片状废旧PET增韧水泥基复合材料的制备及性能评价

废旧塑料高值化利用对促进塑料循环利用具有重要意义。从提高填充材料和基体的啮合强度出发,开发以含孔废旧塑料为增韧材料的增韧水泥基复合材料是废旧塑料高值化利用的有效途径之一。以含孔片状废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和水泥复合,制备了增韧水泥基复合材料,并考察其抗折强度、冲击性能和拉伸拔脱载荷,分析了其增韧机理。相比未用PET增韧水泥基体,增韧水泥基复合材料的冲击强度由14.6 J/m^2增加到36.7 J/m^2,增加了1.5倍,抗折位移也由0.66 mm陡增至7.4 mm,但抗折强度由7.67 MPa降低到2.85 MPa。上述结果表明,含孔废旧PET塑料片和水泥基体形成的互穿结构起到了传递、分散载荷的作用,使增韧水泥基复合材料由瞬态脆性破坏转变为渐进式韧性破坏,虽然水泥基体的抗折强度降低,但显著延长了水泥基体的弯曲断裂过程,使增韧后的水泥基复合材料具有更强的抵抗碎裂的能力。此外,在研究范围内,水泥基复合材料中废旧PET塑料片材越多,单位塑料片对复合材料的增韧贡献度越大,具有增韧“筷子效应”。     

羟丙甲纤维素增韧聚乳酸复合材料的制备及性能研究

选用羟丙甲纤维素（HMC）对聚乳酸（PLA）进行增韧改性,采用共混法制备了PLA/HMC复合材料,并对其流变性能、力学性能和结晶性能进行了系统分析。结果表明,PLA/HMC复合材料的表观黏度随剪切速率、温度和HMC含量的增加呈现逐渐下降的趋势;HMC在PLA基体中能够均匀分散,且PLA与HMC之间具有较好的相容性;PLA/HMC复合材料的断裂伸长率和冲击强度均在HMC含量为10 %（质量分数,下同）时达到最大值,HMC对PLA起到了增韧的效果;而PLA/HMC复合材料的拉伸强度则随着HMC含量的增加而逐渐下降;HMC降低了PLA/HMC复合材料的结晶性能,复合材料的熔点和结晶度均随着HMC含量的增加而逐渐下降。     

环氧树脂及其改性树脂的低温性能分析和增韧研究(Ⅱ):增韧改性研究

对环氧树脂及其改性后树脂的低温静态和动态的断裂性能进行了分析 ,并对增韧机制进行了相应的研究。得到环氧树脂及其增韧树脂在低温情况下的断口特征以及在低温情况下裂纹快速扩展的特征。文中还分析了材料在低温时快速扩展的机制 ,得出增韧改性后的环氧树脂在低温下有可能提高材料的断裂韧性的结论     

微米Al_2O_3层间增韧EP/CF复合材料性能研究

采用喷雾技术,通过VARTM工艺制备了微米Al2O3层间增韧环氧树脂/碳纤维复合材料,研究了微米Al2O3面密度对改性复合材料II型层间断裂韧性的影响,并进一步分析了改性对复合材料弯曲、冲击等性能的影响。研究结果表明,微米Al2O3的加入明显改善了复合材料的II型层间断裂韧性,当面密度为15 g/m2时,改性效果最好,II型层间断裂韧性由348 J/m2增加至522 J/m2,其增韧机理与裂纹的偏移、大量微裂纹的形成、Al2O3粒子从基体中拔出及与基体脱粘等现象有关。此外,改性复合材料的冲击性能得到了较好的改善,弯曲性能则稍有提高。     

PUR-T增韧POM复合材料的制备及其性能

以聚甲醛(POM)为基体,以热塑性聚氨酯弹性体(PUR-T)为增韧剂,二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为增容剂,制备了增韧POM复合材料。研究结果表明,聚酯型PUR-T对POM的增韧效果优于聚醚型PUR-T。POM复合材料的冲击强度和断裂伸长率随着PUR-T含量的增加而增大,当PUR-T质量分数为20%时,复合材料的缺口冲击强度达到21.1 k J/m2,是纯POM的3倍,断裂伸长率达到273%,约是POM的12倍。通过对不同类型增容剂的优选,发现MDI能够实现有效增容,优于其它类型的增容剂,当PUR-T质量分数为10%,MDI质量分数为3%时,复合材料的断裂伸长率由26.4%提高到43.9%,提高了66.3%,增容剂MDI能够有效提高PUR-T与POM的相容性,能够有效起到增容作用。     

晶须增韧陶瓷基复合材料的设计要点与复合技术

晶须增韧陶瓷基复合材料是改善陶瓷韧性的有效措施,近年来极受重视,发展迅速。本文简要介绍设计、制备这类复合材料时应考虑的主要问题、这类复合材料的制备技术和达到的强化增韧效果,以及一些有希望的新技术和今后的一些研究课题。     

Al2O3/Fe3Al复合材料的制备及性能

利用热压烧结制备了致密的Al_2O_3/Fe_3Al复合材料。测试表明,该复合材料具有良好的力学性能,其抗弯强度和断裂韧性的最大值分别为832 MPa和7.96 MPa·m~1/2。对试样进行压痕实验,采用SEM对裂纹扩展方式进行观察,结果表明,在复合材料中存在着多种增韧机制,裂纹表现出复杂的扩展方式,这将在较大程度上吸收裂纹扩展能,从而使复合材料的断裂韧性得以提高。     

增韧环氧树脂的动态裂纹扩展研究

主要进行了环氧及增韧环氧树脂的断裂韧性及裂纹快速扩展的试验研究,试验过程中采用一ＧＬＣ－１型高速裂纹扩展测试仪来测试裂纹扩展速度,得到在裂纹扩展过程中裂纹扩展速度曲线,本文结合不同的计算公式及有限元分析方法,讨论了各个确定断裂韧性公式的准确程度,发现传统的静态断裂韧性的分析方法所得到的结果偏大,有一定的危险性,建议使用试验与数值计算相结合的方法,同时还发现增韧不仅可以提高材料的静态和动态怕裂性能,     

应力氧化环境中3D C_f/SiC复合材料损伤演变

以裂纹的产生和扩展为线索,通过扫描电镜研究了疲劳氧化环境中3DCf/SiC复合材料损伤演变特征。结果表明:应力氧化环境中3DCf/SiC复合材料的损伤形式主要为:基体开裂,界面相脱粘和氧化以及纤维的氧化与断裂。基体开裂为氧化性气体与复合材料内部的界面相和纤维反应提供通道。界面相脱粘和氧化导致纤维伸长量增加,促使裂纹扩展。纤维氧化断裂和裂纹张开扩展相互促进,形成了裂纹扩展的动力。     

聚丙烯/纳米二氧化硅复合材料研究进展

从制备方法、相容性和增强增韧机理3个方面综述了聚丙烯(PP)/纳米二氧化硅(SiO2)复合材料的研究进展。其中,制备方法包括原位聚合法、溶胶凝胶法和超声波法;增强增韧机理包括裂缝与银纹相互转化机理、物理化学作用机理、微裂纹化机理和临界基体层厚度机理。指出了可以通过对纳米粒子进行表面改性,以降低其表面势能、调节疏水性、增加与基体之间的润湿性和结合力来改善材料的性能。