玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料复合机制

用三种硅烷偶联剂KH550、KH560和KH570分别处理玄武岩纤维(BF), 以未经偶联剂处理的BF为对照组。X射线电子能谱(XPS)分析三种偶联剂对BF的改性, 发现BF表面的Si元素与偶联剂中的Si元素形成了Si—O—Si键, 其含量顺序为KH550>KH570>KH560。测定了不同方法处理后的BF增强环氧树脂(BF/EP)复合材料水浴前后的弯曲性能和层间剪切强度(ILSS), 同时用SEM观察了BF/EP水浴前后的断裂面微观形貌, 结果发现水浴前三种偶联剂处理BF后都能提高BF/EP的界面粘结性能, 提高效果为KH550>KH560>KH570, 试样破坏时界面无脱粘, 主要发生的是基体破坏, 界面力学性能优于基体力学性能; 水浴处理后, 不同BF/EP的力学性能下降程度不同, 耐水性较差, 试样断裂面呈脆性断裂, 界面脱粘, 部分纤维被拔出后在基体中留下空洞。      

界面改性对麦秸秆纤维/聚乙烯复合材料性能的影响

以陕西关中地区的麦秸秆纤维（WF）和回收的聚乙烯（rPE）为原料,利用挤出和热压成型的方法制备WF/rPE复合材料,研究了界面相容剂马来酸苷接枝聚乙烯（MAPE）、马来酸苷接枝聚乙烯蜡（MAPE蜡）和γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）及MAPE蜡含量对WF/rPE复合材料的力学性能、吸水性能、热稳定性和界面性能的影响;利用FTIR和SEM分析了改性前后WF化学结构及WF/rPE复合材料拉伸断面形貌。结果表明：添加MAPE蜡的WF/rPE复合材料力学性能最好,当WF和MAPE蜡的添加量分别为40wt%和2wt%时,WF/rPE复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别达到最大值15.0 MPa和23.8 MPa;当MAPE蜡含量高于2wt%时,WF/rPE复合材料力学性能和耐水性能下降。TG结果表明,添加不同界面改性剂对WF/rPE复合材料的热稳定性能无显著影响;FTIR分析发现,硅烷偶联剂KH550可以与WF中的羟基反应;SEM分析表明,添加MAPE蜡的WF/rPE复合材料界面结合比添加MAPE和KH550的WF/rPE复合材料更好。     

单向玄武岩纤维增强树脂复合材料低温力学性能研究

通过纤维浸渍和缠绕技术制备了单向玄武岩纤维增强树脂(BF/EP)复合材料,并对单向BF/EP复合材料在室温和液氮温度(-196℃)下的拉伸、弯曲和压缩力学性能进行了测试。使用扫描电镜(SEM)对断裂试样进行微观形态分析,阐述在低温下其力学性能变化的机理。结果表明,从室温到液氮温度,单向BF/EP复合材料的拉伸、弯曲和压缩强度分别提高了45%,43.3%和51.5%。这是由于在低温下树脂和玄武岩纤维具有良好的界面相容性。同时,从室温到液氮温度,单向BF/EP复合材料最大拉伸和弯曲应变分别提高了27.3%和182.1%。     

废胶粉的表面处理及在天然橡胶中的应用

采用硅烷偶联剂KH550对废胶粉进行表面处理,并将处理后的废胶粉与天然橡胶复合制备WRP/NR复合材料。借助L16(45)正交试验及单因素试验,探讨了废胶粉目数、废胶粉用量、硅烷偶联剂KH550用量对复合材料力学性能的影响;对处理后的废胶粉表面和橡胶拉伸试样断裂面进行了扫描电镜(SEM)观察;并通过热重分析研究了天然橡胶和复合材料的热降解性能。结果表明:当废胶粉目数为80目,废胶粉用量为10%,硅烷偶联剂KH550用量为1.5%时,复合材料的力学性能最优,拉伸强度为27.89MPa。SEM结果表明废胶粉表面粗糙度增大,比表面积增大,与NR基体的相容性得到了提高。而热重分析表明改性废胶粉的加入对天然橡胶的热稳定性能影响不大。     

表面改性对螺旋碳纳米管/环氧树脂复合材料力学性能的影响

螺旋碳纳米管(HCNTs)由于其独特的三维螺旋形态及碳纳米管结构可望在新型功能和高强度复合材料领域发挥重要作用。文中研究了不同方式的HCNTs表面改性对环氧树脂复合材料力学性能的影响,并进一步分析了其强韧化机理。研究表明,通过γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)或聚乙烯亚胺(PEI)对HCNTs进行表面改性后与环氧树脂(EP)共混,能够显著提高复合材料的力学性能。KH560改性的HCNTs/EP复合材料冲击强度和拉伸强度分别提高了118. 4%与54. 1%; PEI改性的HCNTs/EP复合材料冲击强度和拉伸强度分别提高了101. 3%与70. 0%。分析认为,表面改性能够改善HCNTs与环氧树脂之间的界面相互作用,有利于两者之间的应力传递,从而使其力学性能得到进一步提高。     

硅烷偶联剂改性的木粉/P34HB复合包装材料的制备

目的研究硅烷偶联剂KH550含量对木粉/P34HB复合包装材料性能的影响。采用KH550改性木粉,提高与聚(3-羟基丁酸酯-4-羟基丁酸酯)(P34HB)的结合强度,改善复合材料的力学性能和界面相容性。方法以KH550为改性剂,木粉和P34HB为原料,利用共混热压工艺制备改性木粉/P34HB复合材料;通过对复合材料的形貌进行观察,以及傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)和力学性能分析,研究KH550质量分数不同时对复合材料界面相容性、力学性能和热性能的影响。结果添加KH550后,复合材料的的界面相容性得到改善;FTIR分析表明,KH550已经成功接枝到木粉中;适量的KH550提高了复合材料的热稳定性;复合材料的储能模量增加;复合材料的力学性能也有所提高。此外还得到了最佳的KH550添加量,即质量分数为0.5%。结论 KH550不仅使得木粉与P34HB的相容性得到改善,同时也增强了复合包装材料的力学性能和热性能。     

化学接枝对碳纤维结构及其复合材料的影响

以丙二酸环(亚)异丙酯和多乙烯多胺对碳纤维进行化学接枝反应,并制备了碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料。利用红外光谱、X射线光电子能谱、扫描电镜、动态力学分析对碳纤维和CF/EP复合材料进行表征和测试,研究了复合材料的力学性能,分析比较了2种接枝反应对碳纤维结构及复合材料界面结合的影响。结果表明,碳纤维表面分别成功接枝了-COOH和-NH2,且多乙烯多胺的接枝反应对碳纤维表面和CF/EP复合材料断面产生的效果更为突出,2种复合材料的拉伸强度分别提高了4.4%和17.5%,Tg分别提高了3.1℃和8.2℃,多乙烯多胺的接枝反应对改善界面更具优势。     

碳化硼/有机硅复合材料的制备及相关性能研究

以有机硅树脂为基体,用硅烷偶联剂KH550表面改性的碳化硼作填料,在铂催化作用下,制备了碳化硼/有机硅复合材料。分别采用DLS、SEM、FT-IR、热膨胀系数仪、TG、硬度计、电子万能试验机等对改性前后碳化硼的粒径、形貌、分子结构变化及碳化硼/有机硅复合材料相关性能进行表征。结果表明,改性后的碳化硼颗粒表面接枝上KH550,改变了粉体的表面性质,增强了无机碳化硼与有机硅树脂界面相容性,降低了二者界面张力。制备的复合材料拉伸强度、邵氏硬度随无机填料质量分数的增加而增大,复合材料的拉伸强度达8.62 MPa,耐温达300℃。     

表面处理剂对滑石粉改性聚乳酸的影响

通过改变聚乳酸(PLA)基体中滑石粉(talc)的添加量,探索滑石粉的最佳含量。在最佳含量的基础上分别用钛酸酯、硅烷偶联剂KH550和十八胺对滑石粉进行改性,研究不同表面处理剂对滑石粉/聚乳酸复合材料性能的影响。通过力学性能、差热分析(DTA)、动态再结晶和扫描电镜(SEM)等一系列测试手段对复合材料性能进行表征分析。结果表明:滑石粉含量在1%(质量分数)时,复合材料的拉伸强度达到最大值,为62.5MPa;滑石粉经硅烷偶联剂KH550改性后,复合材料的拉伸强度可进一步提高至72.1MPa。表面处理后,滑石粉/聚乳酸复合材料的结晶速率相比较处理前进一步得到提高。     

炭纤维表面接枝碳纳米管对复合材料界面性能的影响

采用聚酰胺-胺(PAMAM)树状分子化学修饰方法制备碳纳米管接枝炭纤维(CF-PAMAM-CNTs)新型增强体。利用X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对接枝前后CF表面官能团和表面形貌进行表征;利用接触角测量、单丝拉伸方法研究了接枝前后纤维单丝的润湿性能及拉伸强度,并通过微脱黏法分析了其复合材料的界面剪切强度,同时探索了CNTs的最佳接枝量。结果表明,当CNTs接枝量为15%时,CF表面粗糙度提高了180%,表面能提高了300%,拉伸强度提高了22%,复合材料的界面剪切强度提高了178%,这表明CNTs接枝有利于改善CF复合材料的界面性能。     

Effect of the Strain Rate on the Yield Strength of Steels of Different Strength

We present results of testing soft and high-strength steels for impact compression and show that the dependences of the compression resistance of tested metals on the level of strains are qualitatively similar. It is also shown that, as the strain rate increases, the compression resistance of the metals first strongly increases and then attains the zone of saturation in which the difference between the levels of compression resistance of these metals decreases. We also consider some specific features of the processes of deformation and fracture in the analyzed metals on the microstructural level.     

高强湿喷混凝土强度降低的原因探析与改进

采用湿喷工艺研究了高强喷射混凝土,发现设计的C50喷射混凝土强度严重降低,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、水泥浆水化程度(Degree of hydration)试验分析了强度严重降低的原因。结果表明:喷射成型对混凝土的水化产物种类和净浆的水化程度影响甚微,但对混凝土的密实度及水化产物的形貌影响较大。喷射混凝土密实度不够、材料间粘接不牢固导致喷射混凝土的微观结构疏松,是造成喷射混凝土强度严重降低的主要原因。改进验证试验表明,对高强喷射混凝土来说,喷射施工质量控制对于混凝土强度至关重要,材料体系应适应喷射施工设备与工艺。高强湿喷混凝土 (C50及以上)宜采取0.8～0.9 MPa的风压;喷射时需连续一次垂直喷射,不得出现间断或脉冲;倒筒时间宜控制在10 s以内;水胶比选取0.32～0.36,混凝土砂率控制在50%～70%。改进后的喷射高强混凝土28 d强度可达63.6 MPa。     

Structural Effects on the Strength of Ceramics

The key features of the processes underlying the failure of ceramics are considered for a wide temperature range. The brittleness and high-temperature plasticity of ceramics are correlated with their crystal chemistry. The general issues related to the strength of ceramics are treated in terms of synergetics, which deals with the spatiotemporal ordering and self-organization in nonequilibrium systems. The strength of ceramics is shown to be governed by its structure on different scales—from atomic to macroscopic. The conclusion is drawn that, in the strict sense, strength is not a property of the material; rather it characterizes its quality.     

关于折叠纸盒抗压强度的讨论

讨论研究折叠纸盒的抗压强度在工程实践中的意义，并给出一个估算折叠纸盒抗压强度的公式。     

FAE武器威力评价方法探讨

FAE武器的威力评价方法应包括自身威力评价和毁伤效应评价两个方面,在对既有FAE武器威力评价方法发类评价的基础上,本文结合FAE武器爆炸场特性,综合该武器的各种爆炸作用形式,并兼顾科学与实用的原则,提出了FAE武器自身威力评价方法,研究表明,用FAE爆轰能和广义TNT当量两个指指来评价FAE自身威力能全面反映FAE武器爆炸场持性,适合于FAE武器间的威力对比以及FAE武器与HE武器的威力对比,该评价方法具有普遍性。     

关于材料屈服强度的实验研究

基于厚壁圆筒的弹性失效准则所确定的圆筒的初始屈服压力与材料的屈服极限的关系,设计了一种测定材料屈服极限的实验方法,并测得了一组实验数据.通过对该实验数据的分析得到了圆筒的初始屈服压力,最终求得了材料的屈服极限.由于该实验值与理论值误差较小,表明该实验方法具有较好的可靠性.该方法对研究材料的机械性能及压力容器的失效规律具有一定的工程实际意义和理论价值.     

聚合物改性砂浆的强度性能研究

通过正交试验研究了胶粉、硅灰、纤维素醚、石膏、减水荆、消泡荆对干粉砂浆性能的影响.结果表明,聚合物改性后砂浆的1d抗压强度达38.4MPa,抗折强度达6.4MPa.该早强修补砂浆特别适用于紧急抢修工程,具有一定的经济和社会效益.     

经编用钼丝纤维强力的概率分布分析

钼丝是用于制造空间可展开网状天线反射体的关键材料之一,具有高强度、低伸长、低热膨胀系数等特性。对钼丝纤维分别在3种不同拉伸隔距下进行强力测试与统计分析,发现钼丝纤维强力符合二参数和三参数的Weibull分布规律,并且更适合采用三参数Weibull分布来描述;随着拉伸隔距的增加,钼丝纤维的强度下降,强度分散性减小,表现出明显的尺寸效应。     

Investigation of the Thickness Effect on the Fatigue Strength Calculation

The local stress concentrations around the discontinuities and the weld defects are fairly common. In this study, the investigation of thickness and stress concentration effects on fatigue strength (FAT) have been studied. The fracture mechanics tools and fracture analysis code (Franc2D) were used to consider these effects. The FE simulation of welded joints will provide a tool to determine the regions of stress concentration which in turn determine the crack initiating and FAT. Unfortunately, these tools are unable to calculate FAT at higher thicknesses. Therefore, the crack length was corrected with a suitable scale. The determination of fracture toughness values without the need to undertake experiments have been presented.