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环氧复合材料

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  • 【资料】复合材料力学

    [color=#00008B] 复合材料力学是固体力学的一个新兴分支,它研究由两种或多种不同性能的材料,在宏观尺度上组成的多相固体材料,即复合材料的力学问题。复合材料具有明显的非均匀性和各向异性性质,这是复合材料力学的重要特点。 复合材料由增强物和基体组成,增强物起着承受载荷的主要作用,其几何形式有长纤维、短纤维和颗粒状物等多种;基体起着粘结、支持、保护增强物和传递应力的作用,常采用橡胶、石墨、树脂、金属和陶瓷等。 近代复合材料最重要的有两类:一类是纤维增强复合材料,主要是长纤维铺层复合材料,如玻璃钢;另一类是粒子增强复合材料,如建筑工程中广泛应用的混凝上。纤维增强复合材料是一种高功能材料,它在力学性能、物理性能和化学性能等方面都明显优于单一材料。 发展纤维增强复合材料是当前国际上极为重视的科学技术问题。现今在军用方面,飞机、火箭、导弹、人造卫星、舰艇、坦克、常规武器装备等,都已采用纤维增强复合材料;在民用方面,运输工具、建筑结构、机器和仪表部件、化工管道和容器、电子和核能工程结构,以至人体工程、医疗器械和体育用品等也逐渐开始使用这种复合材料。[/color]

  • 功能化石墨烯复合材料与蛋白质分离纯化

    [color=#333333]石墨烯是一种新型二维碳纳米材料,其具有独特而优异的物理化学性质,故引起了科学界及工程界的广泛关注。石墨烯巨大的比表面积使其成为一种潜在的固相吸附材料。为了实现复杂基体样品中蛋白质的高选择性分离纯化,本文制备了一系列功能化石墨烯复合材料,研究了其在蛋白质选择性分离纯化中的应用,建立了满足不同类型的复杂基体样品(全血,鸡蛋清和细胞裂解液)中目标蛋白质的高选择性分离纯化方法。第一章简要综述了石墨烯的研究历史,结构性质及其合成方法。概述了石墨烯的表面功能化,石墨烯复合材料的制备,以及石墨烯及其复合材料在样品预处理等领域中的应用进展。第二章制备了一种新型功能化石墨烯复合材料。通过共价功能化的方式,氧化石墨烯(GO)表面依次经过环氧氯丙烷(ECH),亚氨基二乙酸(IDA)和1-苯硼酸(1-PBA)修饰后,再进一步螫合镍金属离子得到复合材料。复合材料由FT-IR, XRD, SEM, TGA和[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/yp][color=#3333ff]ICP-MS[/color][/url]等手段进行表征。[/color]

  • 【资料】复合材料力学的研究内容

    [color=#00008B]同常规材料的力学理论相比,复合材料力学涉及的范围更广,研究的课题更多。 首先,常规材料存在的力学问题,如结构在外力作用下的强度、刚度,稳定性和振动等问题,在复合材料中依然存在,但由于复合材料有不均匀和各向异性的特点,以及由于材料几何(各材料的形状、分布、含量)和铺层几何(各单层的厚度、铺层方向、铺层顺序)等方面可变因素的增多,上述力学问题在复合材料力学中都必须重新研究,以确定那些适用于常规材料的力学理论、方法、方程、公式等是否仍适用于复合材料,如果不适用,应怎样修正。 其次,复合材料中还有许多常规材料中不存在的力学问题,如层间应力(层间正应力和剪应力耦合会引起复杂的断裂和脱层现象)、边界效应以及纤维脱胶、纤维断裂、基体开裂等问题。 最后,复合材料的材料设计和结构设计是同时进行的,因而在复合材料的材料设计(如材料选取和组合方式的确定)、加工工艺过程(如材料铺层、加温固化)和结构设计过程中都存在力学问题。[/color]

  • 请问 无机粒子/热固性树脂复合材料,如何制样做红外?

    做无机粒子/热固性树脂复合材料,现在想知道无机粒子和树脂之间的键合方式,欲做红外分析。由于我用的树脂粘度很大,复合前是有色或无色透明的,复合后是不透明的。而且在热处理之后,材料硬且有点脆,请问如何制样做红外分析 ?谢谢各位关注 ![em23]

  • 基于上转换复合材料的光引发组织粘合剂研究

    [align=center][size=18px]基于上转换复合材料的光引发组织粘合剂研究[/size][/align][size=16px]以研究适用于应急组织伤口处理的光引发组织粘合剂为目标,以设计[/size][size=16px]基于功能化凝胶上转换纳米复合材料的光引发组织粘合剂为研究重点,以制备合[/size][size=16px]成多色可调的上转换纳米材料光导平台和设计功能化光交联凝胶修复剂为突破[/size][size=16px]口。采用纳米技术、表面化学修饰、生物技术、光化学技术、细胞实验和统计分[/size][size=16px]析等手段相结合,深化上转换纳米材料和功能化凝胶的设计开发,探究复合材料[/size][size=16px]的修复作用机理和抗菌性能,实现创面组织缺损光诱导原位修复,提高表面和深层损伤组织修复效率,减少疤痕形成和继发性炎症,开发出可替代传统缝合术的[/size][size=16px]新型功能化凝胶上转换纳米复合材料组织粘合剂,为突发事件中受损组织的快速整合和创面修复提供理论与技术支撑[/size][size=16px]。[/size][size=16px]主要研究内容[/size][font='宋体'][size=16px](1)功能化凝胶上转换纳米复合材料的设计与制备:上转换纳米材料[/size][/font][font='宋体'][size=16px]具有独特的光学特性,能够使生物光子在深层组织中的应用。光引发组织粘接是创面组织[/size][/font][font='宋体'][size=16px]修复的新型无创技术,依赖于光敏剂的光激活释放活性物质在组织表面和基质材料之间产[/size][/font][font='宋体'][size=16px]生有效的交联。以凝胶材料壳聚糖作为基质,光敏基团邻硝基苯作为光敏剂并引入胍基抗[/size][/font][font='宋体'][size=16px]菌基团,通过化学修饰改性方法制备功能化凝胶。光反应性材料在创伤组织缝合时诱导受[/size][/font][font='宋体'][size=16px]损皮肤组织中的胶原基质交联,以上转换纳米材料为载体结合功能化凝胶通过表面修饰制[/size][/font][font='宋体'][size=16px]备合成功能化凝胶上转换纳米复合材料作为光引发组织粘合剂,近红外光照将光传输到深部组织中,激活光敏剂诱导组织黏结修复。(2)光引发组织粘合剂的优化筛选:优化筛[/size][/font][font='宋体'][size=16px]选功能化凝胶上转换纳米复合材料光引发组织粘合剂,考察荧光发射光谱与紫外吸收光谱[/size][/font][font='宋体'][size=16px]相互匹配度以及功能化凝胶上转换纳米复合材料的组织损伤修复能力。考察所选复合材料[/size][/font][font='宋体'][size=16px]的荧光、紫外性能以及元素组成、形貌特征、晶型结构、热稳定性和表面基团及电荷分布情况等以及复合材料的粘附机理、抗菌性能、抗拉强度及使用条件等参数。(3)光引发[/size][/font][font='宋体'][size=16px]组织粘合剂的应用潜力评价。考察复合材料的生物相容性、细胞毒性、凝血效果、整合凝[/size][/font][font='宋体'][size=16px]胶与组织粘连能力。进一步考察复合材料对各种动物组织[/size][/font][font='宋体'][size=16px]([/size][/font][font='宋体'][size=16px]皮肤、肌肉、肝脏、胃和心脏等)损伤修复能力。[/size][/font][align=right][/align][font='宋体'][size=16px]研究方法和技术路线[/size][/font][font='宋体'][size=16px]图 [/size][/font][font='宋体'][size=16px]1. [/size][/font][font='宋体'][size=16px]总体研究技术路线示意图[/size][/font][font='宋体'][size=16px]研究方法和实验手段如下:[/size][/font][font='宋体'][size=16px](1)[/size][/font][font='宋体'][size=16px]功能化凝胶上转换纳米复合材料的设计与制备。采用热共沉淀法以 [/size][/font][font='宋体'][size=16px]β[/size][/font][font='宋体'][size=16px]-NaYF4 [/size][/font][font='宋体'][size=16px]作为基质,调节镧系元素掺杂剂量比例,制备具有不同发射光谱的上转换纳米材料;采用[/size][/font][font='宋体'][size=16px]酸处理法除去上转换纳米材料表面的油酸配体得到白色固体颗粒,聚丙烯酰胺配体交换修[/size][/font][font='宋体'][size=16px]饰后备用;以凝胶材料壳聚糖为基质,采用碳二亚胺盐酸盐化学法将邻硝基苯和抗菌基团修饰到基质上制备出功能化凝胶。[/size][/font][font='宋体'][size=16px](2)光引发组织粘合剂的优化筛选。检测功能化凝胶上转换纳米复合材料及相应组[/size][/font][font='宋体'][size=16px]成单体的荧光光谱与紫外光谱,筛选能够相互匹配的复合材料;以猪的皮肤或肌肉为组织[/size][/font][font='宋体'][size=16px]基质制作组织切口,注入复合材料并在近红外激光照射下,检测切口均粘接情况测试组织粘合强度以及组织基质的粘合后的最大拉伸力。[/size][/font][font='宋体'][size=16px](3)[/size][/font][font='宋体'][size=16px]光引发组织粘合剂的表征及机理性能考察。通过电镜分析、傅立叶红外光谱、[/size][/font][font='宋体'][size=16px]X [/size][/font][font='宋体'][size=16px]射线衍射、热重分析和 [/size][/font][font='宋体'][size=16px]Zeta[/size][/font][font='宋体'][size=16px] 电位分析等表征合成复合材料性能;利用光电子能谱仪进行[/size][/font][font='宋体'][size=16px]粘附机理分析;考察功能化凝胶上转换纳米复合材料的抑菌作用;比对商品化纤维蛋白胶和氰基丙烯酸酯胶粘剂粘接的抗拉强度试验;考察功能化凝胶上转换纳米复合材料。[/size][/font][font='宋体'][size=16px](4)光引发组织粘合剂的应用潜力评价。对所合成材料的体内生物相容性、体外细胞毒性试验、全血凝血试验、体内透皮给药试验以及胶原纤维形成试验等评价方法。[/size][/font]

  • 【转帖】试剂简讯:SMC复合材料应用不断扩大

    中国加入世贸组织,对我FRP(玻璃钢/复合材料)业机遇大于挑战,目前亚洲除发达国家日本外,人均复合材料消耗量只有0.3公斤处于非常低的水平。因此玻璃钢/复合材料的发展,在亚洲具有很大的潜力和空间。近几年我国FRP(玻璃钢/复合材料)有了长足发展,以超过国民经济平均增长速度而发展,FRP(玻璃钢/复合材料)的应用范围不断扩大,对其制品质量要求也愈来愈高,为此世界各大公司不断开发新产品,以满足客户更广泛的需求。SMC是其中重要的一支,SMC是由不饱和聚脂树脂加如一定量增稠剂、填料、固化剂、促进剂等辅助材料,由SMC压片机压成板材后经制作而成的,具有一定绝缘性能的材料,颜色可以按要求做调整,一般由填料的颜色决定。经固化完全制成产品后是无气味的,但是如果是SMC片状模塑料原料,是有一定刺激性气味的。不过该气味仅对人体有轻微的伤害,不在人体残留、属于低毒性溶剂。  SMC材料的产品固化完全后,如市场所见电源开关之类产品,对人体是基本无毒的、可放心使用。SMC主要产品有:水箱板、风扇、座椅、电器配件、防爆型灯罩、冷冻鱼盘、拖拉机顶棚,以及汽车的备轮仓、电瓶托盘、保险杠、前围板、货车轮胎罩、烟道隔离板等许多制品。现在在山东德州市及其周边地区,已形成了一些资产上千万的民营玻璃钢企业,对我国SMC的产业贡献巨大,成为名附其实地中国FRP之乡。2004年SMC产值达到2亿元左右。不过我国现今SMC制品以低技术产品为主,在材料性能、模具、压机精度参数上有待提高,新技术研发也未取得很大进展。如汽车配件方面,还以小、散、结构简单为主。实际上国内市场SMC制品,主要以水箱板、电表箱、座椅类等居多,随着市场的成熟和逐渐饱和,企业的利润也在下降,急待开发出产品质量高强、质轻,和高精表面为主的更加高档、丰富的产品,来实现企业及SMC事业的发展。  随着世界正向信息时代的推进,目前发达国家信息产业,已占国民生产总值的40~60%,其增长速度远高于传统产业。而片状元器件(SMCSMD)及表面贴装技术(SMT),实现了电子产品的小型化和多功能化,片状元件每年正以10%的速度增长。在2000年全世界SMC需求量约为5000亿只。我国同年SMC产量200亿只,出口60亿只,国内市场占有率70%,尚有相当的市场空间。2004年全国SMC产量约500万吨,以后每年产量正以10%的速度递增,2007年达到670万吨左右。随着世界科技的发展,材料科学也必须向前迈进,来满足发展的需要。要实现这一项目的健康快速发展,需要逐步解决以下问题:SMC的质量稳定化与质量标准的制定;高性能SMC的研究开发,如无收缩彩色SMC、低比重SMC、高表面质量SMC、高强度性SMC;SMC的压模内流动分析;模压制品设计手册的完善;高速自动模压成型系统的开发。常州华日新材有限公司,是不饱和聚酯树脂(UPR)及辅料、片状/团状模塑料(S/BMC)的专业生产企业,得到日本DIC集团、DHM公司全面技术支持,并具有自主开发新产品的能力,产品种类齐全、应用范围广泛,并且已通过了英国劳氏ISO9001、TS16949质量管理体系及ISO14001环境管理体系认证。

  • 复合材料抛光及清洗

    公司需要分析复合材料,就是树脂+纤维(玻纤或碳纤)+填料。通过包埋和抛光,发现要想得到好的观察界面,需要抛到1μm以下。现存在以下几个问题:1,制样时间很久。我的设备同时可以抛光4个样品。完成抛光制样,大概需要1天,太耗时间。但是加大压力,和增加转速,又担心纤维会碎裂。目前压力20N2,样品难以清洗干净。每道抛光完成后,都需要对样品进行超声清洗,洗去此道的磨抛膏。中间的步骤清洗要求不高,但是最后一步,需要清洗干净以避免对观察的干扰。扫描电镜观察,大概可以放大10000×。所以最后的清洗非常关键。不知道有没有清洗液可以推荐?

  • 过程工程所高性能无酶生物传感复合材料的绿色合成获进展

    可用于生物传感的材料必须具备如下条件:响应灵敏;很好的稳定性;比较大的检测范围以及较低检测限;对被检测物质具有较好的选择性。过氧化氢不仅是一类含活性氧物质,也是生物体内许多酶(包括葡萄糖氧化酶、胆固醇氧化酶、尿酸、醇氧化酶、半乳糖氧化酶、肌氨酸氧化酶、L-氨基酸氧化酶等)氧化后的副产物,因此发展一种有效的生物传感器用于检测过氧化氢显得十分重要。在生物传感器中,无酶的生物传感价格低廉并且具有较好的稳定性能,因此制备一种同时具有较低的检测限和较宽的线性检测范围的无酶生物传感器具有重大的意义。 考虑到石墨烯具有非常大的比表面积、良好的导电性能及很好的化学稳定性,在超敏生物传感器中有很大的应用前景;另外,贵金属纳米粒子具有很好的电学、光学、磁学性质及催化活性,中科院过程工程研究所科研人员在材料设计的基础上,采用绿色光电催化剂杂多酸(12O40][sup]3-[/sup] (PW12))同时作为还原剂、包覆剂与桥接剂,制备石墨烯上负载金纳米粒子的三元复合材料,并研究了它们作为过氧化氢无酶生物传感器的应用。 研究团队最近曾首次报道过采用PW12同时作为还原剂、包覆剂与桥接剂制备碳纳米管上修饰贵金属纳米粒子的三元复合材料,并发现它们具有很好的光电催化活性([i]J. Mater. Chem.[/i] 2011, 21, 2282;[i]Carbon[/i] 2011, 49, 1906;[i]J. Mater. Chem.[/i] 2011, 21, 14917)。最新研究在此工作的基础上,进一步制备了金纳米粒子、杂多酸与石墨烯的三元杂合材料。通过调节杂多酸与金属离子的浓度,可以制备石墨烯上不同金负载率的复合材料。透射电镜分析发现,石墨烯表面附着的金纳米粒子分散均匀并且颗粒大小很均一。XRD、XPS与拉曼光谱分析进一步证明了研究团队制备出了相应的三元杂合材料。 本反应的一个显著优点是避免了有机模板分子与表面活性剂的引入,能有效的增强材料的导电性与电催化活性。研究发现,此三元材料对过氧化氢的无酶生物传感检测限达到1.33×10[sup]-6[/sup] M,线性检测范围为 5.0×10[sup]-6[/sup]-1.8×10[sup]-2[/sup] M,同时满足具有较低的检测限和较宽的线性检测范围,是目前报道的含金的过氧化氢无酶生物传感器中最好的材料。通过进一步的研究发现,此材料的优异催化性能主要来源于金纳米粒子与石墨烯的协同作用。 该研究得到了中科院过程工程研究所百人计划与国家自然科学基金(21071146,51002155)的资助。相关研究结果已经发表在[i]Small[/i](2012, 8, 1398-1406)上,得到审稿人的高度评价。 [url=http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201102298/abstract]论文链接[/url][img]http://www.cas.cn/ky/kyjz/201207/W020120713382999033734.jpg[/img]复合三元材料的制备方法[align=center][img]http://www.cas.cn/ky/kyjz/201207/W020120713382999042954.jpg[/img][/align][align=center] (a)复合材料的TEM形貌;(b)复合材料对过氧化氢的电化学生物传感。[/align]

  • 碳纤维复合材料 红外光谱

    [color=#444444]我用ATR方法测碳纤维复合材料的红外光谱,出来的谱图是一条倾斜的线,只有1713、1506左右有很弱的小峰,我想问问这个谱图是不是不对啊?按理来说谱图里会有跟环氧树脂相关的峰,但并没有体现...是不是应该用压片法做才能比较准确?[/color]

  • 求助:颗粒增强铝基复合材料透射电镜观察制样

    材料为SiC颗粒与6066铝粉混合经粉末冶金工艺(冷等静压、包套抽真空、热挤压、热处理等工序)制成。 透射电镜观察的样品处理:从样品中采取线切割得到0.5mm左右的薄片,在砂纸上手工磨到0.2mm,然后用磨凹仪继续减薄,最后到离子薄化仪上减薄穿孔。 存在的问题:透射电镜下观察,部分SiC颗粒周围存在孔隙。这种孔隙可能有两种来源:一是材料制备时本身存在的孔隙;一是离子薄化可能造成的。现难以区分造成孔隙的原因,这对判断复合材料的界面结合情况不利。 问题:对于颗粒增强铝基复合材料透射电镜样品的制备,除了采取离子薄化这种方法之外,有无其他方法制备? 请相关方面的专家帮忙给与解答。非常感谢!欢迎大家在此讨论颗粒增强铝基复合材料金相试样、透射试样制备的讨论。

  • 俄科学家合成出一种光控纳米复合材料

    中国科技网讯 据俄罗斯科技网近日报道,莫斯科国立大学精细化工技术学院、俄罗斯科学院生化物理研究所和化学物理问题研究所的三个顶尖科研小组宣布,他们利用光敏配合基和硒化镉,成功合成了一种光控纳米复合材料。这种复合材料的性能可以通过改变特定波长的光照射而发生变化,可用于“智能”光敏控制设备。相关论文发表在《俄罗斯纳米技术》杂志上。 通过光线照射使光敏配合基的性能发生有针对性的变化,这是当前非常热门的研究领域。通常,这一研究领域的成果将有助于建立一些智能设备的原型,如分子光开关、光控逻辑模块、检测离子的传感器设备等等。研制出的最终产品将应用于生物信息学、纳米医学和其他一些应用科技领域。 科学家们成功地将配合基分子固定在硒化镉纳米粒子的表面,从而形成了复合连接。其中无机纳米硒化镉(科学家称之为量子点)具有荧光控制的特点。所谓荧光控制,是指一些原子和分子具有吸收较高能量的光子,然后释放能量较低光子的特殊能力,例如一些荧光染料,它们能够吸收太阳辐射出的不可见紫外线,然后自身发出可见光。这种光线的颜色很饱和,我们在舞厅里常常会看见这种荧光灯发出的光芒。硒化镉量子点的荧光特性毫不逊于有机荧光分子,后者在生物学和医学上广泛得以使用。例如,量子点发出的波长取决于纳米粒子的大小,通过改变纳米粒子的大小就可以指定它们发出波长的频谱区域,这一特性有助于建立具有良好灵敏度和清晰度的单分子光敏系统,其在纳米级无机量子点的研究中被广泛应用。 在此项研究中,科学家使用一个直径为3.7纳米的硒化镉粒子,这种纳米粒子尤其善于吸收最大波长为585纳米的可见光。光敏配合基根据光的影响而改变其配置能力,进而改变硒化镉量子点的荧光光谱和大小。在原始复合材料中可明显观察到波长598纳米的量子点荧光。用短波照射复合材料后,材料的配置发生变化,开始发出波长为670纳米的荧光。如果把复合材料放置在黑暗中或用可见光照射一段时间,配合基分子会自动恢复到原始状态,而复合材料也趋于最初的荧光特点。基于此原理,他们获得了这种通过改变特定波长的光照射来控制属性的复合材料。此外,这种变化是可逆的,复合材料可以很容易地返回到其原始状态。这一研究结果对构建光敏智能控制系统原型具有良好前景,可用于特殊领域的光敏开关。(记者 曲键) 《科技日报》(2012-05-26 二版)

  • 【求助】(木屑+pp)复合材料的比重如何测量?

    [size=4][color=#00008B]请教各位使用比重天平,可以测量空气中和水中重量的直读电子比重天平如何测量(木屑+pp)复合材料的比重,因为木屑会吸水,如何才能准确测量?是否该使用油替代水作为介质,有没有做过的朋友。帮下忙,谢谢[/color][/size][color=#DC143C]注:该材料是55%木屑,45%PP,颗粒状[/color]

  • [讨论]分析透射照片能解释出颗粒增强复合材料性能差异的原因吗?

    根据TEM观察的经验,虽然颗粒增强金属基复合材料性能(抗拉强度、屈服强度、延伸率、弹性模量)有较大的差异,但是从各种试样的TEM照片(主要观察复合材料颗粒/基体的界面)来看,界面组织并没有多大不同。说明:复合材料成分相同,采用同一制备工艺/热处理工艺,但性能存在差别。我们想分析性能差别的原因。透射电镜分析看不出组织有多大差异。由于我们的复合材料采用粉末冶金法制备,界面比较干净、平直。我们认为界面结合状况是影响复合材料性能的最关键因素。大家说说,对于颗粒增强金属基复合材料,到底怎样进行TEM观察?

  • 【求助】关于复合材料 XRD分析

    本人在做WC和TiO2 复合材料的微结构分析 请问在XRD方面能有什么深入之处吗我用maud精修 一直拟合不好 引文好几个峰在一起有高人指点下吗 TXT文档在附件元素有Ti C O W 可能有cl H

  • 【6月15日直播】多位大咖相聚直播间,共探复合材料性能表征与评价

    【6月15日直播】复合材料性能表征与评价【1】陈新文(中国航发北京航空材料研究院):聚合物基复合材料疲劳试验方法【2】程小全(北京航空航天大学):湿热环境下复合材料机械连接结构破坏行为【3】包亦望(中国建筑材料科学研究总院):陶瓷涂层膨胀系数与残余应力测定【4】白瑞祥(大连理工大学):基于分级测试数据校验的大型复合材料结构失效行为的预测方法【5】周立明(吉林大学):磁电弹复合材料多物理场耦合光滑有限元计算表征【6】黄培(重庆大学):特种复合材料的研究 [img]file:///C:/Users/liuyw/AppData/Local/Temp/75f8bf5f-621e-4709-aa7e-e9e9d603baae.png[/img]报名参会:[url]https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/FHCL/?bbs[/url]

  • 恒温恒湿试验箱在复合材料中应用

    恒温恒湿试验箱作为一款常见的温湿度试验设备,在汽车电子、复合材料模拟潮湿大气环境老化方面应用十分广泛。 在恒温恒湿试验箱模拟试验中,潮湿环境引起复合材料的破坏机理已研究较为清楚。现以水分向碳纤维环氧树脂层合板的扩散为例,说明潮湿大气环境对复合材料的老化机理。 复合材料中的树脂,其平衡吸收量取决于环境中的相对湿度和温度。吸水速度大小由湿度、温度和树脂的扩散速度决定。树脂溶胀由含水分量来决定,但又部分地受纤维制约。制约程度取决于纤维的几何条件和体积分数。在非平衡体系中,树脂中的水的含量不均,水浓度梯度会引起材料的应力应变呈梯度分布,即使水分含量均匀,层合板中相邻层间的溶胀性能差异也会导致内应力的产生。 水分能使环氧树脂柔性增加,其弹性模量降低。基体模量的变化对材料纵向拉伸强度和模量几乎没有影响,但由于树脂含量较大,基体膜量的改变对纵向压缩强度和层间及层内剪切性能有较大影响。研究表明,水引起的环氧树脂模量降低是可逆的。当外界环境改变以及水分扩散出去后,树脂的膜量几乎可恢复到原值。但是,对许多吸水的过程来说,水引起的性质改变又是不可逆的。不可逆的变化会导致材料物理和力学性能的明显降低,而同时恒温恒湿试验箱来模拟潮湿大气环境可检测出才材料的抗老化性能。

  • 复合材料设计分析软件 EsaComp 3.5.008 1CD

    复合材料设计分析软件 EsaComp 3.5.008 1CD ESAComp专业的复合材料设计分析软件 ESAComp 是专业的复合材料设计分析软件系统 , 最初由欧洲航天局 (ESA) 发起 , 并由芬兰赫儿辛基大学轻型结构材料实验室开发完成 , 其目标为开发成一种可以在统一界面下包含所有复合材料分析和设计能力的软件工具。 从 1988 年开始 , 已有许多著名企业和机构选用 , 如航天北京卫星研究所 , Alcatel Space, Hytec/US, ESA/ESTEC, ABB, Astrim, Aalorg University, 等等 功能特点 : QQ:16264558 电话:13963782271ESAComp 具有基于微观力学分析的广泛的实体 / 夹层板分析、设计能力,而且它包含了针对单层板、层压板、加筋板、梁和柱体,以及胶接和机械连接等等各种复合材料结构形式、连接形式的分析工具。同时该软件具有同目前广泛使用的各种有限元软件包的交互接口,从而使 ESAComp 同设计过程实现了无缝结合。目前支持此项功能的有限元软件有: ABQUS TM , ANSYS TM , I-DEAS TM , MSC.Nastran TM , NISA TM 。对 MSC.Nastran TM 和 ANSYS TM 程序, ESAComp 还开发出了升级的交互式界面,这样使其成为以上软件后处理能力的一个必要的组成部分。该软件支持用户扩展功能,用户可以定义自己的的失效判据、微观力学模型。 软件优势 : ESAComp 是专业的复合材料设计分析工具,具有友好的图形化用户界面,多重分析和图形化结果显示,多级别的专业数据库, 同目前广泛使用的各种有限元软件包的衔接能力,支持用户定制的扩展功能。虽然该软件起源于航空、航天领域,但是已经被开发成适用于复合材料研发人员

  • 【原创大赛】多层复合材料的层间结合强度检测

    【原创大赛】多层复合材料的层间结合强度检测

    [align=center][/align][align=left][font='宋体'][color=#333333][back=#ffffff] 复合材料是人们运用先进的材料制备技术将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料。[/back][/color][/font][font='宋体'][color=#333333][back=#ffffff]在[/back][/color][/font][font='宋体'][color=#333333][back=#ffffff]航空航天[/back][/color][/font][font='宋体'][color=#333333][back=#ffffff]、[/back][/color][/font][font='宋体'][color=#333333][back=#ffffff]汽车工业[/back][/color][/font][font='宋体'][color=#333333][back=#ffffff]、[/back][/color][/font][font='宋体'][color=#333333][back=#ffffff]化工、纺织和机械制造[/back][/color][/font][font='宋体'][color=#333333][back=#ffffff]、医学、体育运动器件、建筑等领域都[/back][/color][/font][font='宋体'][color=#333333][back=#ffffff]有广泛的应用[/back][/color][/font][font='宋体'][color=#333333][back=#ffffff]。[/back][/color][/font][/align][align=left][font='宋体'][color=#333333][back=#ffffff] 由于基体材料不同,复合材料有多[/back][/color][/font][font='宋体'][color=#333333][back=#ffffff]种[/back][/color][/font][font='宋体'][color=#333333][back=#ffffff]不同的成型方法。[/back][/color][/font][font='宋体'][color=#333333][back=#ffffff]而对于多层复合材料,[/back][/color][/font][font='宋体'][color=#333333][back=#ffffff]层间结合强度是对之评价的非常重要的参数。[/back][/color][/font][/align][align=left][font='宋体'][color=#333333][back=#ffffff][b]测试原理[/b][/back][/color][/font][/align][align=left][font='宋体'][color=#333333][back=#ffffff][img=,690,423]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/11/202111121746181195_244_5247763_3.png!w690x423.jpg[/img][/back][/color][/font][/align][align=left][font='宋体'][color=#333333][back=#ffffff][/back][/color][/font][/align][align=left][font='宋体'][color=#333333][back=#ffffff] LUMiFrac采用CAT技术,如上图所示。随着离心转速的增加,径向离心力Fc逐渐增加,当离心力超过样品的粘结力,粘结部分发生分离,基座发生位移后接触检测器,检测器自动记录该信号,并通过软件内计算断裂时的力和强度。[/back][/color][/font][/align][align=left][font='宋体'] 本文选取了[/font][font='宋体']5[/font][font='宋体']种双层聚合物复合材料,利用LUMiFrac测量其层间结合强度。[/font][/align][align=left][font='宋体']测试前,需要将样品进行[/font][font='宋体']铣削[/font][font='宋体'],如下图[/font][font='宋体']1[/font][font='宋体']所示:[/font][/align][align=left][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/11/202111121543192829_6673_5247763_3.png[/img][/align][align=left][font=宋体]铣削的效果:将比较薄一层完全削断,露出较厚一层[/font][/align][align=left][font='宋体']测试条件:[/font][/align][align=left][font='宋体']样品:[/font][font='宋体']双层聚合物复合材料,两层厚度分别为1mm,[/font][font='宋体']3[/font][font='宋体']mm[/font][/align][align=left][/align][align=left][font='宋体']预处理:丙酮清洁样品及粘附体表面[/font][/align][align=left][font='宋体']测试基座:TS7-M[/font][/align][align=left][font='宋体']粘附体:铜,直径[/font][font='宋体']7[/font][font='宋体']mm[/font][/align][align=left][font='宋体']胶黏剂:环氧树脂[/font][/align][align=left][font='宋体']固化条件:室温4[/font][font='宋体']8[/font][font='宋体']小时[/font][/align][align=left][font='宋体']负载增加方式:线性5N[/font][font='宋体']/s[/font][/align][align=left][font='宋体']制备好的样品[/font][font='宋体']上[/font][font='宋体']图[/font][font='宋体']2[/font][font='宋体']所示[/font][font='宋体']。[/font][/align][align=left][font='宋体']测试结果:[/font][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/11/202111121543196570_605_5247763_3.png[/img][/align][align=left][font='宋体']失效模式:[/font][/align][align=left][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/11/202111121543201990_3525_5247763_3.png[/img][/align][align=left][font='宋体']结果:1号样品的层间结合强度介于10-12.2MPa,2号样品的层间结合强度介于5.8-6.4MPa,3号样品的层间结合强度介于4.3-5.1MPa,4号样品的层间结合强度介于6.5-7.2MPa,5号样品的层间结合强度介于5.9-7.7MPa.[/font][/align][align=left][font='宋体']结论:利用LUMiFrac可以测试复合材料的层间结合强度,并且可以评价不同的失效模式,如:层间结合失效,表层内聚力失效,底层内聚力失效等。[/font][/align]

  • 【免费研讨会抢先知】只需一下午,深度了解复合材料与技术,这个冬天、暖气不足知识足

    复合材料可以发挥各种材料的优点,克服单一材料的缺陷,广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域,对现代科学技术的发展,发挥着十分重要的作用。目前,复合材料的研究深度和应用广度及其生产发展的速度和规模,已成为衡量一个国家科学技术先进水平的重要标志之一。基于此,仪器信息网将于2019年11月26日组织举办“复合材料与技术”网络研讨会,从科研和工业的角度围绕广大用户感兴趣的技术领域组织报告。针对当下复合材料学相关研究热点进行探讨,并为相关从业人员搭建研究与检测技术应用端与仪器设备供应端的交流平台,促进我国复合材料学相关仪器技术及应用的发展。[align=left]推荐网络研讨会:[b][color=#ff0000][b][b][size=16px]“复合材料与技术”主题网络研讨会[/size][/b][/b][/color][/b][/align][align=left][b]举行时间:[color=#ff0000]2019[/color]年[color=#ff0000]11[/color]月[color=#ff0000]26[/color]日[color=#ff0000] 下午14:00[/color][/b][/align][align=left][b][color=#990000]嘉宾:[/color][/b][/align][b]陈新文(中国航发北京航空出来研究院)李琴梅(北京市理化分析测试中心)[/b][align=left][b]李建海(吉林大学)[/b][/align][align=left][b]范金娟(中国航发北京航空材料研究院)[/b][/align][align=left][b][color=#990000]报告题目:[/color][/b][/align][align=left][b]聚合物基复合材料力学试验中的一些关键问题[/b][/align][align=left][b]复合材料检测技术与应用研究[/b][/align][align=left][b]材料复杂载荷加载与原位测试[/b][/align][align=left][color=#333333][b]......[/b][/color][/align][align=left][color=#333333]点下面链接[/color][size=24px][color=#ff0000][b]免费[/b][/color][/size][color=#333333]报名占位,11月26日不见不散![/color][/align][url]https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/CMT/[/url]

  • 3月25日,听专家讲“脆性材料及复合材料检测的标准及方法选择”

    会议名称:“材料力学性能测试技术与标准”网络主题研讨会会议介绍: 为提高广大材料力学性能测试用户的应用水平,该项技术的发展现状和应用,仪器信息网于2015年3月25日举办“材料力学性能测试技术与标准”网络主题研讨会,力邀业内知名专家学者以及仪器厂商,共同探讨材料力学性能测试与评价新技术、分享材料力学测试标准应用经验。举办时间:2015年3月25日 14:00-17:00报告专家及报告方向:1、玻璃钢/复合材料力学测试技术标准——王冬生(上海玻璃钢研究院)报告要点:复合材料的研究深度和应用广度,生产发展的速度和规模已成为衡量一个国家科学技术先进水平的重要标志之一。适用于复合材料力学性能测试的标准主要有ISO国际标准及GB/T国家推荐标准,还可参照ASTM等国际先进标准,本讲将主要介绍如何根据产品特性选择相应标准及检测方法。2、脆性材料力学性能测试技术——包亦望(中国建材检验认证集团)报告要点:在外力作用下(如拉伸、冲击等)仅产生很小的变形即断裂破坏,具有这种特性的材料即为脆性材料。模拟现场工况对脆性材料的可靠性做出正确的评价,即可保证构件安全可靠,还能对其失效时间做出预测。本讲主要介绍如何检测脆性材料的性能,模拟材料在实际工况条件下的可靠性,提高产品质量。3、此次研讨会还有标乐(依工测试)及英斯特朗的资深工程师带来相关材料检测的新产品及新技术应用报告,敬请期待。报名地址:http://www.instrument.com.cn/webinar/Meeting/subjectInsidePage/1374http://bimg.instrument.com.cn/show/NewsImags/images/2015210111214.png定期了解研讨会信息:网络讲堂官方微信:仪器学堂网络讲堂QQ交流群:379196738网络讲堂:http://www.instrument.com.cn/webinar/

  • 定形相变复合材料热性能标准测试方法及其改进

    定形相变复合材料热性能标准测试方法及其改进

    [table][tr][td][color=#cc0000]摘要:本文针对测试定形相变材料热性能的 ASTM C1784 动态热流计法(DHFM),从另外一个角度介绍了这种测试方法的具体实施过程,使得 ASTM C1784 更容易被理解、掌握和推广应用。同时,本文分析了 DHFM 方法在工程应用中存在的问题,并提出了具体技术改进措施,以便进一步研究工作的开展和真正解决各种大尺寸相变复合材料热性能的准确、可靠和快速测试问题,以便建立更具有工程应用实际意义的新标准测试方法。[/color][/td][/tr][/table][align=center][img=,690,389]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/12/201712172114_9883_3384_3.png!w690x389.jpg[/img][/align][color=#cc0000]1. 引言[/color] 相变材料(PCM)利用其熔融潜热以达到热存储或对环境或系统进行温度调控目的,在建筑结构中越来越多的发现PCM的应用可以降低建筑能耗和调节室内温度。其基本原理是白天 PCM 吸收部分建筑热载荷并产生熔化,而在较低温度的夜间PCM冻结释放出热量,由此来稳定控制建筑物室内空间内温度。 数值研究和现场试验表明,随着PCM 在建筑物围护结构中的应用,负荷峰值小时得以减少,峰值需求时间得到移动,可节省高达25%的制冷能源消耗,并明显提高生活舒适度。 过去的三十多年中,建筑法规越来越强调节能和能效,这导致建筑中普遍使用各种隔热技术。另一方面,PCM 技术在建筑领域中几乎没有什么实质性应用主要是因为它的初始成本要高于隔热技术,以及性能方面的问题,如易燃性和相变性能老化严重等。在过去的几年中,随着PCM材料研究、封装技术、相稳定方法和阻燃剂等方面的发展已经解决了阻碍PCM 应用的大部分问题。最近的研究表明,对于现存的隔热材料改造项目,更换或添加常规隔热材料可能并不总是改善建筑围护结构热能性能最划算的解决方案。 由于 PCM 性能和成本竞争力的提高,近年来市场上推出了多种集成 PCM 的建筑产品,如 PCM 墙体、PCM 增强隔热材料等。这些 PCM 集成部件的动态特性或相变特性,主要包括相变温度区间、潜热性能、过冷和滞后性能以及隔热性能,这些性能的准确测试对预测PCM 产品在整个系统尺度范围内的蓄热和节能潜力至关重要。在早期应用中,具有纯的和均匀的PCM 集成入建筑部件中,如大型PCM壁芯、PCM 壁管。因此,利用单纯 PCM 的动态特性对 PCM 集成产品进行能量或热性能分析已成为一种普遍做法。传统上采用差分扫描量热仪(DSC)测量 PCM 产品中的纯 PCM 成分的动态特性,然而 DSC 方法适用于典型毫米尺度和毫克质量量级的样品,DSC 法还要求样品在成分上要相对均匀。 目前最先进的 PCM 产品与早期 PCM 应用完全不同,目前的 PCM 多是以毫米尺度包裹在结构件内部,例如 PCM 增强石膏板、形状稳定(Shape Stabilized)的定形 PCM 板和 PCM 纤维增强隔热材料等。这些 PCM 集成部件的动态热性能取决于几个关键指标,如构件内 PCM 的质量分数、构件的热容量和导热系数,以及存在的添加剂(火阻燃剂、导电抑制剂、粘合剂)。此外 PCM 本身的动态特性可能会因为周围材料和外来材料的引入而产生变化,因此PCM 集成构件的动态特性与纯 PCM 的动态特性相比有显著差异。 先进的 PCM 产品在尺寸和质量上都会变得更大更重,而且在组合中往往非常不均匀而无法作为 DSC 测试中样品。此外,大量的研究表明采用 DSC 测试系统所进行的单纯 PCM热性能测试在可靠性和测试结果方面大多存在严重问题,需按照特定的操作规程执行才能得到准确结果,由此通过DSC 得到的数据用于蓄热和节能模型计算时普遍造成性能评价的不精确性。 数值计算和实验研究表明,在建筑围护结构中加入 PCM 会显著提高建筑能耗性能,但需要对 PCM的动态特性进行准确测量才能完成整个建筑的能耗模拟。此外,准确的动态测试数据对于优化建筑物内PCM 的分布和位置、最大限度实现节能至关重要。 针对大尺寸 PCM 集成部件和产品的动态热性能的准确可靠测试,实际上面临着严峻的挑战。过去仅有的成熟的热性能测试评价方法一般是利用DSC 进行测试,有时采用 T-history 法测量有限数量的材料。不幸的是DSC 方法需要较小且相对均质的测试样品,在许多PCM 增强结构产品中这一要求不切实际,因为这些材料不是均质材料,在PCM 基混合物或复合材料情况下小样品不具有代表性。 为了解决大尺寸 PCM 集成部件和产品动态热性能的准确可靠测试问题,近些年来研究了一种实验室级别的测试方法,这是一种基于传统稳态热流计法隔热性能测试技术(HFM)的动态测试技术,称之为动态热流计法(DHFM)。HFM 已经被广泛用于材料的稳态导热系数测量,DHFM 方法则是将HFM法进行了升级,这些升级通过对现有 HFM 设备的最小化改造和廉价硬件升级来实现对 PCM 复合材料热性能的准确测量。基于 DHFM 技术,美国 ASTM 在2013年制定了一个新的测试标准:ASTM C1784-13“采用热流计装置测量相变材料及其产品储热特性的标准测试方法”,并在2014年颁布的修订版。尽管DHFM 方法在工程实践中还存在一些不足,但至少使得在科学和工程领域对相变复合材料和相变材料增强产品获得了一个可靠和准确的测量工具,解决了一个标准测试方法有无问题。 上海依阳实业有限公司是从事材料的热物理性能测试技术研究和测试仪器生产的专业性机构,对传统稳态热流计法(HFM)测试技术有过深入的研究和深刻的理解,同时也生产这种测试仪器。通过对相变材料热性能测试方法(DHFM)的研究,证明了这种方法确实是一种现阶段比较有效的实验室级别的测试技术,对标准尺寸的相变复合材料样品的热性能可以做出准确的测量,但也在工程实践中发现了大量存在的具体问题。 本文针对测试定形相变材料热性能的 ASTMC1784 动态热流计法(DHFM),从另外一个角度介绍了这种测试方法的具体实施过程,使得 ASTMC1784 更容易被理解、掌握和推广应用。同时,本文分析了 DHFM 方法在工程应用中存在的问题,并提出了具体技术改进措施,以便进一步研究工作的开展和真正解决各种大尺寸相变复合材料热性能的准确、可靠和快速测试问题,以便建立更具有工程应用实际意义的新标准测试方法。[b][color=#ff0000]由于本文篇幅较大并涉及大量公式,不便在帖子上进行编辑,全文内容已做为附件呈上,请多原谅。附件全文为适合手机浏览的PDF格式文件。[/color][/b]

  • 瞬态高速加热条件下航天复合材料热膨胀系数测试技术初步研究

    瞬态高速加热条件下航天复合材料热膨胀系数测试技术初步研究

    [size=16px][color=#cc0000][b]摘要:为准确测量航天复合材料快速加热过程中的热膨胀系数,本文介绍了热膨胀系数测试过程中加热速率、加热形式和位移测量形式对被测样品内外温度和热膨胀测量方向上温度梯度的影响,以及这些温度梯度与热膨胀系数测试结果之间的变化规律。在这些初步研究基础上,本文提出了高速加热过程中热膨胀系数测量装置的初步设计方案,即采用聚光辐射或电磁感应技术进行非接触快速高温加热,采用激光扫描或光学投影技术进行非接触应变测量。[/b][/color][/size][size=16px][/size][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align] [b][size=18px][color=#cc0000]1. 问题的提出[/color][/size][/b][size=16px] 比较典型的航天复合材料如碳碳和石墨复合材料、各种酚醛树脂基复合材料等,其热膨胀系数普遍还是采用加热速率较慢的各种热膨胀仪进行测试,而这种常规测试过程中的较低加热速率与航天复合材料的实际使用环境下的快速升温速率严重不符,低速加热时的热膨胀系数测试结果几乎对复合材料结构的热设计毫无用途,从而造成现有的热结构设计太过保守。为此,本文针对快速加热条件下的航天复合材料热膨胀系数测试,开展初步的测试技术研究,通过典型材料重点了解快速加热条件下的以下两方面的问题:[/size][size=16px] (1)快速加热条件下,样品或材料的内外内外温差对热膨胀系数的影响。[/size][size=16px] (2)快速加热条件下,样品或材料热膨胀测试方向上的温度均匀性影响。[/size][size=18px][color=#cc0000][b]2. 样品内外温差影响[/b][/color][/size][size=16px] 对于航天复合材料而言,由于其结构和热物理性能的不同,特别是热导率有着数量级上的差别,由此会在实际应用和取样测试过程中有时会存在严重的内外温差。热膨胀测试中,加热速率的不同会对测量结果产生明显的影响。[/size][size=16px] 为了直观了解这种内外温差对热膨胀系数测量的影响,我们选择了具有中等热导率(常温时约14W/mK)的不锈钢材料进行取样测试,测量温度范围为室温30~700℃,测试得到的平均热膨胀系数结果如图1所示。[/size][align=center][size=16px][color=#cc0000][b][img=不锈钢样品不同加速速率下的平均线性热膨胀系数测试结果,660,482]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307111012258135_6561_3221506_3.jpg!w690x504.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#cc0000][b]图1 不同加速速率下的不锈钢样品热膨胀系数测试结果[/b][/color][/size][/align][size=16px] 从图1所示的测量结果可以看出,在较低加热速率(5℃/min)下的热膨胀系数测试结果相差不大,只是随加热速率的升高热膨胀系数整体有很小的降低。而在加热速率超过10℃/min时,测试结果发生明显的偏差,热膨胀系数明显的偏低,特别是在低温范围内这种现象更为明显。[/size][size=16px] 由此可见,对于热导率较低的材料,较快的加热速率会在样品内外产生明显的温差,从而对热膨胀系数产生严重的影响,使得热膨胀系数测试结果严重偏低。具体应用到航天复合材料中,由于碳碳和石墨复合材料的热导率普遍较高,相关的测试研究表明石墨材料在1600℃温度以下的范围内测试时,加热速率几乎没有影响,对于碳碳复合材料,这个不受加热速率影响的温度范围可以扩展到1700℃。[/size][size=16px] 对于热导率普遍较低的酚醛树脂复合材料,其热膨胀对加热速率则非常敏感,且膨胀过程非常复杂。有测试观察到当碳酚醛或二氧化硅酚醛层压材料被缓慢加热时,在190℃左右发生一些快速膨胀,然后材料开始收缩,从膨胀到收缩的变化对应于热降解的开始。而在高加热速率下,热膨胀系数的急剧增加发生在与低速率下开始收缩时的大致相同温度区域。据信,在高加热速率下,树脂开始软化,然后发生气体的快速释放。这些气体不容易逸出,并在材料中产生压力,导致快速膨胀和裂缝的张开。除了热膨胀之外,因材料的结构受到影响,其他性能也会受到加热速率的影响。[/size][size=18px][color=#cc0000][b]3. 样品表面温度均匀性影响[/b][/color][/size][size=16px] 在快速加热形式的热膨胀测试设备中,往往还存在以下两方面的因素会给样品表面温度的均匀性带来影响,由此会给热膨胀系数测量带来误差:[/size][size=16px] (1)加热方式:热膨胀测试中的快速加热一般会采用聚光辐射加热、感应加热和直接通电三种形式,其中辐射加热适用于非导电材料样品,而感应加热和通电加热则适用于导电类材料样品。但不论采用哪一种加热方式,发光灯管和感应线圈都会是有限长度,从而使得样品轴向方向上的温度并不是均匀分布。特别是直接通电加热方式中的电极与被测样品直接接触,样品上的热量会通过电极散失而造成较严重的样品温度不均匀性。[/size][size=16px] (2)变形测量方式:热膨胀系数的测量一般会采用顶杆法和光学投影法,在顶杆法测试中,与样品接触的顶杆同样会对样品起到散热作用而影响样品的温度均匀性,而非接触形式的光学投影法则不存在样品散热问题,对样品的温度均匀性影响较小。[/size][size=16px] 为了研究样品表面温度不均匀性对快速加热过程中热膨胀系数测量的影响,有研究人员采用了感应加热式顶杆法热膨胀仪,如图2所示,对42CrMo超高强度钢进行了不同升温速率下的测试。样品被夹在两根熔融石英顶杆之间,其中一根顶杆固定,另一根连接到一个差动变压器(LVDT)进行样品的变形量测量。样品被放置在感应线圈的中心可实现高速加热,样品上焊接了两只S型热电偶,中心位置的热电偶用于控制样品温度,边缘位置热电偶用来测量温度均匀性。[/size][align=center][size=16px][color=#cc0000][b][img=02.感应加热式顶杆法热膨胀仪结构,500,344]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307111014018059_9517_3221506_3.jpg!w690x476.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#cc0000][b]图2 感应加热式顶杆法热膨胀仪结构[/b][/color][/size][/align][size=16px] 如图3所示为样品和感应线圈结构和尺寸示意图,样品为壁厚为0.5mm的薄壁圆柱,样品长度为10mm,熔融石英棒顶杆的外径和内径分别为2mm和1mm。[/size][align=center][size=16px][color=#cc0000][b][img=03.快速加热热膨胀测试中使用的样品和感应线圈几何形状,660,222]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307111014201830_7644_3221506_3.jpg!w690x233.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#cc0000][b]图3 快速加热线膨胀测试中使用的样品和感应线圈几何形状[/b][/color][/size][/align][size=16px] 对上述样品,在1℃/s~1200℃/s范围内一系列不同的速率下对样品进行了加热,不同加热速率下样品中心与边缘之间的温度差测试结果如图4所示,相应的应变测试结果如图5所示。[/size][align=center][size=16px][color=#cc0000][b][img=04.不同加热速率下的样品中部和边缘的实测温差,550,443]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307111014398184_2549_3221506_3.jpg!w690x557.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#cc0000][b]图4 不同加热速率下样品中部和边缘的实测温差[/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#cc0000][b][img=05.不同加热速率下的样品应变量-温度测试结果,550,443]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307111014595694_4159_3221506_3.jpg!w690x556.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#cc0000][b]图5 不同加热速率下样品应变量-温度测试结果[/b][/color][/size][/align][size=16px] 从图4所示的温差曲线可以看出,对于低于10℃/s的加热速率,样品中心和边缘之间的温差不会超过10℃。对于所有其他加热速率,温差随着中心温度快速增加,并在达到某一温度时开始变缓。从该温度开始,中心与边缘之间的温差随着样品中间温度变化几乎呈线性增加。对于最高加热速率1200℃/s,温差达到最大值160℃,边缘温度相当于中心温度的大约70%。[/size][size=16px] 如图5所示,比较不同加热速率下测得的应变-温度曲线,可以观察到加热速率越高,测得的应变越低,这也与图1所示的规律一致,但这也部分可能与加热速率增加时膨胀方向上的温度梯度的增加有关。从图5可以看出,最小和最大升温速率下应变测量值的相对偏差约为20 %。[/size][size=16px] 显然,在非常高的加热速率下使用变形信号对发生相变的动力学过程的研究将导致严重的误差,因为应变信号中的误差将通过不确定的传播影响描述相变动力学的所需参数的计算,同时,还取决于所应用的动力学模型的数学性质,最终误差甚至可能大于这里测量的应变的20%误差。[/size][size=16px] 另外,样品轴向上的温度梯度是由于样品和棒之间的接触带来的热损失,这导致靠近样品边缘的温度降低。在低加热速率下,从中心到边缘的热传导几乎使整个样品的温度相等,导致小的温度梯度,但随着加热速率的增加,由于热传导使得样品中心的温度上升较快,这导致轴向温度差的增加。[/size][size=16px] 造成温度梯度的另一个因素是样品与线圈磁场的相互作用,感应热在整个样品长度上并不是均匀和恒定的,对于膨胀计的感应线圈的规则螺旋状几何形状,沿着轴向方向上存在强烈的感应温度梯度。[/size][size=18px][color=#cc0000][b]4. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 通过上述高加热速率条件下进行的金属材料热膨胀系数测试,可以明显看到加热速率对样品内外和样品轴向温度差的严重影响,因此在今后的各种高加热速率条件下的热膨胀测试,需要特别注意以下几个内容:[/size][size=16px] (1)测试前,首先要确定具体测试的是哪一种热膨胀系数,稳态热膨胀系数测试则选用低加热速率,瞬态热膨胀系数测试则根据实际应用场景选择相应的高加热速率,这在材料的相变过程研究中非常重要。[/size][size=16px] (2)对于稳态热膨胀的测试,需要在样品内外温度一致后进行测量,这是就需要尽可能采用尽可能低的加热速率才能保证相应的测量准确性,甚至可以采用台阶式温升方式,使样品在不同温度下恒定一段时间后再进行变形测量。[/size][size=16px] (3)由于材料固有的导热性能,对于符合实际变温速率应用场景的高加热速率下的热膨胀测试,样品内外的温差更能符合材料的实际温度环境,但在热膨胀系数的具体测试中需要尽可能避免样品轴向温度差带来的测量误差。具体采取的措施是分别采用非接触形式的加热技术和位移测量技术,使被测样品不与其他物体接触或最小接触,如采用均温场更长的聚光辐射加热装置或能提供更均匀温度场的异型感应线圈对样品进行非接触式快速加热,如采用激光线扫描或投影法光学变形测试技术非接触测量样品的长度。[/size][size=16px] 总之,通过对高速加热过程中热膨胀系数测试技术的初步研究,确定了非接触快速加热和非接触位移测量的总体技术方案,为后续航天复合材料高速热膨胀系数测试研究工作的开展奠定了基础。[/size][size=16px][color=#cc0000][b][/b][/color][/size][align=center][size=16px][b][color=#cc0000]~~~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/b][/size][/align]

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