蒙脱土/尼龙6纳米复合材料刚度预测

本文采用交错模型对蒙脱土／尼龙6纳米复合材料的弹性模量进行预测。模型划分为四个区域：以拉伸变形为主的A（蒙脱土片）、B和D区,和同时承受拉伸和剪切两种变形的C区。通过对各区之间合力平衡和变形协调的简单分析,本文得到了封闭形式的蒙脱土／尼龙6纳米复合材料模量预测公式。引用文献[1]中的蒙脱土材料的几何参数和弹性常数,以及纯尼龙6的弹性常数,对纳米复合材料的模量进行预测,预测结果与实验结果基本吻合。有限元法对交错模型的分析证实了理论模型中变形区划分的合理性,同时也发现FEM的预测结果与实验更为接近。     

蒙脱土填充聚丙烯复合材料的摩擦磨损行为研究

采用熔体插层法在双螺杆挤出机上制备出含不同质量分数的有机蒙脱土（OMMT）PP复合材料,对OMMT／PP复合材料的力学性能和摩擦磨损性能进行研究,利用扫描电子显微镜观察磨损表面性貌．结果表明：复合材料的硬度和拉伸强度随OMMT含量增加先增加后减小;Ⅴ型缺口冲击强度逐渐上升;摩擦系数和磨损率先降低而后升高;当OMMT质量分数为1．5％时,复合材料的硬度和拉伸强度最大,磨损率为PP的65％,摩擦系数降低8．5％;随着OMMT含量增加（0％～4％）,复合材料的磨损形式主要为粘着磨损、磨粒磨损以及粘着磨损与磨粒磨损的混合形式．     

聚甲基丙烯酸甲酯/纳米有机改性蒙脱土复合材料的制备及其摩擦磨损性能研究

采用乳液插层法制备聚甲基丙烯酸甲酯/纳米有机改性蒙脱土复合材料,采用X射线衍射仪表征复合材料结构,考察有机改性蒙脱土(OMMT)含量对复合材料摩擦磨损性能的影响,并通过扫描电子显微镜观察分析复合材料磨损表面形貌.结果表明:所制备的纳米片状分散型复合材料的磨损率随OMMT含量增加先减小而后增加;摩擦系数随OMMT含量的变化趋势则相反,当OMMT含量为5%时,复合材料的磨损率最小,为PMMA的25%;当OMMT含量为6%时,摩擦系数最大,比PMMA增加8%.复合材料的磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损,随着OMMT含量不同,2种机理的表现程度有所变化.     

不饱和聚酯／蒙脱土纳米复合材料的制备及其摩擦磨损性能研究

采用插层法制备了不饱和聚酯／蒙脱土纳米复合材料，用X射线衍射仪表征了复合材料的插层型结构，考察了蒙脱土含量对复合材料耐磨性能的影响，并用扫描电子显微镜及能谱分析仪观察分析了复合材料磨损表面．结果表明：所制备的插层型纳米复合材料的耐磨性能显著优于不饱和聚酯;随着蒙脱土含量增加复合材料的耐磨性能明显提高，随后趋于稳定；不饱和聚酯同45^#钢对摩时主要发生粘着磨损和疲劳剥落，而含蒙脱土的复合材料的粘着磨损和疲劳剥落显著减轻．     

纳米颗粒增强镍基MEMS器件材料的蠕变性能研究

利用同步辐射LIGA微铸复合工艺,将纳米氧化物增强颗粒复合到微电子机械系统(MEMS)结构材料中。制作了专用夹具,采用微力材料试验机测量了纳米Al2O3颗粒增强镍基复合材料的强度为1GPa;将恒加载速率/载荷法和恒载荷法相结合,利用纳米压痕仪测量了该材料的室温蠕变速率敏感指数m。结果表明,LIGA复合技术得到的纳米颗粒增强镍基复合材料具有较高的强度;MEMS器件材料在室温下会发生蠕变;材料在相同压深下最大载荷不随加载速率而改变,加载段粘弹性和粘塑性变形极少;主要由局部高应力导致压痕蠕变;材料的蠕变速率敏感指数m值为0.004,说明纳米Al2O3颗粒可有效增强基体材料的抗蠕变能力;且不同恒.P/P下获得的m值基本相同,表示此种材料对加载速率不敏感。     

岩石拉压蠕变试验仪研制及应用

为了探索岩石在周期性恒定拉伸、压缩荷载作用下的蠕变行为,结合杠杆原理,设计研制了一种岩石杠杆式拉伸、压缩蠕变试验仪。该仪器具有挂重质量小、可方便切换拉、压荷载等特点。首先,通过标定好的数显式拉压荷重传感器对该试验仪拉伸、压缩荷载进行了校正,得出试验仪压缩、拉伸荷载杠杆扩力比分别为81.29倍与59.46倍,挂重质量与施加在岩样荷载呈线性关系(压缩作用下线性关系相关系数R2=0.99975,拉伸作用下R2=0.9991),荷载施加稳定。最后,采用该试验仪对红砂岩进行了单轴恒定拉、压循环荷载下的蠕变试验,探讨了受荷岩样拉压蠕变规律。上述成果丰富了岩石蠕变测试与研究内容,有助于岩石力学试验测试的发展。     

Rheological behaviour of nano-composites based on polyamide 6 under shear and elongational flow at high strain rates

In this work, the rheological behaviour of high molecular mass polyamide 6 (PA6)/organo-montmorillonite nano-composites, obtained via melt blending, was investigated under shear and extensional flow. Capillary rheometry was used for the measurement of high shear rate steady state shear viscosity and die entrance pressure losses; further, by the application of a converging flow method (Cogswell model) to these experimental results, elongational viscosity data were indirectly calculated. The extensional behaviour was directly investigated by means of melt spinning experiments, and data of apparent elongational viscosity were determined. The results evidenced that the presence of the organo-clay in filled PA6 melts modifies the rheological behaviour of the material, with respect to the unfilled polymer, in dependence on the type of flow experienced by the fluid. In shear flow, the nano-composites showed a slightly lower viscosity than neat PA6, whereas in elongation, they appeared much more viscous, in dependence on the organo-clay content.     

FRP-混凝土界面粘结行为的参数影响研究

FRP-混凝土界面的粘结性能对FRP加固混凝土结构力学行为和破坏模式有着重要影响。本文对表征FRP-混凝土界面粘结性能的三个重要参数(界面初始刚度、最大剪应力、界面破坏能)开展研究,通过13个单剪试件的试验考察了混凝土强度、胶层厚度和粘结长度等因素对界面粘结行为的影响,根据试验结果拟合了界面破坏能、最大剪切应力与胶层剪切刚度、混凝土强度之间的函数关系。在试验研究基础上,构建了外贴FRP-混凝土界面粘结的有限元模型。通过有限元分析考察了界面破坏能等三个参数不变的前提下,不同的局部粘结滑移本构关系对界面粘结行为的影响;进而研究了其中一个参数变化时引起的界面粘结性能改变。研究结果表明:界面粘结承载力随着胶层厚度增加而逐渐提高;胶层厚度与界面破坏能成正比,与峰值剪应力成反比;当界面破坏能等三个参数保持不变时,局部粘结滑移本构关系对FRP-混凝土界面粘结性能的影响较小;三个参数中的一个增大时将延缓界面破坏的过程。     

含纳微米硼酸盐和二烷基二硫代磷酸锌液体石蜡润滑下钢—钢体系的摩擦磨损性能研究

在四球试验机上考察了含纳微米硼酸盐及二烷基二硫代磷酸锌（ZDDP）复配添加剂的液体石蜡润滑下钢－钢摩擦副的摩擦学性能。采用X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜分析了复配体系的作用机理。结果表明：纳微米硼酸盐／ZDDP复配添加剂对钢－钢摩擦副的抗磨作用产生对抗效应，在摩擦过程中的某一阶段摩擦系数突然升高，磨损加剧；在试验初期，磨斑表面较为光滑，相应的边界润滑膜为物理和化学吸附膜；随着试验时间的延长，钢球磨斑表面吸附膜表面破裂，磨斑表面变得粗糙并形成微小磨屑碎片，相应的摩擦系数突然升高；随着试验时间的进一步延长，添加剂同钢球磨损表面发生摩擦化学反应，并生成含B、N、S和P等元素的摩擦化学反应膜，从而使摩擦系数波动减小。