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动态热机械分析法在材料耐老化性能分析中的应用

孟祥艳 , 魏莉萍 , 刘运传 , 周燕萍 , 王雪蓉 , 郑会保 , 段剑 , 郑素萍

采用动态热机械分析法对热老化不同时间的尼龙66(PA66)进行性能表征,并与差示扫描量热分析和缺口冲击实验的结果相认证,结果表明,损耗因子、储能模量、储能柔量等参数随热老化时间的延长有规律地变化.随热老化时间的延长,损耗因子主转变峰温先升高后下降,热老化后期变化趋于平缓.储能柔量不断减小,热老化初始阶段变化较小,后有一个突变.利用动态热机械分析中参数的变化可有效地评价高聚物材料的耐老化性能,并且可以进一步从分子运动角度及材料的模量上对热老化机理进行分析.

关键词: 动态热机械分析 , 耐老化性能 , 损耗因子 , 储能模量 , 储能柔量 , 老化机理

酚醛树脂基复合材料的等离子烧蚀性能

孟祥艳 , 刘运传 , 王康 , 周燕萍 , 王雪蓉 , 王倩倩 , 李承荣

材料科学与工程学报 doi:10.14136/j.cnki.issn 1673-2812.2016.03.013

利用等离子烧蚀试验系统,对纤维增强酚醛树脂复合材料进行烧蚀试验,并对不同复合材料的烧蚀率和微观形貌进行测试和分析.等离子烧蚀试验条件为:功率60kW,热流密度25000kW/m2,烧蚀时间8s.结果表明:碳纤维、高硅氧纤维、玻璃纤维增强酚醛树脂复合材料的等离子线烧蚀率分别为:0.180mm/s、0.666mm/s、0.613mm/s,质量烧蚀率分别为:0.167g/s、0.310g/s、0.338g/s,线烧蚀率和质量烧蚀率相对偏差都在5％以内.利用扫描电子显微镜和X射线能谱仪对烧蚀样品的微观形貌进行分析,对不同纤维增强酚醛树脂基复合材料的等离子烧蚀机理进行了探讨.

关键词: 等离子烧蚀 , 酚醛树脂基复合材料 , 热流密度 , 质量烧蚀率 , 线烧蚀率 , 烧蚀机理

钼酚醛树脂成碳率测量的影响因素及其不确定度

魏莉萍 , 刘运传 , 郑会保 , 孟祥艳 , 周燕萍

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2009.04.018

酚醛树脂的成碳率受样品自身及成碳条件的各种因素影响,使其成碳率的热重法(TGA)测量结果因试验条件不同而不同.为掌握其中关系,以便对酚醛树脂体系的成碳率做出正确的测评,本文通过试验考察了样品粒径分布、氮气流速、样品量等因素对钼酚醛树脂成碳率测量结果的影响程度与规律,并对其测量不确定度进行了分析.结果表明,样品粒径分布与样品量是影响钼酚醛树脂成碳率的主要因素,在常规测试条件下,TGA法测量钼酚醛树脂成碳率的扩展不确定度为0.9%.

关键词: 成碳率 , TGA , 钼酚醛树脂 , 测量不确定度

水气吸附法评定树脂残碳密实度

刘运传 , 孟祥艳 , 周燕萍 , 王雪蓉 , 段剑

宇航材料工艺

通过水气吸附法研究了树脂残碳的密实度,以S-157酚醛树脂、Q-913酚醛树脂、硼酚醛环氧树脂体系等6种树脂为例进行说明,把6种固化树脂粉体在氮气气氛中热解成碳,把残碳移入控制温湿度的实验环境内放置,采用高精度的天平称量残碳不同时刻的质量变化,经过约200 min的残碳吸附过程分析,获得残碳吸附空气中的水气达到平衡后,树脂残碳在控制温湿度的环境条件下质量变化率与时间的关系,通过比较残碳的增重对其密实度进行评定.采用扫描电子显微镜对残碳表面进行观察验证.结果表明:水气吸附能力可反映树脂残碳的密实度,在规定温湿度环境内吸附平衡时,水气吸附量为残碳密实度的评定依据.

关键词: 密实度 , 残碳 , 水气吸附法

复合材料质量烧蚀率计算模型实验研究

周燕萍 , 魏莉萍 , 郑会保 , 孟祥艳 , 刘运传

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2011.05.019

通过对CF/S- 157PF复合材料进行氧-乙炔烧蚀试验研究,得到了质量烧蚀率,并利用多元线性回归方法,拟合得到了该参数与热流密度和烧蚀时间的数学模型,即M=0.043.q0.128·t-0.191.经检验,该回归模型适用性较好,预测精度较高,为复合材料该项烧蚀性能的评估建立了快速、有效、可靠的试验方法.

关键词: 氧-乙炔烧蚀 , 多元回归 , 热流密度 , 质量烧蚀率 , 数学模型

硼酚醛-环氧树脂体系固化过程分析

刘运传 , 魏莉萍 , 郑会保 , 孟祥艳 , 周燕萍

高分子材料科学与工程

采用Friedman法求解了硼酚醛-环氧树脂体系的固化反应动力学参数及固化机理模型,预测了170℃硼酚醛-环氧树脂体系的等温固化曲线,确定了此体系的等温理论转化率与时间的关系,得到不同时间的理论转化率.并且采用170℃的电热鼓风干燥箱对此体系做等温固化试验,取不同固化时间的试样,用差示扫描量热仪测得树脂的实验转化率,并且与理论值进行比较.结果表明,硼酚醛-环氧树脂体系的固化反应模型属于An型,固化反应机制函数为[-ln(1-α)]~(1.39)=1.80×10~(-4)t,在低固化阶段,理论转化率与实验转化率相接近,但随着固化程度的增加,理论值明显高于试验值.

关键词: 等温固化 , 差示扫描量热仪 , 硼酚醛树脂 , 环氧树脂

超高周疲劳的研究进展

关昕 , 孟延军

钢铁研究

论述了超高周疲劳研究的背景及意义,总结了近年来超高周疲劳的研究成果包括超高周疲劳的典型特征如S-N曲线、裂纹起源、起裂机理、影响超高周疲劳行为的因素等,介绍了超高周疲劳的常用实验手段,提出了今后超高周疲劳研究的课题.

关键词: 超高周疲劳 , S-N曲线 , 疲劳裂纹萌生 , 超声疲劳实验

TC17合金低周疲劳性能与低周疲劳断口形貌

张翥 , 惠松骁 , 路纲

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2002.z1.079

研究了不同温度下TC17合金低周疲劳性能和断口形貌,确定了不同温度下合金低周疲劳曲线的数学表达式,分析了合金棒材低周疲劳断口形貌特征.

关键词: 低周疲劳 , 断口形貌 , TC17钛合金

高周疲劳和低周疲劳统一的能量表征方法研究

许超 , 张国栋 , 苏彬

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2007.08.016

对高周疲劳和低周疲劳寿命预测模型进行了研究,提出了一种能够将高周疲劳和低周疲劳统一表征的能量形式参量.用统一的能量形式表征参量对高温合金GH141的760℃高周疲劳和低周疲劳数据进行处理,得到理想的能量-寿命方程.用1Cr11Ni2W2MoV钢500℃和粉末盘材料FGH95的600℃高温低周疲劳和高周疲劳数据对统一表征方法进行验证,验证结果表明,用能量形式的表征参量能够得到理想的能量-寿命方程.

关键词: 高周疲劳 , 低周疲劳 , 寿命预测 , 能量表征 , 高温合金

超高周疲劳寿命预测方法探讨

宋亚南 , 徐滨士 , 王海斗 , 张玉波 , 邢志国

稀有金属

分析了金属材料超高周疲劳断口形貌特征,介绍了基于Paris公式的裂纹扩展寿命预测模型和基于位错理论的疲劳裂纹萌生寿命预测模型,并结合前期有关金属材料超高周疲劳行为的试验数据,对2种预测模型的误差进行分析.结果表明,基于位错理论的寿命预测模型较为准确;而基于Paris公式的裂纹扩展寿命预测模型,其预测精度随着疲劳寿命的增加而降低,即材料组织缺陷萌生成为疲劳裂纹阶段占据疲劳寿命的绝大部分.在此基础上,提出了超高周疲劳寿命预测的研究方向:疲劳裂纹的萌生机制,特别是裂纹源表面萌生和内部萌生的竞争性机制;建立大样本数据,结合统计学方法,以工程构件的服役安全性和可靠性为基础,精确评价超高周疲劳寿命.

关键词: 超高周疲劳 , 寿命预测 , 断口形貌 , 预测误差

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