竹材塑料復(fù)合材料的界面及表面處理理論的研究項目摘要

研究高強度（-196℃時為-1300MPa），高韌性（-196℃時為200J）的Ni9鋼在拉伸和-196℃沖擊時，組織結(jié)構(gòu)在變形—斷裂時的動態(tài)和準動態(tài)行為及其與宏觀強度和韌性關(guān)系。證明機械不穩(wěn)定的γ′的有益作用很小，熱不穩(wěn)定的γ′則有害。γ′相的穩(wěn)定性隨回火溫度提高或回火時間延長而下降。應(yīng)變誘導(dǎo)馬氏體相變是最有效的增韌機制；微裂紋增韌機制則對485℃回火的α γ′三明治式組織最為有效。低溫韌性與裂尖行程的鈍化部份所占分量相對應(yīng)。發(fā)現(xiàn)并闡明抵抗沖擊的組織自調(diào)節(jié)機制。發(fā)現(xiàn)細晶高韌性Ni9鋼在拉伸時的聲發(fā)射強度隨應(yīng)變速率的提高而降低，這與公認的理論模型相反。建立了界面位錯與晶內(nèi)位錯運動的統(tǒng)一模型圓滿解釋了這一反?，F(xiàn)象。 2100433B

碳纖維增強鋁基復(fù)合材料因具有輕質(zhì)、高強、良好的塑性和導(dǎo)熱性等特點，被認為是理想的功能材料和結(jié)構(gòu)材料，有望應(yīng)用于航天航空、軍事和汽車工業(yè)等領(lǐng)域。本項目以碳纖維編制布增強鋁基復(fù)合材料為研究對象，研究碳纖維與基體結(jié)合過程中的界面反應(yīng)行為，以及凝固過程中鍍層工藝和外場對界面行為的影響，為碳纖維增強鋁基復(fù)合材料的制備方法提供理論指導(dǎo)。本項目經(jīng)過三年研究，取得如下結(jié)果： 1、提出一種半固態(tài)鑄軋法制備碳纖維布增強鋁基復(fù)合材料的工藝，利用壓力場促使鋁基體和碳纖維編織布的界面結(jié)合。借助模擬計算建立了溫度參數(shù)和塑性變形量間的關(guān)系，闡釋變形機制。通過調(diào)控外加壓力和金屬流動性，實現(xiàn)了鋁熔體對碳纖維布的完全滲進。碳纖維編織布增強鋁基復(fù)合材料板材能夠在彎曲變形中提供良好的強化效果。 2、得到基體和纖維的滲進規(guī)律，闡釋電磁誘導(dǎo)的滲浸轉(zhuǎn)變機制。在液態(tài)復(fù)合過程中引入脈沖磁場，實現(xiàn)了金屬熔體對編織布的滲浸過程由逐層滲浸方式向梯度同步滲浸方式轉(zhuǎn)變。電磁場引入的磁致壓力促進增加熔體滲浸深度。以此為基礎(chǔ)實現(xiàn)了電磁鑄造法制備碳纖維布增強鋁基復(fù)合材料。 3、設(shè)計針對平紋碳纖維編織布的表面鍍層新工藝。在傳統(tǒng)化學(xué)鍍層的工藝基礎(chǔ)上，優(yōu)化了一種針對于平紋碳纖維編織布特點的表面化學(xué)鍍鎳方法，將鍍液的穩(wěn)定時間延長至 120min以上，鍍層的含磷量降低至9wt.%。并通過開發(fā)新的氧化劑體系，設(shè)計了膠態(tài)鈀鍍液化學(xué)鍍鎳工藝和碳纖維表面接枝短鏈羧酸銅的工藝。不僅簡化了原有的鍍層工藝，大幅降低了成本，更提升了鍍層的均勻性與穩(wěn)定性。

本項目通過綜述現(xiàn)有水庫界面環(huán)境研究中存在的困難和問題，提出了引入模式識別和熵理論的新研究途徑，建立了判別預(yù)測水庫水濕分層界面存在性的模式識別模型；分別提出了水庫下層水體與底質(zhì)之間以及水庫水體與不體以外的整個環(huán)境之間的污染物交換的熵理論，分別給出了跨過狹義和廣義界面污染物遷移的熵流以及系統(tǒng)內(nèi)部污染物變化熵產(chǎn)生的數(shù)學(xué)描述式；研制了在各種邊界作用下水庫垂直二維水環(huán)境耦合模型及其有限分析數(shù)值解法；建立了水庫三維重金屬遷移模型；研究了GIS在水庫水環(huán)境模擬中的應(yīng)用方法。本項目研究已發(fā)表論文5篇，出版專著1部，待發(fā)表論文3篇，有關(guān)成果為水庫水環(huán)境評價，規(guī)劃以及水庫運行管理等提供了新的理論基礎(chǔ)。 2100433B

簾線增強橡膠復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于輪胎及各種緩沖結(jié)構(gòu)中，它的界面性能極大地影響橡膠復(fù)合材料制品的使用性和耐久性，開展界面性能研究對于改善和提高產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。簾線增強橡膠材料不同于傳統(tǒng)的樹脂基復(fù)合材料，橡膠基體具有幾乎不可壓縮性和大變形非線性特性，而簾線又具有拉扭耦合特征，這使得其中的界面力學(xué)問題變得非常復(fù)雜。本申請擬以單向簾線增強橡膠材料為對象，通過對界面細觀結(jié)構(gòu)的表征和分析，建立界面結(jié)構(gòu)的桁架結(jié)構(gòu)分析模型，根據(jù)連續(xù)介質(zhì)力學(xué)有限變形理論建立非線性邊值問題。采用節(jié)點平均化的方法描述桁架結(jié)構(gòu)與周圍介質(zhì)的接觸，數(shù)值計算確定應(yīng)力、應(yīng)變場和位移場?；诙喑叨染鶆蚧椒?，確定材料等效彈性性能，并與試驗結(jié)果相互驗證。通過簾線增強橡膠材料界面參數(shù)、簾線結(jié)構(gòu)特征等因素與宏觀力學(xué)特性的關(guān)聯(lián)研究，揭示界面細觀結(jié)構(gòu)對柔性復(fù)合材料性能影響規(guī)律，建立界面參數(shù)的優(yōu)化準則，為界面設(shè)計與新材料開發(fā)提供理論依據(jù)。