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9CrWMn钢复合TD盐浴渗铬的研究

表面技术 doi:10.3969/j.issn.1001-3660.2011.03.009

对9CrWMn钢进行复合TD盐浴渗铬处理,即先固体氮碳共渗预处理,再盐浴渗铬.对比了复合渗和单一盐浴渗铬的渗层微观形貌,分析了渗层的相结构、显微硬度和耐磨性.研究表明,氮碳共渗顸处理对TD盐浴渗铬的催渗效果明显,复合渗的渗层在厚度、截面硬度分布及耐磨性等方面均优于单一盐浴渗铬的渗层.该复合TD盐浴渗铬工艺可降低TD渗铬温度、缩短处理时间,具有重要应用价值.

关键词: 9CrWMn钢 , 复合TD渗铬 , 氮碳共渗预处理 , 盐浴渗铬

电热作用对碳纤维树脂基复合材料力学性能的影响

路鹏程 , 毕亚芳 , 王志平 , 张俊 , 张国尚

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160309.002

采用复合材料电热实验平台,测试碳纤维树脂基复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)电热作用下温度场变化规律,同时从单丝拉伸断裂界面剪切强度、短梁剪切性能变化和剪切断口等多方面揭示电热作用对CFRP力学性能的影响机制。结果表明：电热作用会使 CFRP 整体温度迅速升高,在约4 min时达到稳态温度,随着电流强度的增大,CFRP层板表面温度越高,当电流强度为8 A(0.44 A/mm2)时,CFRP 的表面温度达到151℃；单丝拉伸和短梁剪切界面强度都随着电流强度增加呈现先增加后降低的趋势；小电流时,电热作用产生较少的焦耳热,优化界面性能,提高界面剪切强度,大电流时,电热作用产生的焦耳热过大,对界面产生烧蚀等不可逆损伤,降低了界面结合性能。

关键词: 复合材料 , 电热作用 , 温度场 , 单丝拉伸 , 短梁剪切

电热作用对碳纤维/环氧树脂基复合材料吸湿行为的影响

纪朝辉 , 毕亚芳 , 路鹏程 , 王志平

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160418.005

采用复合材料电热实验机,对碳纤维/环氧树脂基复合材料(CF/EP)试样进行通电处理,同时测试其表面温度变化,并得出电阻率随温度的变化规律。对通电后的试样进行吸湿处理,获取扩散系数、饱和吸湿率与通电电流之间的关系,之后通过FTIR、弯曲性能测试以及弯曲断口的表面形貌分析研究了通电对试样吸湿行为的影响。结果表明：通电电流强度越大,CF/EP 试样表面平衡温度越高,随着温度升高电阻率呈下降趋势；经4 A (ρ=66.8 mA·mm-2)电流处理的试样,其扩散系数、饱和吸湿率均低于未处理试样,经5 A(ρ=83.6 mA·mm-2)、6 A(ρ=100.2 mA·mm-2)电流处理后,扩散系数及饱和吸湿率均高于未处理试样；小电流处理时,界面性能得到改善,提高弯曲强度,大电流处理对界面有一定损伤,降低弯曲强度,电热/湿作用下,CF/EP试样的弯曲强度下降,下降幅度与吸湿量呈正相关。

关键词: 复合材料 , 电热响应 , 吸湿特性 , 弯曲性能 , 界面性能

电热载荷对CFRP修理搭接接头剪切性能的影响

朱晨 , 张俊 , 路鹏程 , 王涛 , 颜金

玻璃钢/复合材料

采用单层预浸料搭接简化构型,研究电热载荷对复合材料层板挖补修理搭接接头层间剪切性能的影响.通过自制的复合材料电热测试平台,测试了不同电流制度下,随搭接长度不同试样接头处温度分布.研究了不同电流强度下搭接接头温度变化规律,初步揭示了搭接接头长度-温度-电阻之间的关系,并对不同电流载荷下挖补搭接接头的层间剪切性能进行研究.研究结果表明,通电过程中,搭接区域温度升高较快,非搭接区域温度无明显变化.低电流时,电热促使接头树脂进一步固化,适当提高了接头搭接界面的粘接性能,其剪切强度略有上升;当通电电流过大时,接头温度急剧上升,对搭接区域产生过热损伤,降低了接头的剪切强度.

关键词: CFRP修理 , 单层搭接 , 电热载荷 , 剪切强度

电热载荷对碳纤维表面物化性质的影响

王志平 , 赵夏智梓 , 路鹏程 , 李娜

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.015

目的探索用低强度电流(毫安级)处理碳纤维单丝的实验方法 ,讨论电热载荷对碳纤维表面物化性质的影响,为碳纤维复合材料电热损伤机制研究提供理论基础.方法采用直流恒流精密电源对T300碳纤维单丝以不同强度的电流通电,利用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)测试手段分析碳纤维表面形貌和粗糙度的变化,利用X射线光电子能谱(XPS)对电热处理后的碳纤维表面的化学性质进行分析,并得出纤维表面活性的变化.结果经过不同电流强度处理的碳纤维表面发生了明显的变化,2 mA和4 mA处理的纤维表面出现了很多裂纹,且粗糙度随着电流的升高而降低,6 mA处理的纤维表面沟壑被填充且粗糙度稍有上升;随着电流的升高,纤维表面的C含量随之升高,O含量则呈现相反趋势,C—C稍有降低,C—O键降低明显.结论电热载荷对纤维表面的浆料有烧蚀作用,未反应的浆料残留在碳纤维表面,并且使凹槽变浅,粗糙度也有所降低;电热产生的高温反应掉了很多上浆剂成分,使更多的纤维本体裸露出来,更多的羟基转化成了羰基和羧基,而纤维表面活性则稍有增强.

关键词: 碳纤维 , 粗糙度 , 电热损伤 , 表面物化性质

碳纤维复合材料结构损伤的自检方法研究进展

王志平 , 叶亮 , 路鹏程 , 李娜 , 苏景新

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2016.05.003

监测碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)的结构损伤是一个关键问题.本文就目前国内外研究较热且应用前景较大的一类新型无损检测技术——基于CFRP导电网络的自检技术进行综述,总结了直流法和交流法的原理和技术特点,尤其是对各种检测方法适用的环境和损伤类型进行了评估.最后指出了发展出一套智能化的CFRP结构损伤自检体系所要进一步开展的研究工作.

关键词: 碳纤维增强树脂基复合材料 , 损伤 , 自检 , 直流法 , 交流法

粉末致密度对碳化钨涂层结构特征的影响

丁坤英 , 孙振 , 路鹏程

稀有金属材料与工程

利用超音速火焰喷涂技术将4种不同致密度WC 10Co4Cr粉末制备成涂层.采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、表面粗糙度仪等设备对涂层的微观组织、结构特征进行分析.结果表明,随着致密度的降低,团聚烧结型粉末与基体撞击后更容易铺展,碳化钨微粒分布变得更均匀,形成的涂层具有更低的孔隙率和表面粗糙度;但是随着致密度的降低,碳化钨分解率升高,形成更多的脆硬相,最终使得涂层断裂韧性下降.由此可知,致密程度影响粉末颗粒在热喷涂过程中加热、加速和铺展状态,从而影响涂层的结构特征.

关键词: 粉末致密度 , 超音速火焰喷涂 , 孔隙率 , 表面租糙度 , 断裂韧性

基于介电性能研究碳纤维/环氧复合材料单向板电热作用机制

王志平 , 叶亮 , 路鹏程

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160418.003

采用复合材料电热试验机对碳纤维/环氧复合材料(CF/EP)单向板进行0.05~0.2 A·mm-2直流电流通电处理,每次通电1.5 h,同时对其电热作用下的表面温度场进行测量；分析电热作用后CF/EP试样的纵向体积电阻和介电性能变化；通过三点弯曲测试表征电热作用前后的弯曲性能。结果表明：试样的温度场随通电时间均呈现先迅速上升后稳态平衡的趋势。低于0.125 A·mm-2的电热作用使温度场分布均匀,纵向体积电阻降低以及介电性能提升；高于0.125 A·mm-2的电热作用使中间区域温度场高于两边区域,纵向体积电阻上升以及介电性能下降。介电常数和损耗角正切随测试频率增大而降低,交流电导率随频率增大先稳定后上升。受电热作用影响最大的损耗角正切可作为特征参量。弯曲性能测试表明,低于0.125 A·mm-2的电热作用使 CF/EP试样的弯曲强度和弯曲模量最大提升11.8%和7.32%,而高于0.125 A·mm-2的电热作用使试样的弯曲强度和弯曲模量最大降低8.26%和6.52%。

关键词: 碳纤维/环氧复合材料 , 电热作用 , 介电 , 界面 , 弯曲性能