摘要：利用射频法非平衡磁控溅射设备在钛合金板上沉积了非晶态SiC-Al薄膜。为了降低薄膜的摩擦系数,在薄膜中添加Al原子,同时Al也被选择为中间过渡材料来提高界面结合强度和防止界面氧化。研究结果表明：薄膜摩擦系数随着Al原子含量的增加而先减后增,并在Al含量为0.97%时达到最小值。SiC-Al薄膜对SiC和Al2O3陶瓷材料的摩擦系数比对不锈钢材料的摩擦系数低,但它与SUJ2轴承钢之间的摩擦系数最低,在0.04~0.07之间。当把Al作为中间过渡材料时,SiC-Al薄膜的破坏寿命达到了20000循环以上,明显改善了薄膜的界面结合强度;当Al中间过渡层的厚度超过0.2μm以上时,薄膜破坏表现为磨损而不发生剥离现象。另外,薄膜的耐磨强度随着Al含量的增加有所增强。

摘要：在高性能热塑性树脂基复合材料的开发与前沿应用中,常规的纤维上浆剂存在耐高温性能不足的问题,因此,耐高温型增强纤维上浆剂的开发与研究引起了广泛关注。基于纤维上浆剂的配方组成,介绍了近年来增强纤维用上浆剂的耐高温化改性研究进展。重点综述了耐高温型上浆剂体系中浆料树脂(成膜剂)的选择与优化方法,探讨了无机纳米杂化对上浆剂耐热性能提升及复合材料界面性能的改善效果,并分析了偶联剂在耐高温型上浆剂体系中的作用与性能。基于产业化应用的考虑,最后指出:深入分子结构设计,开发绿色环保的耐高温型上浆剂将是未来研究的重点;考虑各类纤维及树脂基体的结构性能差别,有针对性地开发耐高温型上浆体系极为必要。

摘要：聚合物/金属界面性能显著影响由金属和聚合物形成的复合材料的力学性能。结合热力学理论分析和分子动力学模拟,系统计算了几种典型聚合物(聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS))和金属(Al、Ni、Cu、Fe)形成界面的断裂能及界面强度。聚合物/金属界面的界面应力随着界面位移的增加先增加,达到强度后进入界面损伤阶段,界面应力减小,直到界面完全断裂,应力降低为0。不同聚合物/金属界面的强度大小变化趋势与界面断裂能一致,界面断裂能模拟与理论计算结果基本一致。聚合物/金属界面断裂能与金属表面能强弱有关,由于金属的表面能随着Ni、Fe、Cu、Al的顺序逐渐减小,相应形成的聚合物/金属界面的断裂能也按照聚合物/Ni、聚合物/Fe、聚合物/Cu、聚合物/Al的顺序逐渐减小;同种金属情况下,PE/金属和PP/金属的界面强度相近,且均小于PS/金属的界面强度。进一步,界面的损伤通过聚合物的自由体积演化进行了表征。研究结果为聚合物/金属复合材料的选材、设计及应用提供了依据。

摘要：焊接接头性能与缺陷一直是焊接领域的重要课题,文中针对T2紫铜-45钢异种材料电子束焊的焊接接头强度和焊接缺陷的问题,首先采用SEM观测焊缝区域的微观形貌,分析其组织构成,并通过标准拉伸和三点弯曲试验,得到接头焊缝区的界面强度参数;其次依据断裂韧性值,开展了针对该异种材料试样内部缺陷的缺陷评定.结果表明,采用电子束焊加工该异种材料,焊缝内部存在宏观偏析现象.此外,依据表征得到的T2紫铜/45钢异种材料界面强度参数,验收通过了基于BS7910标准的2A级缺陷评定.

摘要：当薄膜以适当的黏附能结合在基底上时,由于残余拉伸应力的作用,薄膜会同时发生开裂和界面脱层,从而形成许多不同寻常的裂纹形貌,如螺旋、新月以及各种取向的条状.在实验上采用溶胶凝胶法制备二氧化硅溶胶,溶胶镀在玻璃基片上后,通过高温干燥引入热应力,得到了大量迥异的裂纹形貌,如直线型裂纹网络、弯曲裂纹网络以及直线型裂纹与弯曲裂纹共存的裂纹网络.光学显微镜和扫描电子显微镜观测显示弯曲裂纹与直裂纹的共存与转变和薄膜裂纹扩展是否伴随界面脱层密切相关.对在不同薄膜厚度下得到的新月裂纹进行观测,发现一定范围内新月裂纹波长与厚度之间存在线性关系.本文也报道了一些其他的特殊裂纹形貌,以及几种弯曲裂纹的生长过程.最后提出了模拟界面脱层与开裂协同演化过程的相场方法,期待未来进一步揭示弯曲裂纹形貌形成的更多细节.

摘要：在本文中,为了提高金字塔点阵夹芯结构的整体等效剪切强度,提出了基于芯子和面芯界面性能协调的精细优化设计思想,并对面外剪切载荷作用下的金字塔点阵夹芯结构进行了优化设计.理论分析结果表明:基于精细优化设计思想的金字塔点阵夹芯结构中,由于综合考虑了芯子强度与面芯界面强度之间的性能协调,尽管会一定程度上降低了金字塔芯子的等效剪切刚度和等效剪切强度,但由于提高了面芯界面等效剪切强度,最终提高了夹芯结构的整体等效强度.

摘要：随着碳纳米管增强铝基复合材料制备工艺的不断完善,碳纳米管的难分散问题被妥善解决,复合材料的强度有所提高,但复合材料的高模量、高强度没有得到充分利用,并出现“强度–塑性”倒置现象。本文总结了近年来对碳/铝复合材料界面结构、晶粒结构与复合构型设计的调控手段,讨论了界面结构强度对碳纳米管载荷传递效率的影响,分析了出现倒置现象的原因,并针对复合材料塑韧性差的问题,提出了调控思路,为制备强度高、韧性强的碳纳米管增强铝基复合材料提供依据。

摘要：界面强度是薄膜涂层材料的最重要的性能指标之一,目前尚缺乏有效的测量方法。测量界面强度的主要困难在于寻求一种便于试验的试件形状和加载方式,使得界面上能够产生不同的应力状态,即在不同的剥离应力和剪应力比的状态下发生破坏。本文采用有限元数值分析(ABAQUS),研究了几种具有简单几何形状的试件的界面应力,并基于大量的数值试验,设计了剪应力为破坏支配因素的试件形状和加载方式,并且给出了便于应用的最大界面剪应力的经验估算公式。该经验公式可以适用于各种材料组合和薄膜涂层的厚度。研究结果表明,通过对薄膜涂层材料试件的基体引入缺口以产生应力集中,进行普通的四点弯曲试验,可以进行剪应力占支配地位的界面破坏试验。利用本文提出的试件形状和相应的最大界面剪应力经验公式,可以通过破坏试验简单地得到界面的剪切强度。

摘要：离心模型试验的准确性与可靠性取决于模型与原型的相似程度,选择合理的相似材料是离心模型试验的关键环节。以广州某垃圾填埋场挡坝加筋边坡的工程设计为背景,为合理开展离心模型试验,选取6种编织布进行分析。考虑强度相似原则和界面摩擦因素,基于窄条拉伸试验、直剪摩擦试验合理比选相似替代材料。按该边坡设计方案,模型边坡在离心场中能够保持稳定。边坡设计中应进一步参照数值分析和工程类比进行方案确定。如按强度相似进行材料选择,通过调整模型土层厚度,所选择的6种材料可对抗拉强度在13~360 k N/m的土工布进行模拟。

摘要：为研究锚杆结构在动静复合拉拔作用下的破坏机制,基于锚固剂的弹塑性损伤本构模型和锚固界面黏结滑移模型,引入参数“静力比”和变幅正弦式动荷载模型,建立了锚杆结构的数值计算模型。首先以锚杆加载端的荷载—位移曲线为研究对象,通过室内试验进行了模型验证。然后对不同界面强度的多组锚杆结构在复合拉拔作用下的破坏过程、破坏模式和破坏特征等展开了研究,同时对参数静力比的影响进行了分析。结果表明:(1)受锚固界面强度的影响,锚杆结构主要包括:单一破坏模式(锚固界面滑移脱黏)、三段复合破坏模式(锚固剂斜开裂—水平开裂—界面滑移脱黏)和两段复合破坏模式(锚固剂斜开裂—水平开裂)。(2)锚固界面强度较小时,锚杆沿锚固界面完全脱黏。随着界面强度的增大,锚固剂斜向开裂缝倾角越小,斜向开裂区范围越大,但尚未延伸至锚固界面。(3)静力比在70%以下时,锚杆结构的承载力随静力比的提高而逐渐增加,反之则逐渐降低。锚杆结构的极限位移和动载循环次数均随静力比的提高而逐渐降低。(4)复合拉拔作用下锚杆结构的峰值荷载低于其在静力时的值,且峰后承载力下降更为明显。工程应用中,建议增加锚固界面和锚固剂强度,适当降低静力比,减弱动力冲击荷载的作用。