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铺层方式对VIHPS制备的GO-CF混杂增强复合材料弯曲性能的影响

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复旦学报（自然科学版） 2024年第2期63卷 178-189,I0001页

作者：马玉钦宋晨赵勇李飞吕晋书王刚锋张育洋长安大学工程机械学院道路施工技术与装备教育部重点实验室陕西西安710064 西安电子科技大学机电工程学院陕西西安710071 西安建筑科技大学机电工程学院陕西西安710055

本文首先采用真空浸渗热压工艺(VIHPS)制备了不同铺层方式的氧化石墨烯-碳纤维(GO-CF)混杂增强复合材料,并对该材料进行三点弯曲试验,再通过扫描电子显微镜(SEM)表征其微观断口形貌。然后使用Digmat软件的FE模块建立微-纳跨尺度的代表... 详细信息

本文首先采用真空浸渗热压工艺(VIHPS)制备了不同铺层方式的氧化石墨烯-碳纤维(GO-CF)混杂增强复合材料,并对该材料进行三点弯曲试验,再通过扫描电子显微镜(SEM)表征其微观断口形貌。然后使用Digmat软件的FE模块建立微-纳跨尺度的代表性体积单元(RVE)模型,将该模型导入ANSYS Workbench软件中进行三点弯曲仿真模拟。复合材料三点弯曲试验结果表明,随着沿试样宽度方向(Y向)纤维铺层的增加,复合材料的弯曲强度从433.2 MPa降低至12.7 MPa,弯曲模量从13.8 GPa降低至0.2 GPa,它们分别降低了97.07%和98.55%。最后通过对比试验与仿真结果发现,两种结果的变化趋势基本一致,且仿真结果与试验结果接近。复合材料在弯曲变形过程中,受到拉伸和压缩的共同作用,其中导致复合材料失效的方式主要包括基体开裂、界面脱粘和纤维断裂。

关键词：铺层方式真空浸渗热压工艺氧化石墨烯微-纳跨尺度代表性体积单元损伤

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酚醛树脂基烧蚀材料研究进展

化工新型材料 2024年

作者：梁军浩王龙跃贺辛亥郭金磊张婷李喜溢马玉钦田文龙西北工业大学机电学院西安工程大学材料工程学院西安市纺织复合材料重点实验室长安大学工程机械学院道路施工技术与装备教育部重点实验室

酚醛树脂基烧蚀材料作为航天、军工等领域应用最广泛的烧蚀材料之一，以优异的性能及低成本、制备周期短等优点备受关注。随着航天技术的发展，为满足日益复杂化和严苛化的飞行器热防护需求，国内外均开展了大量研究工作。重点从基体、... 详细信息

酚醛树脂基烧蚀材料作为航天、军工等领域应用最广泛的烧蚀材料之一，以优异的性能及低成本、制备周期短等优点备受关注。随着航天技术的发展，为满足日益复杂化和严苛化的飞行器热防护需求，国内外均开展了大量研究工作。重点从基体、填料、增强纤维3个方面对国内外酚醛树脂基烧蚀材料的发展现状进行了综述，展望了酚醛树脂烧蚀材料未来的发展趋势并提出一些发展建议。指出应完善烧蚀材料烧蚀机理，探究不同组分多尺度协同改进及其结构一体化设计以提高材料的综合性能；优化材料制备工艺和改善材料的循环利用，实现绿色可持续发展。

关键词：纤维填料改性烧蚀性能酚醛树脂

测试温度对石墨和碳-碳复合材料的微观组织及摩擦磨损性能的影响

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复旦学报（自然科学版） 2024年第2期63卷 190-198页

作者：马玉钦王浩李飞张育洋王刚锋史妍妮王英皓长安大学工程机械学院道路施工技术与装备教育部重点实验室陕西西安710064 西安电子科技大学机电工程学院陕西西安710071 西安建筑科技大学机电工程学院陕西西安710055

碳-碳(C-C)复合材料是一种在高温下具有优异机械性能和耐磨特性的材料,已被广泛应用于航空发动机的密封结构。相较于石墨,C-C复合材料在高温环境下可表现出更卓越的耐磨能力。本文通过化学气相渗透和前驱体热解渗透法制备的C-C复合材料... 详细信息

碳-碳(C-C)复合材料是一种在高温下具有优异机械性能和耐磨特性的材料,已被广泛应用于航空发动机的密封结构。相较于石墨,C-C复合材料在高温环境下可表现出更卓越的耐磨能力。本文通过化学气相渗透和前驱体热解渗透法制备的C-C复合材料可展现出良好的摩擦磨损性能。本研究制备了C-C复合材料与石墨2种试样,并在25~450℃对它们的摩擦磨损性能进行了测试。结果表明:随着测试温度的升高,C-C复合材料的磨损量呈先上升后下降的趋势,而石墨的磨损量逐渐增大;并且C-C复合材料的摩擦系数先减小后增大再减小,而石墨的摩擦系数整体呈增大趋势。在250℃时,C-C复合材料的平均磨损率达到最大,其值为12×10^(-5)g·s^(-1),石墨的平均磨损率为15×10^(-5)g·s^(-1)。在450℃时,C-C复合材料的平均磨损率仅为5×10^(-5)g·s^(-1),石墨的平均磨损率为34×10^(-5)g·s^(-1),此条件下C-C复合材料的平均磨损率比石墨降低了近7倍,呈现了其显著的耐磨效果。

关键词：碳-碳复合材料石墨测试温度微观组织摩擦性能

基体配比对VIHPS制备GO-CF/EP复合材料微观组织与形状记忆性能的影响

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南京大学学报（自然科学版） 2024年第2期60卷 345-355页

作者：马玉钦吕晋书阮鸥徐津任斌王刚锋庞利沙道路施工技术与装备教育部重点实验室长安大学工程机械学院西安710064 威睿电动汽车技术(宁波)有限公司宁波315336 极氪汽车(宁波杭州湾新区)有限公司宁波315300

碳纤维混杂增强复合材料由于具有重量轻、可设计性强等诸多优点,广泛用于汽车、海洋、航空航天等行业.根据固化剂与环氧树脂的配比化学原理,计算出石墨烯-碳纤维混杂增强树脂基(GO-CF/EP)复合材料的最佳配比为1∶5,并采用真空浸渗热压... 详细信息

碳纤维混杂增强复合材料由于具有重量轻、可设计性强等诸多优点,广泛用于汽车、海洋、航空航天等行业.根据固化剂与环氧树脂的配比化学原理,计算出石墨烯-碳纤维混杂增强树脂基(GO-CF/EP)复合材料的最佳配比为1∶5,并采用真空浸渗热压成型工艺(VIHPS)制备1∶2~1∶7共六个配比的试样,结合形状记忆性能测试及微观形貌的观察,得到固化剂与环氧树脂实际最佳配比.实验结果表明,GO-CF/EP复合材料性能主要取决于体系中交联度的大小,交联度越大,复合材料的形状记忆性能越好,微观组织形貌也较理想.当基体配比为1∶5时,GO-CF/EP复合材料体系中交联度最大,微观形貌呈现均匀致密的状态,形状固定率最大,为95.90%;形状回复率最大,为95.40%;形状回复时间最短,为80.30 s;形状回复力最大,为9.48 N.当基体配比为1∶2或1∶7时,固化剂过量或不足,交联度较小,微观组织形貌中有大量的基体聚集区,其形状记忆性能下降,形状固定率及回复率也相应减小,分别为82.99%,81.66%,81.91%,78.75%;形状回复力分别只有5.20 N和5.50 N.

关键词：石墨烯-碳纤维混杂增强树脂基复合材料交联度真空浸渗热压成型工艺基体配比形状记忆性能

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形状记忆材料在土木建筑领域的研究与应用

福建建材 2024年第4期 122-126,72页

作者：郑武强韩玉朋王利卿马玉钦张育洋王浩王凯河南水利与环境职业学院机电工程系河南郑州450008 长安大学工程机械学院道路施工技术与装备教育部重点实验室陕西西安710064 西安建筑科技大学机电工程学院陕西西安710055

形状记忆材料是国内外广泛关注的新材料之一,由于其独特的记忆性能,使得其在土木建筑领域得到了广泛应用。形状记忆材料主要分为形状记忆合金、形状记忆聚合物、形状记忆复合材料。从形状记忆材料的发展入手,对形状记忆材料在土木建筑... 详细信息

形状记忆材料是国内外广泛关注的新材料之一,由于其独特的记忆性能,使得其在土木建筑领域得到了广泛应用。形状记忆材料主要分为形状记忆合金、形状记忆聚合物、形状记忆复合材料。从形状记忆材料的发展入手,对形状记忆材料在土木建筑领域的研究、应用进行了介绍,探讨了形状记忆材料应用在土木建筑领域的优势,同时对形状记忆材料在土木建筑领域的发展前景提出了展望。

关键词：土木建筑形状记忆材料阻尼器混凝土

ZrW_(2)O_(8)-Cf/E51低/负热膨胀复合材料制备及超声时间对其热膨胀和力学性能的影响

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材料工程 2023年第1期51卷 171-178页

作者：鞠录岩张建兵马玉钦张钊源魏文澜西安石油大学机械工程学院西安710065 西安电子科技大学机电工程学院西安710071

为了制备低膨胀、高强、轻质复合材料,采用模压法制备了ZrW_(2)O_(8)-Cf/E51复合材料,并研究了超声时间对其微观组织、热膨胀行为和极限抗拉强度的影响。结果表明:在制备过程中颗粒团聚后容易受到纤维单丝阻挡并在纤维束表面聚集。在20 ... 详细信息

为了制备低膨胀、高强、轻质复合材料,采用模压法制备了ZrW_(2)O_(8)-Cf/E51复合材料,并研究了超声时间对其微观组织、热膨胀行为和极限抗拉强度的影响。结果表明:在制备过程中颗粒团聚后容易受到纤维单丝阻挡并在纤维束表面聚集。在20 min之内,延长超声时间会减少ZrW_(2)O_(8)颗粒团聚。随着颗粒团聚的减少,复合材料断口会由平面状、无纤维拔出变为台阶状、有纤维拔出。在碳纤维和ZrW_(2)O_(8)颗粒的综合作用下,ZrW_(2)O_(8)-Cf/E51复合材料在热膨胀过程中膨胀量dL/L0会出现增大、减小和缓慢上升三个阶段,平均热膨胀系数也会出现相应的三个阶段。超声时间从5 min延长到20 min,ZrW_(2)O_(8)-Cf/E51复合材料的平均热膨胀系数降低了约130%,极限抗拉强度提高了约8%。

关键词：低/负热膨胀复合材料钨酸锆颗粒碳纤维

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沉积温度对CVI+PIP工艺C/C复合材料微观组织及磨损性能的影响

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材料科学与工程学报 2023年第5期41卷 775-785,811页

作者：马玉钦王英皓李飞鞠录岩王刚锋王浩长安大学工程机械学院道路施工技术与装备教育部重点实验室陕西西安710064 西安电子科技大学机电工程学院陕西西安710072 西安石油大学机械工程学院陕西西安710065

采用化学气相浸渗(CVI)与聚合物浸渍裂解法(PIP)相结合的工艺制备碳/碳(C/C)复合材料,利用CFT-I型材料表面性能综合试验仪对C/C复合材料进行往复摩擦磨损测试,采用扫描电镜对C/C复合材料的微观组织与摩擦磨损试验后的表面形貌进行表征,... 详细信息

采用化学气相浸渗(CVI)与聚合物浸渍裂解法(PIP)相结合的工艺制备碳/碳(C/C)复合材料,利用CFT-I型材料表面性能综合试验仪对C/C复合材料进行往复摩擦磨损测试,采用扫描电镜对C/C复合材料的微观组织与摩擦磨损试验后的表面形貌进行表征,研究了沉积温度对CVI+PIP工艺C/C复合材料微观组织与摩擦磨损性能的影响规律。结果表明:与石墨材料相比,C/C复合材料具有更加理想的摩擦磨损性能;沉积温度为1050℃制得的C/C复合材料具有稳定的摩擦系数和最低的磨损率,在该温度下产生的孔洞和裂纹极少,浸渗效果最为理想。

关键词：沉积温度化学气相浸渗聚合物浸渍裂解法 C/C复合材料

真空吸渗挤压制备2D-C_f/Al复合材料的组织和性能研究

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稀有金属材料与工程 2015年第1期44卷 179-183页

作者：马玉钦齐乐华卫新亮郑武强西北工业大学陕西西安710072

采用真空吸渗挤压工艺制备了二维碳纤维增强铝基（2D-Cf/Al）复合材料。在挤压力（比压）为60-90 MPa、真空度为10-30 k Pa、浸渗挤压温度为580-620℃、保压时间为60-120 s时,可以获得浸渗充分和成形质量良好的复合材料。微观组织观察... 详细信息

采用真空吸渗挤压工艺制备了二维碳纤维增强铝基（2D-Cf/Al）复合材料。在挤压力（比压）为60-90 MPa、真空度为10-30 k Pa、浸渗挤压温度为580-620℃、保压时间为60-120 s时,可以获得浸渗充分和成形质量良好的复合材料。微观组织观察分析表明,基体合金和碳纤维分布均匀,纤维无折断、漂移现象,无明显微观缺陷。对Cf/Al复合材料进行密度和拉伸性能测试,其密度比基体合金降低17.9%,抗拉强度提高100%。热处理实验表明,经过T6热处理,基体合金的组织得到改善,内部应力和缺陷得到有效控制和消除,抗拉强度提高41%,而碳纤维和基体合金热膨胀系数的差异会在复合材料内部产生不良应力,导致其拉伸性能没有提高反而下降16%。

关键词：真空吸渗挤压碳纤维增强铝基复合材料微观组织抗拉强度热处理

碳纤维预制体表面PyC/SiC复合涂层制备及其对C_f/Al复合材料性能的影响（英文）

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稀有金属材料与工程 2015年第8期44卷 1851-1856页

作者：周计明郑武强齐乐华马玉钦卫新亮周元彪西北工业大学陕西西安710072

为改善碳纤维与熔融铝合金间的润湿性、减小界面反应程度,采用化学气相沉积(CVD)法在碳纤维预制体表面沉积制备了Py C/Si C复合涂层,利用真空吸渗挤压浸渗工艺制备了Cf/Al复合材料。研究了沉积参数对碳纤维表面涂层的影响,并通过复合材... 详细信息

为改善碳纤维与熔融铝合金间的润湿性、减小界面反应程度,采用化学气相沉积(CVD)法在碳纤维预制体表面沉积制备了Py C/Si C复合涂层,利用真空吸渗挤压浸渗工艺制备了Cf/Al复合材料。研究了沉积参数对碳纤维表面涂层的影响,并通过复合材料微观组织分析及材料机械性能测试来反映涂层对Cf/Al复合材料的浸渗质量和性能的影响规律。结果表明:沉积温度对涂层沉积速率影响较大,通过选择合适的沉积温度或者沉积时间,可在碳纤维表面得到厚度均匀的Py C/Si C复合涂层。碳纤维预制体表面涂层的存在可使其与基体合金润湿性良好、界面结合强度适中,形成合适的界面结合状态,有效提高浸渗质量和复合材料性能;并且当Py C涂层、Si C涂层厚度分别为0.068、0.257μm时,复合材料性能改善效果最佳。

关键词： PyC/SiC复合涂层真空吸渗挤压 Cf/Al复合材料界面结合