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纤维增强复合材料多轴疲劳的实验研究

戚东涛 , 程光旭

材料科学与工程学报 doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2007.01.002

采用缠绕成型的玻璃纤维增强聚合物基复合材料管型试样,对复合材料在拉扭双轴载荷作用下的多轴疲劳行为进行了实验研究.实验结果表明,复合材料多轴疲劳失效是基体中疲劳损伤累积的结果,最终的失效裂纹通常平行于纤维方向;根据实验中得出的应力应变曲线、疲劳寿命曲线,重点讨论了不同缠绕角复合材料的多轴疲劳寿命随双轴载荷比例、平均应力等因素的变化规律,为今后的多轴疲劳理论研究提供了依据.

关键词: 纤维缠绕复合材料 , 多轴疲劳 , 疲劳寿命

E玻璃纤维在模拟油气田环境中的腐蚀性能

毛学强 , 李厚补 , 张文波 , 戚东涛 , 聂敬忠

玻璃钢/复合材料

为探讨E玻璃纤维在油气田环境中的耐腐蚀性能,利用高温高压釜设备,考察了纤维在包含CO2H2S气体和Cl-溶液的模拟油气田环境中的腐蚀行为.采用SEM、IR、XPS和EDS分析了E玻璃纤维腐蚀前后的形貌、表面结构和元素含量,结合重量和拉伸强度变化,揭示了E玻璃纤维在模拟油气田环境中的腐蚀机理.结果表明:E玻璃纤维在油气田模拟酸性环境腐蚀后拉伸强度降低,其腐蚀机理为离子交换机理,该机理不仅受酸浓度影响,还与复杂离子和不溶性盐的生成有关;E玻璃纤维表面阳离子的浸析打乱了玻璃网络的连续性,破坏了纤维的玻璃结构,导致纤维强度降低.

关键词: 玻璃纤维 , 腐蚀 , 油气田环境 , 离子交换

X80管线钢在水饱和碱性沙土中的腐蚀行为

戚东涛 , 胥聪敏 , 丁楠 , 严密林

机械工程材料

采用电化学测试、SEM观察及EDS分析等方法,研究了X80管线钢在水饱和碱性沙土中的腐蚀行为。结果表明:随着腐蚀时间的延长,X80钢腐蚀速率的变化趋势为先缓慢增大后快速增大;腐蚀50d后,腐蚀产物中主要为铁的氧化物、铁的硫化物,其中混杂着土壤中盐类;X80钢的耐蚀性及腐蚀形态与其表面生成的腐蚀产物Riga完整性和致密性有关。

关键词: X80管线钢 , 腐蚀行为 , 碱性沙土 , 腐蚀产物

X80管线钢在海滨盐碱土壤模拟溶液中的耐腐蚀性能研究

胥聪敏 , 国蓉 , 胡海军 , 戚东涛

钢铁研究学报

采用失重法、电化学测试、SEM及XRD微观分析等方法,研究了X80管线钢在海滨盐碱土壤模拟溶液中的耐腐蚀性能.结果表明,在海滨盐碱土壤模拟溶液中,随着浸泡时间的增加,X80钢平均腐蚀速率明显下降,但总的腐蚀程度增加,钢基体表面由以全面腐蚀为主转为以点蚀为主;X80钢的阴极过程为氧的活化控制;腐蚀产物主要由FeOOH(表层)和Fe_3O_4(内层)组成;X80钢的耐蚀性及腐蚀形态与各试样表面生成的腐蚀产物膜的完整性和致密性有关.研究还发现氯离子含量是影响腐蚀的主导因素.

关键词: X80管线钢 , 耐腐蚀性能 , 海滨盐碱土壤 , 模拟溶液 , 腐蚀产物

自蔓延高温合成氧化铝陶瓷内衬J55钢油管的性能

李厚补 , 王守泽 , 杨永利 , 戚东涛 , 丁楠 , 段国栋

机械工程材料 doi:10.11973/jxgccl201606010

采用离心自蔓延高温合成法在J55钢油管内表面制备了氧化铝陶瓷层,得到陶瓷内衬复合油管,研究了该复合油管的显微组织、耐腐蚀性能、抗结垢结蜡性能、力学性能和内衬层的结合性能,并与J55钢油管进行了对比分析.结果表明:该复合油管基体的显微组织与J55钢油管相似,但晶粒得到了细化;复合油管的抗拉强度和承压性能与J55钢油管的基本相近;复合油管内表面的耐腐蚀性能和抗结垢结蜡性能优异,腐蚀后内表面形貌未发生明显变化,腐蚀质量损失率约为0.09%,远小于J55钢油管的51.11%,结垢结蜡试验后管内沉积物较少,质量增加率仅为0.45%,远小于J55钢油管的31.5%;复合油管的最大冲击功为73.5 J,最小弯曲半径为11.47 m,其陶瓷层和基体结合强度为36.68 MPa.

关键词: 陶瓷内衬 , 油管 , 抗结垢结蜡性能 , 耐腐蚀性

填料诱导聚偏氟乙烯极性晶型及其性能研究进展

戚东涛 , 任鹏刚 , 李厚补

材料导报

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种极性较强的结晶高分子材料,其中极性的β和γ晶在压电和热电方面具有较广阔的应用前景.然而通用的加工方法只能得到非极性的α晶,为此,简要介绍了一种简便有效的形成极性PVDF晶的方法——填料诱导法.综述了各种不同填料及表面改性剂对PVDF中α、β和γ晶型的诱导规律和诱导机理,并简单分析了填料填充PVDF复合材料的物理和力学性能,指出研究高含量β晶的制备方法及其转变机理是今后PVDF改性的主要发展方向.

关键词: PVDF , 极性晶体 , 填料诱导 , 表面改性剂 , 力学性能

电晕处理对超高分子量聚乙烯纤维表面性能的影响

戚东涛 , 陶继志 , 王秀云

材料科学与工艺 doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2006.05.023

对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维表面进行了电晕处理,用XPS,FT-IR和SEM研究了处理前后纤维表面化学结构及物理结构的变化,通过单丝拔出试验和短梁剪切试验评价了UHMWPE纤维与树脂基体的微宏观界面粘接性能.结果表明:经电晕处理后,UHMWPE纤维表面含氧量增多,含氧基团数量与种类增加,表面浸润性得到改善,纤维与基体的界面粘结强度(τs)提高幅度可达535%,短梁剪切强度τNOL提高了40%以上.

关键词: 超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维 , 界面粘接强度 , 电晕处理

纤维增强聚合物基复合材料的疲劳损伤模型

程光旭 , 李志军 , 戚东涛

材料研究学报

从微观离散分子力学出发,考虑力学化学的交互作用和材料微观组织的影响,建立了纤维增强聚合物基复合材料的力学化学分子链疲劳损伤模型。在模型中引入表示基体树脂和界面分子链断裂数占材料分子链总数的比例和以描述基体断裂主导和界面断裂主导的损伤,给出剩余强度与疲劳过程中微观断裂机理、结构参数、物理化学参数和力学性能变化之间的关系。与短玻璃纤维增强树脂基复合材料(SMC)的恒载荷疲劳实验结果比较,表明本模型预测的疲劳剩余强度与实验值吻合得比较好。

关键词: 复合材料 , fatigue damage , mechano-chemical effect , molecular chain model

纤维增强聚合物基复合材料的疲劳损伤模型

程光旭 , 李志军 , 戚东涛

材料研究学报 doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2004.01.005

从微观离散分子力学出发,考虑力学化学的交互作用和材料微观组织的影响,建立了纤维增强聚合物基复合材料的力学化学分子链疲劳损伤模型在模型中引入表示基体树脂和界面分子链断裂数占材料分子链总数的比例Am和Al来描述基体断裂主导和界面断裂主导的损伤,给出剩余强度与疲劳过程中微观断裂机理、结构参数、物理化学参数和力学性能变化之间的关系与短玻璃纤维增强树脂基复合材料(SMC)的恒载荷疲劳实验结果比较,本模型预测的疲劳剩余强度与实验值吻合得比较好,

关键词: 复合材料 , 疲劳损伤 , 力化学效应 , 分子链模型

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