材料强度（精选10篇）
材料强度 篇1
摘要：尼龙是一种工程塑料, 主要应用在仪表、机械和汽车等领域中。文章主要从高强度阻燃导电尼龙材料制备要点出发, 对不同材料对尼龙材料性能影响进行分析, 以供参考、完善。
关键词：高强度,阻燃导电,尼龙材料,制备
尼龙是一种工程塑料, 具有较高强度和良好的尺寸稳定性, 普遍应用到机械、仪表和汽车领域中。随着电子工业和信息技术的快速发展, 对功能性聚合物材料的需求越来越紧迫, 而高强度阻燃导电尼龙材料在微波吸收、井下作业和电磁屏蔽领域中的应用, 受到业界青睐, 也逐渐成为阻燃材料发展的必然途径。
1 高强度阻燃导电尼龙材料制备要点
1.1 主要原材料
尼龙66 (主要包括EPR24和EPR27) 、玻璃纤维 (通用级) 、导电炭黑、红磷阻燃母粒、三氧化二锑、碳纤维、溴二苯醚、增韧剂和其它助剂。
1.2 应用设备
双螺杆挤出机、注塑机、电子万能拉力机、高速搅拌机、水平垂直燃烧试验仪、电热鼓风干燥箱、冲击试验机和电阻率测试系统。
1.3 试样制备
先在高速混合机中放入少许高强度阻燃导电尼龙材料与炭黑, 低速搅拌2min;再放进液体润滑剂, 高速搅拌3min;并适当放入高强度阻燃导电尼龙材料、阻燃剂、增韧剂和抗氧剂, 混合后搅拌均匀;然后在双螺杆挤出机中放入已经配置好的材料, 设置好挤出温度和螺杆转速参数, 放入纤维, 挤出造粒。最后将已经配置好的粒料加入电热鼓风干燥箱中, 将温度调到110℃, 干燥4h后, 注塑成标准试样。
1.4 性能测试
(1) 按照GB/T1040.2-2006的拉力试验机标准对拉伸强度进行测试, 试样类型为Ⅰ型; (2) 按照GB/T9341-2008的塑料弯曲性能对弯曲强度进行测试, 试样类型为Ⅰ型; (3) 按照GB/T1843-2008塑料悬臂梁冲击强度对缺口冲击强度进行测试, 试样类型为Ⅰ型; (4) 按照GB/T1410-2006体积表面电阻率对表面电阻率 (s) 进行测试; (5) 按照UL94测试阻燃性能。
2 不同材料对尼龙材料性能影响
2.1 导电填料
通过高强度阻燃导电尼龙材料, 将炭黑和碳纤维混合配置成导电填料, 以此分析导电填料对高强度阻燃导电尼龙材料制备影响。具体操作如下:先增加导电填料的含量, 然后对材料制备的性能的影响进行观察, 以此分析导电填料中的碳纤维情况。例如在已经配置好的导电填料中放入基体树脂, 如果增加导电填料的质量分数上升到10%后, 材料表面电阻率降低到1*103~1*106Ω, 说明炭纤维高于炭黑。但是在添加过程中, 导电填料中含量低于1*103Ω时, 少许的炭纤维不能搭接形成导电网络, 而增加后纤维之间就会搭接形成一个导电网络进行通路, 以此提升材料导电性能。实践证明, 导电性能中导电填料的碳纤维含量不能过低。
2.2 阻燃剂和导电填料复配
以基体树脂为主, 通过红磷阻燃母粒、三氧化二锑与溴二苯醚, 观察材料阻燃性能与表面电阻率。经过试验观察, 加入溴二苯醚, 随着导电填料碳纤维含量上上, 材料阻燃性能降低, 如果想要达到UL94V-0级, 必须将阻燃剂三氧化二锑中阻燃体系质量分数控制在19%, 主要是因为炭黑具有覆盖和吸热的性能, 能够强化阻燃效果, 而碳纤维是导电和增强填料重要材料, 相当于燃烧中的灯芯, 起到助燃作用。因此, 对于阻燃效果来说, 导电填料中碳纤维应放入少量, 不宜过多。此外, 针对溴二苯醚, 如果阻燃级别为UL94V-0级时, 阻燃剂的含量必须适当减少, 当阻燃剂质量参数和导电填料中的炭黑和碳纤维参数相同, 放入红磷阻燃母粒和溴二苯醚、三氧化二锑材料相比, 占有一定优势。但是, 为了不影响阻燃性能, 必须将参数分数控制在12%, 导电填料参数控制在10%, 而导电填料中炭黑和碳纤维参数比控制在2:8, 以此降低对材料性能的影响力。
2.3 玻璃纤维
在确定阻燃剂和导电填料条件下, 放入适当的玻璃纤维, 以加强高强度阻燃导电材料性能。例如为了观察玻璃纤维对材料性能的影响, 将玻璃纤维质量参数设置成10%、20%和40%, 阻燃等级均为UL94V-0级, 经过试验分析后, 其表面电阻率为2.1*104、6.4*103和7.6*102Ω, 弯曲强度分别是235MPa、242MPa和298MPa, 就试验可知, 随着玻璃纤维参数的增加, 弯曲强度也会提升。
2.4 基体树脂相对黏度
由于高强度阻燃导电尼龙材料的制备中含有较多的纤维与助剂, 因此, 在加工过程中材料性能势必会受到影响, 其中基体树脂的黏度对加工性能的影响尤为明显。基于其他助剂与纤维配方的确认, 可通过在材料加工中加入黏度不同的基体树脂, 并将挤出温度与螺杆转速控制在26.1~35.8%。随着黏度的增加, 材料挤出成型时挤出机扭矩有所提升, 而从单个制品注塑充模效果来说, 使用低黏度的基体树脂来制作高强度阻燃导电尼龙材料, 以此降低注塑的压力, 达到外观光滑和无任何浮纤和良好光泽度。实践证明, 选择黏度低的基体树脂, 能够提升高强度阻燃导电尼龙材料的流动性, 从而提升产量, 改善制备外观质量。
3 结语
综上所述, 高强度阻燃导电尼龙材料的制备, 具有较高的导电性能和阻燃性能, 能够满足产业使用需求。因此, 结合制备要点, 通过使用导电填料、阻燃剂和导电填料复配、玻璃纤维、基体树脂相对黏度方式, 分析对尼龙材料性能影响例, 以此改善外观和质量。
参考文献
[1]何杰, 刘苏芹, 佘进娟, 等.高强度阻燃导电尼龙材料制备[J].工程塑料应用, 2014, (2) :34-37.
[2]张永, 周华龙, 王丰, 等.阻燃尼龙材料的发展现状[J].上海塑料, 2015, (1) :6-9.
材料强度 篇2
由于疲劳断裂通常是从机件最薄弱的部位或外部缺陷所造成的应力集中处发生, 因此疲劳断 裂对许多因素很敏感,例如,循环应力特性、环境介质、温度、机件表面状态、内部组织缺 陷等,这些因素导致疲劳裂纹的产生或速裂纹扩展而降低疲劳寿命。
为了提高机件的疲劳抗力, 防止疲劳断裂事故的发生, 在进行机械零件设计和加工时, 应选 择合理的结构形状, 防止表面损伤, 避免应力集中。由于金属表面是疲劳裂纹易于产生的地 方,而实际零件大部分都承受交变弯曲或交变扭转载荷, 表面处应力最大。因此, 表面强化 处理就成为提高疲劳极限的有效途径。
由于工程实际的要求, 对疲劳的研究工作已逐渐从正常条件下的疲劳问题扩展到特殊条件下 的疲劳问题,如腐蚀疲劳、接触疲劳、高温疲劳、热疲劳、微动磨损疲劳等。对这些疲劳及 其测试技术还在广泛进行研究,并已逐步标准化
镀锌钢板的质量检验标准
优质品级镀锌板的质量要求包括规格尺寸、外观、镀锌量、化学成份、板形、机械性能 和包装等几个方面。
1.包装
分为切成定尺长度的镀锌板和带卷镀锌板包装两种。一般铁皮包装, 内衬防潮纸, 外以铁腰 子捆扎,捆扎牢靠,以防内装镀锌板相互摩擦
2.规格尺寸
有关产品标准(以下述及 都列明镀锌板推荐的标准厚度、长度和宽度及其允许偏差。另外, 板的宽度和长度、卷的宽度也可按用户要求确定。
3.外观
表面状态:镀锌板由于涂镀工艺中处理方式不同,表面状态也不同,如普通锌花、细锌 花、平整锌花、无锌花以及磷化处理的表面等。切成定尺长度的镀锌板及镀锌卷板不得存在 影响使用的缺陷(以下详述 ,但卷板允许有焊接部位等若干不正常部分。
4.镀锌量
镀锌量标准值:镀锌量是表示镀锌板锌层厚度的一个普遍采用的有效方法。有两面镀锌 量相同(即等厚镀锌和两面镀锌量不同(即差厚镀锌两种。镀锌量的单位为 g/m2。5.机械性能
(1抗拉试验:一般说来,只有结构用、拉伸用和深拉伸用镀锌板有抗拉性能要求。
(2弯曲试验:是衡量薄板工艺性能的主要项目。但各国标准对各种镀锌板的要求并 不一致。一般要求镀锌板弯曲 180o 后, 外侧表面不得有锌层脱离, 板基不得有龟裂及断裂。6.化学成份
对镀锌基板的化学成份的要求, 各国标准规定不同。如日本就不要求, 美国则要求。一 般不作成品检验。
7.板形
衡量板形好坏有两个指标, 即平直度和镰刀弯。板的平直度和镰刀弯的最大允许值标准 有一定规定。
下面列出有关镀锌板的国外主要标准,以作参考 [4, 5]: JIS G3302 镀锌钢板 JIS G3313 电镀锌钢板及钢带
ASTM A525 热浸镀锌薄钢板的一般要求
ASTM A526 商业级热镀锌薄钢板 ASTM 527 咬合成型级热镀锌薄钢板 ASTM 528 深冲级热镀锌薄钢板
ASTM A361 屋面和墙板用热浸镀锌薄钢板 ASTM A444 沟渠用热浸镀锌薄钢板 ASTM A446 结构级热镀锌薄钢板 影响冲击韧性或冲击吸收功大小的因素
长期生产实践证明 AK、ɑK 值对材料的组织缺陷十分敏感,能灵敏地反映材料品质、宏 观缺陷和显微组织方面的微小变化, 因而冲击试验是生产上用来检验冶炼和热加工质量的有 效办法之一。由于温度对一些材料的韧脆程度影响较大, 为了确定出材料由塑性状态向脆性 状态转化趋势, 可分别在一系列不同温度下进行冲击试验, 测定出 AK 值随试验温度的变化。实验表明, AK 随温度的降低而减小;在某一温度范围,材料的 AK 值急剧下降,表明材料由 韧性状态向脆性状态转变, 此时的温度称为韧脆转变温度。根据不同的钢材及使用条件, 其 韧脆转变温度的确定有冲击吸收功、脆性断面率、侧膨胀值等不同的评定方法。
常温下钢材的冲击试验按 GB/T229— 94《金属夏比缺口冲击试验方法》 和 GB/T2778— 91《金 属夏比冲击断口测定方法》的规定进行。金属低温和高温冲击试验具体要求参见 GB4159— 84和 GB5775— 86。
碳对不锈钢中的重要影响
碳是工业用钢的主要元素之一, 钢的性能与组织在很大程度上决定于碳在钢中的含量及其分 布的形式,在不锈钢中碳的影响尤为显著。碳在不锈钢中对组织的影响主要表现在两方面, 一方面碳是稳定奥氏体的元素, 并且作用的程度很大(约为镍 的 30倍 , 另一方面由于碳和 铬的亲和力很大,与铬形成—系列复杂的碳化物。所以,从强度与耐腐烛性能两方面来看, 碳在不锈钢中的作用是互相矛盾的。
认识了这一影响的规律,我们就可以从不同的使用要求出发,选择不同含碳量的不锈钢。例如工业中应用最广泛的, 也是最起码的不锈钢—— 0Crl3~4Cr13这五个钢号的标准含铬量 规定为 12~14%,就是把碳要与铬形成碳化铬的因素考虑进去以后才决定的,目的即在于 使碳与铬结合成碳化铬以后,固溶体中的含铬量不致低于 11.7%这一最低限度的含铬量。就这五个钢号来说由于含碳量不同, 强度与耐腐蚀性能也是有区别的, 0Cr13~2Crl3钢的耐 腐蚀性较好但强度低于 3Crl3和 4Cr13钢,多用于制造结构零件,后两个钢号由于含碳较高 而可获得高的强度多用于制造弹簧、刀具等要求高强度及耐磨的零件。又如为了克服 18-8铬镍不锈钢的晶间腐蚀, 可以将钢的含碳量降至 0.03%以下, 或者加入比铬和碳亲和力更大 的元素(钛或铌 ,使之不形成碳化铬,再如当高硬度与耐磨性成为主要要求时,我们可以 在增加钢的含碳量的同时适当地提高含铬量, 做到既满足硬度与耐磨性的要求, 又兼顾—定 的耐腐蚀功能,工业上用作轴承、量具与刃具有不锈钢 9Cr18和 9Cr17MoVCo 钢,含碳量虽 高达 0.85~0.95%,由于它们的含铬量也相应地提高了,所以仍保证了耐腐蚀的要求。总的来讲, 目前工业中获得应用的不锈钢的含碳量都是比较低的, 大多数不锈钢的含碳量在 0.1~0.4%之间, 耐酸钢则以含碳 0.1~0.2%的居多。含碳量大于 0.4%的不锈钢仅占钢号总 数的一小部分, 这是因为在大多数使用条件下,不锈钢总是以耐腐蚀为主要目的。此外,较 低的含碳量也是出于某些工艺上的要求,如易于焊接及冷变形等。
如何通过锰和氮代替铬镍不锈钢中镍原理
铬镍奥氏体钢的优点虽然很多,但近几十年来由于镍基耐热合金与含镍 20%以下的热强钢 的大量发展与应用, 以及化学工业日益发展对不锈钢的需要量越来越大, 而镍的矿藏量较少 且又集中分布在少数地区, 因此在世界范围内出现了镍在供和需方面的矛盾。所以在不锈钢 与许多其他合金领域(如大型铸锻件用钢、工具钢、热强钢等中,特别是镍 的资源比较 缺乏的国家, 广泛地开展了节镍和以其他元素代镍 的科学研究与生产实践, 在这方面研究和 应用比较多的是以锰和氮来代替不锈钢与耐热钢中的镍。
锰对于奥氏体的作用与镍相似。但说得确切一些, 锰的作用不在于形成奥氏体, 而是在于它 降低钢的临界淬火速度, 在冷却时增加奥氏体的稳定性, 抑制奥氏体的分解, 使高温下形成 的奥氏体得以保持到常温。在提高钢的耐腐蚀性能方面,锰的作用不大,如钢中的 含锰量 从 0到 10.4%变化,也不使钢在空气与酸中的耐腐蚀性能发生明显的改变。这是因为锰对 提高铁基固溶体的电极电位的作用不大, 形成的氧化膜的防护作用也很低, 所以工业上虽有 以锰合金化的奥氏体钢(如
40Mn18Cr4,50Mn18Cr4WN、ZGMn13钢等 ,但它们不能作为不 锈钢使用。锰在钢中稳定奥氏体的作用约为镍的二分之一,即 2%的氮在钢中的作用也是 稳定奥氏体,并且作用的程度比镍还要大。例如,欲使含 18%铬的钢在常温下获得奥氏体 组织, 以锰和氮代镍的低镍不锈钢与元镍的铬锰氮不诱钢, 目前已在工业中获得应用, 有的 已成功地代替了经典的 18-8铬镍不锈钢。
粉末冶金材料多孔的特点有哪些用途
多孔是粉末冶金材料的重要特点之一。利用这一特点,可以:(1制造发汗材料。即在普通粉末冶金材料孔隙中含浸低熔点物质,在高温工作时,含浸物 熔化渗出,使材料“发汗”散热。这样即可用普通材料替代昂贵的耐热合金,又进一步提高 耐热零件的使用温度。
(2制造过滤材料。用以滤气、滤液和滤毒等。
(3含浸减磨剂,制造含油和无油润滑轴承;含浸香料,制造含香工艺品等。(4在某些情况下用铁来代替铜、铅等有色金属。(5制造减振、消音、绝热等材料。
(6增加材料比表面,用其充当物质的载体(如携带催化剂等。
粉末冶金摩擦材料重要工艺
粉末冶金既是制造高新材料的重要工艺, 有时还是惟一的方法, 同时也是多、快、好、省地制造形状复杂、高精度金属零件的先进金属成形技术。因此, 粉末冶金产业相继开发了 三大领域, 一为难熔金属与硬质合金工具材料,二为永磁材料,特别是稀土永磁材料。这两 大类材料基本上都只能用粉末冶金工艺生产。第三大领域是将材料制造与金属成形相结合, 逐渐形成的特种金属成形技术。以满足装备制造业对高性能钢铁粉末冶金产品的需求为重点 发展粉末冶金。
用粉末冶金的方法制成的、具有高摩擦系数和高耐磨性的金属与非金属组成的材料, 也 称烧结摩擦材料。这种材料通常由基体金属(铜、铁或其合金、润滑组元(铅、石墨、二硫化 钼等、摩擦组元(二氧化硅、石棉等 3部分组成。其组织特点是 :具有特殊性能的各种质点均 匀地分布在连续的金属基体中。金属基体发挥良好
用粉末冶金的方法制成的、具有高摩擦系数和高耐磨性的金属与非金属组成的材料, 也 称烧结摩擦材料。这种材料通常由基体金属(铜、铁或其合金、润滑组元(铅、石墨、二硫化 钼等、摩擦组元(二氧化硅、石棉等 3部分组成。其组织特点是 :具有特殊性能的各种质点均 匀地分布在连续的金属基体中。金属基体发挥良好的导热性并承受机械应力, 均匀分布的质 点保证所需的摩擦性能。与传统的石棉树脂或金属摩擦材料相比,它的优点是摩擦系数高, 摩擦系数随温度、压力和速度的变化而产生的变化小 , 耐高温、抗咬合性好,磨损小 , 寿命长 等。
粉末冶金摩擦材料按基体成分可分为铜基和铁基两大类。铁基的比铜基的有稍高的硬度、强度、摩擦系数, 允许承受的工作比压和表面瞬时温度也较高;而铜基的比铁基的有较好的 导热性、耐腐蚀性和小的磨损。为了增加粉末冶金摩擦材料的强度, 通常将其粘结在钢背上 而成为双金属结构。铜基摩擦材料大多用于离合器中, 尤其在湿式离合器中更显示其独特的 优点。铁基摩擦材料多用于制动器中。
这两种材料已广泛用于飞机、坦克、汽车、船舶、拖 拉机、工程机械和机床等的离合器或制动器中。
粉末冶金工艺成型技术
粉末冶金是制取金属粉末并通过成形和烧结等工艺将金属粉末或与非金属粉末的 混合物制成制品的加工方法, 既可制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料, 又可制造各种 精密的机械零件, 省工省料。但其模具和金属粉末成本较高, 批量小或制品尺寸过大时不宜 采用。粉末冶金材料和工艺与传统材料工艺相比,具有以下特点: 粉末冶金是制取金属粉末并通过成形和烧结等工艺将金属粉末或与非金属粉末的 混合物制成制品的加工方法, 既可制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料, 又可制造各种 精密的机械零件, 省工省料。但其模具和金属粉末成本较高, 批量小或制品尺寸过大时不宜 采用。粉末冶金材料和工艺与传统材料工艺相比,具有以下特点: 1.粉末冶金工艺是在低于基体金属的熔点下进行的,因此可以获得熔点、密度相差 悬殊的多种金属、金属与陶瓷、金属与塑料等多相不均质的特殊功能复合材料和制品。2.提高材料性能。用特殊方法制取的细小金属或合金粉末,凝固速度极快、晶粒细 小均匀,保证了材料的组织均匀,性能稳定,以及良好的冷、热加工性能,且粉末颗粒不受 合金元素和含量的限制,可提高强化相含量,从而发展新的材料体系。
3.利用各种成形工艺,可以将粉末原料直接成形为少余量、无余量的毛坯或净形零 件,大量减少机加工量。提高材料利用率,降低成本。
粉末冶金是一种先进的金属成型技术,是金属及其它粉末通过加工压制成型、烧结 和必要的后续处理制成机械零部件和金属制品的高新技术。由于其具有节能、省材、高效、环保等诸多优点,已受到广泛采用,并具有很大的市场潜力和发展前景。近年来,粉末冶 金行业发展很快, 特别是汽车行业、机械制造、金属行业、航空航天、仪器仪表、五金工具、工程机械、电子家电及高科技产业等迅猛发展, 为粉末冶金行业带来了不可多得的发展机遇 和巨大的市场空间。同时对该行业的技术水平也提出了更高的要求。纵观国际新材料研究发 展的现状,西方主要工业发达国家正集中人力、物力,寻求突破,美国、欧共体、日本和韩
国等在他们的最新国家科技计划中, 都把新材料及其制备技术列为国家关键技术之一加以重 点支持。而随着中国的“入世” 及经济全球一体化进程的不断加快,粉末冶金行业面临着新 的挑战。我国粉末冶金行业必须加速发展,才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。
粉末冶金材料和制品的今后发展方向主要有:有代表性的铁基合金,将向大体积的 精密制品, 高质量的结构零部件发展;制造具有均匀显微组织结构的、加工困难而完全致密 的高性能合金;用增强致密化过程来制造一般含有混合相组成的特殊合金;制造非均匀材料、非晶态、微晶或者亚稳合金;加工独特的和非一般形态或成分的复合零部件。
不锈钢酸洗钝化的方法与工艺应用范围 1.酸洗钝化处理方法比较 方法 适用范围 优缺点
浸渍法 用于可放入酸洗槽或钝化槽的零部件, 但不适于大设备 酸洗液可较长时间使用, 生产效率较高、成本低;大容积设备充满酸液浸渍耗液太大
涂刷法 适用于大型设备内处表面及局部处理 物工操作、劳动条件差、酸液无法回收 膏剂法 用于安装或检修现场, 尤其用于焊接部处理 手工操作、劳动条件差、生产成本 高
喷淋法 用于安装现场,大型容器内壁 用液量低、费用少、速度快, 但需配置喷枪及扦 环系统
循环法 用于大型设备,如换热器、管壳处理 施工方便,酸液可回用,俚需配管与泵连 接循环系统
电化学法 既可用于零部件, 又可用电刷法对现场设备表面处理 技术较复杂, 需直流电 源或恒电位仪
2酸洗钝化处理配方举例 2.1一般处理
根据 ASTMA380— 1999,仅以 300系列不锈钢为例,(1酸洗
药剂 HNO36%~25%+HF0.5%~8%(体积分数;温度 21~60℃;时间按需要;或药剂柠檬酸铵 5%~10%(质量分数;温度 49~71℃;时间 10~60min。(2钝化
药剂 HNO320%~50%(体积分数;温度 49~71℃;时间 10~30min;或温度 2l ~38℃;时间 30~60min;或药剂 HNO320%~50%+Na2Cr207H2022%~6%(质量分数;温度 49~54℃;时间 15~30min;或温度 21~38℃;时间 30~60min。
(3除鳞酸洗
药剂 H2SO48%~11%(体积分数;温度 66~82℃;6寸间 5~45min;及药剂 HNO36%~25%+HF 0.5%~8%(体积分数;温度 21~60℃;或 HNO315%~25%+HFl%— 8%(体积分数。2膏剂法处理
(1以广州石化尿素不锈钢新设备内表面焊缝及母材钝化和维修表面打磨焊缝的局部钝 化为例
酸洗膏: 25%HNO~+4%HF+7l%冷凝 水(体积分数 与 BaSO ,调至糊状。钝化膏: 30%HNO3或 25%HNO3+1%(质量分数 K2Cr207与 BaSO7调至糊状。涂覆表面 5~30min ,用冷凝水冲洗至 pH=7,对单台设备也可采用喷洒双氧水的化学钝 化法。
(2以上海大明铁工厂专利 m 为例。酸洗钝化膏: HN038%~14%(作钝化剂;HFl0%~15%(作腐蚀剂;
硬月 S 酸镁 2.2%~2.7%(作增稠剂
硝酸镁 60%~70%(作填料,提高粘附力与渗透性;[page] 多聚磷酸钠 2.3%~2.8%(作缓蚀剂;水(调节粘度。3 电化学法处理
以厦门大学专利 [5]为例,其处理方法是:将待处理的不锈钢工件作阳极,控制恒电位 进行阳极化处理, 或者将不锈钢工件先作阴极, 控制恒电位进行阴极化处理, 再将不锈钢工 件作阳极, 控制恒电位进行阳极化处理, 并继续改变其恒电位进行钝化处理, 电解质溶液均 采用 HN03。经这样处理后,不锈钢钝化膜性质得到改善,耐蚀性能大大提高。点蚀临界电 位(Eb提高约 1000mV(在 3%NaCl 中 ,抗均匀腐蚀性能提高三个数量级(在 45℃的 20%~ 30%H2S04中。
我国钢号表示含义的分类说明
1、碳素结构钢和低合金高强度结构牌号表示方法
以上用钢通常分为通用钢和专用钢两大类。牌号表示方法, 由钢的屈服点或屈服强 度的汉语拼音字母、屈服点或屈服强度数值, 钢的质量等级等部分组成, 还有的钢加脱氧程 度,实际是 4个部分组成。
①通用结构钢采用代表屈服点的拼音字母 “ Q ”。屈服点数值(单位为 MPa 和表 1中 规定的质量等级(A、B、C、D、E、脱氧方法(F、b、Z、TZ 等符号,按顺序组成牌号。例如:碳素结构钢牌号表示为:Q235AF , Q235BZ;低合金高强度结构钢牌号表示为:Q345C , Q345D。
Q235BZ 表示屈服点值≥ 235MPa、质量等级为 B 级的镇静碳素结构钢。
Q235和 Q345这两个牌号是工程用钢最典型 , 生产和使用量最大 , 用途最广泛的牌号。这两牌号几乎世界各国都有。
碳素结构钢的牌号组成中,镇静钢符号“ Z ”和特殊镇静钢符号“ TZ ”可以省略, 例如:质 量等级分别为 C 级和 D 级的 Q235钢, 其牌号表示应为 Q235CZ 和 Q235DTZ , 但可 以省略为 Q235C 和 Q235D。
低合金高强度结构钢有镇静钢和特殊镇静钢, 但牌号尾部不加写表示脱氧方法的符 号。
②专用结构钢一般采用代表钢屈服点的符号“ Q ”、屈服点数值和表 1中规定的代
表产品用途 的符号等表示,例如:压力容器用钢牌号表示为“ Q345R ”;耐候钢其牌号表示 为 Q340NH;Q295HP 焊接气瓶用钢牌号;Q390g 锅炉用钢牌号;Q420q 桥梁用钢牌号。③根据需要,通用低合金高强度结构钢的牌号也可以采用两位阿拉伯数字(表示平均含碳量, 以万分之几计 和化学元素符号, 按顺序表示;专用低合金高强度结构钢的牌号, 也可以采用两位阿拉伯数字(表示平均含碳量,以万分之几计 和化学元素符号,以及表 1中 规定代表产品用途的符号,按顺序表示。
2、优质碳素结构钢和优质碳素弹簧钢牌号表示方法
优质碳素结构钢采用两位阿拉伯数字(以万分之几计表示平均含碳量 或阿拉伯数 字和元素符号、表 1中规定的符号组合成牌号。
①沸腾钢和半镇静钢,在牌号尾部分别加符号“ F ”和“ b ”。例如:平均含碳量为 0.08%的沸腾钢, 其牌号表示为 “ 08F ”;平均含碳量为 0.10%的半镇静钢, 其牌号表示为 “ 10b ”。②镇静钢(S、P 分别≤ 0.035% 一般不标符号。例如:平均含碳量为 0.45%的镇静 钢,其牌号表示为“ 45”。
③较高含锰量的优质碳素结构钢, 在表示平均含碳量的阿拉伯数字后加锰元素符号。例如:平均含碳量为 0.50%,含锰量为 0.70%~1.00%的钢,其牌号表示为
“ 50Mn ”。④高级优质碳素结构钢(S、P 分别≤ 0.030% ,在牌号后加符号“ A ”。例如:平均 含碳量为 0.45%的高级优质碳素结构钢,其牌号表示为“ 45A ”。
⑤特级优质碳素结构钢(S≤ 0.020%、P ≤ 0.025% ,在牌号后加符号“ E ”。例如:平均含碳量为 0.45%的特级优质碳素结构钢,其牌号表示为“ 45E ”。
优质碳素弹簧钢牌号的表示方法与优质碳素结构钢牌号表示方法相同(65、70、85、65Mn 钢 在 GB/T1222和 GB/T 699两个标准中同时分别存在。
3、合金结构钢和合金弹簧钢牌号表示方法
①合金结构钢牌号采用阿拉伯数字和标准的化学元素符号表示。用两位阿拉伯数字表示平均含碳量(以万分之几计 ,放在牌号头部。合金元素含量表示方法为:平均含量小于 1.50%时, 牌号中仅标明元素, 一般不标 明含量;平均合金含量为 1.50%~2.49%、2.50%~3.49%、3.50%~4.49%、4.50%~ 5.49%、„„时,在合金元素后相应写成2、3、4、5„„。
例如:碳、铬、锰、硅的平均含量分别为 0.30%、0.95%、0.85%、1.05%的合金 结构钢,当 S、P 含量分别≤ 0.035%时,其牌号表示为“ 30CrMnSi ”。
高级优质合金结构钢(S、P 含量分别≤ 0.025% ,在牌号尾部加符号“ A ”表示。例 如:“ 30CrMnSiA ”。
特级优质合金结构钢(S≤ 0.015%、P ≤ 0.025% ,在牌号尾部加符号“ E ” ,例如:“ 30CrM nSiE”。
专用合金结构钢牌号尚应在牌号头部(或尾部 加表 1中规定代表产品用途的符号。例如,铆螺专用的 30CrMnSi 钢,钢号表示为 ML30CrMnSi。
②合金弹簧钢牌号的表示方法与合金结构钢相同。
例如:碳、硅、锰的平均含量分别为 0.60%、1.75%、0.75%的弹簧钢,其牌号表 示为“ 60Si2Mn ”。高级优质弹簧钢,在牌号尾部加符号“ A ” ,其牌号表示为“ 60Si2MnA ”。
4、易切削钢牌号表示方法
易切削钢采用标准化学元素符号、表 1规定的符号和阿拉伯数字表示。阿拉伯数字 表示平均含碳量(以万分之几计。
①加硫易切削钢和加硫、磷易切削钢,在符号“ Y ”和阿拉伯数字后不加易切削元 素符号。
例如:平均含碳量为 0.15%的易切削钢,其牌号表示为“ Y15”。
②较高含锰量的加硫或加硫、磷易切削钢在符号“ Y ”和阿拉伯数字后加锰元素符 号。例如 :平均含碳量为 0.40%,含锰量为 1.20%~1.55%的易切削钢,其牌号表示为 “ Y40Mn ”。
③含钙、铅等易切削元素的易切削钢,在符号“ Y ”和阿拉伯数字后加易切削元素 符号。例 如:“ Y15Pb ”、“ Y45Ca ”。
5、非调质机械结构钢牌号表示方法
非调质机械结构钢,在牌号头部分别加符号“ YF ”和“ F ”表示易切削非调质机械 结构钢和热锻用非调质机械结构钢,牌号表示方法的其他内容与合金结构钢相同。例如:“ YF35V ”、“ F45V ”
6、工具钢牌号表示方法
工具钢分为碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢三类。
①碳素工具钢采用标准化学元素符号、表 1规定的符号和阿拉伯数字表示。阿拉伯 数字表示平均含碳量(以千分之几计。
a.普通含锰量碳素工具钢,在工具钢符号“ T ”后为阿拉伯数字。例如:平均含碳 量为 0.80%的碳素工具钢,其牌号表示为“ T8”。
b.较高含锰量的碳素工具钢,在工具钢符号“ T ”和阿拉伯数字后加锰元素符号。例如:“ T8Mn ”。
c.高级优质碳素工具钢,在牌号尾部加“ A ”。例如:“ T8MnA ”。②合金工具钢和高速工具钢
合金工具钢、高速工具钢牌号表示方法与合金结构钢牌号表示方法相同。采用标准 规定的合 金元素符号和阿拉伯数字表示,但一般不标明平均含碳量数字,例如:平均含碳 量为 1.60%,含铬、钼,钒含量分别为 11.75%、0.50%、0.22%的合金工具钢,其牌号表 示为“ Cr12MoV ”;平均含碳量为 0.85%,含钨、钼、铬、钒含量分别为 6.00%、5.00%、4.00%、2.00%的高速工具钢,其牌号表示为“ W6Mo5Cr4V2”。
若平均含碳量小于 1.00%时,可采用一位阿拉伯数字表示含碳量(以千分之几计。例如:平均含碳量为 0.80%,含锰量为 0.95%,含硅量为 0.45%的合金工具钢,其牌号表 示为“ 8MnSi ”。
低铬(平均含铬量<1.00% 合金工具钢, 在含铬量(以千分之几计 前加数字 “ 0”。例 如:平均含铬量为 0.60%的合金工具钢,其牌号表示为“ Cr06”。
7、塑料模具钢牌号表示方法
塑料模具钢牌号除在头部加符号“ SM ”外,其余表示方法与优质碳素结构钢和合 金工具钢牌 号表示方法相同。例如:平均含碳量为 0.45%的碳素塑料模具钢,其牌号表示 为“ SM45”;平均含碳量为 0.34%,含铬量为 1.70%,含钼量为 0.42%的合金塑料模具钢, 其牌号表示为“ SM3Cr2Mo ”。
8、轴承钢牌号表示方法
轴承钢分为高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、高碳铬不锈轴承钢和高温轴承钢等四大类。①高碳铬轴承钢,在牌号头部加符号“ G ” ,但不标明含碳量。铬含量以千分之几 计,其他 合金元素按合金结构钢的合金含量表示。例如:平均含铬量为 1.50%的轴承钢, 其牌号表示为“ GCr15”。
②渗碳轴承钢,采用合金结构钢的牌号表示方法,另在牌号头部加符号“ G ”。例 如:“ G20 CrNiMo”。
高级优质渗碳轴承钢,在牌号尾部加“ A ”。例如:“ G20CrNiMoA ”。
③高碳铬不锈轴承钢和高温轴承钢, 采用不锈钢和耐热钢的牌号表示方法, 牌号头 部不加符 号“ G ”。例如:高碳铬不锈轴承钢“ 9Cr18”和高温轴承钢“ 10Cr14Mo ”。
9、不锈钢和耐热钢的牌号表示方法
不锈钢和耐热钢牌号采用标准规定的合金元素符号和阿拉伯数字表示, 为切削不锈 钢、易切削耐热钢在牌号头部加“ Y ”。
一般用一位阿拉伯数字表示平均含碳量(以千分之几计;当平均含碳量≥ 1.00%时, 用两位 阿拉伯数字表示;当含碳量上限<0.10%时,以“ 0”表示含碳量;当含碳量上限≤ 0.03%,>0.01%时(超低碳 ,以“ 03”表示含碳量;当含碳量上限(≤ 0.01%时极低碳 ,以 “ 01”表示含碳量。含碳量没有规定下限时,采用阿拉伯数字表示含碳量的上限数字。合金元素含量表示方法同合金结构钢。例如:平均含碳量为 0.20%, 含铬量为 13%的不锈钢, 其牌号表示为 “ 2Cr13”;含碳量上限为 0.08%,平均含铬量为 18%, 含镍量为 9%的铬镍不锈钢,其牌号表示为“ 0Cr18Ni9”;含碳量上限为 0.12%,平均含铬量为 17%的加 硫易切削铬不锈钢,其牌号表示为“ Y1Cr17”;平均含碳量为 1.10%,含铬量为 17%的高碳 铬不锈钢,其牌号表示为“ 11Cr7”;含碳量上限为 0.03%,平均含铬量为 19%,含镍量为 10%的超低碳不锈钢,其牌号表示为“ 03Cr19Ni10”;含碳量上限为 0.01%,平均含铬量为 19%,含镍量为 11%的极低碳不锈钢,其牌号表示为“ 01Cr19Ni11”。
国内现行不锈耐热钢标准是参照 JIS 标准修订的 , 但不锈耐热钢牌号表示方法与日本 等国个标准不同。我们是用合金元素和平均含 C 量表示 , 日本是用表示用途的字母和阿拉伯 数字表示。例如不锈钢牌号 SUS202、SUS316、SUS430, S-steel(钢 ,U-use(用途 ,S-stainless(不 锈钢。例如耐热钢牌号 ,SUH309、SUH330、SUH660、H-Heatresistins。牌号中不同数字表示 各种不同类型的不锈耐热钢。日本表示不锈耐热钢各类不同产品 , 是在牌号后加上相应的字 母 , 例如不锈钢棒 SUS-B, 热轧不锈钢板 SUS-HP;耐热钢棒 SUHB, 耐热钢板 SUHP。英、美等西方 国家 , 不锈耐热钢牌号表示方法与日本基本一致 , 主要是用阿拉伯数字表示 , 而且表示的数字 是相同的 , 即牌号是相同的。因为日本的不锈耐热钢是采用美国的。
10、焊接用钢牌号表示方法
焊接用钢包括焊接用碳素钢、焊接用合金钢和焊接用不锈钢等, 其牌号表示方法是 在各类焊 接用钢牌号头部加符号“ H ”。例如:“ H08”、“ H08Mn2Si ”、“ H1Cr18Ni9”。
高级优质焊接用钢,在牌号尾部加符号“ A ”。例如:“ H08A ”、“ 08Mn2SiA ”。
11、电工用硅钢
钢号由数字、字母和数字组成。
无取向和取向硅钢的字母符号分别为” W ”和” Q ”
厚度放在前头,字母符号放在中间,铁损数值放在后头,例如 30Q113。取向硅钢 中,高磁感的字母符号” G ”与” Q ”放在一起,例如 30QG113 字母之后的数字表示铁损值(W/kg的 100倍。
字母“ G ”者,表示在高频率下检验的;未加“ G ”者,表示在频率为 50周波下检 验的。
30Q113表示电工用冷轧取向硅钢产品在 50赫频率时的最大单位重量铁损值为 1.13W/kg。
冷轧硅钢表示方法与日本标准(JISC2552-86一致,只是字母符号不同,例如取向硅 钢牌号 27Q140, 与之相对应的 JIS 牌号为 27G140, 30QG110与之相应的 JIS 牌号为 30P110(G :表示普通材料, P :表示高取向性。无取向硅钢牌号 35W250, 与之相应的 JIS 牌号为 35A250。
直线运动轴承机械密封材料表面处理工艺
根据对断裂韧性和其它的关系及材料裂纹发展过程的研究分析,我们不难看出在 dn 值高且存在圆周应力的情况下, 高速钢的表面处理和含碳量低的高速钢硬化表面深度的变化
具有重要的意义。为此,研制了材料表面处理工艺,可增强表面硬度,并产生压应力。经表 面处理的材料具有以下特点:有较好的抗疲劳裂纹性, 第二阶段, 已有裂纹的扩展速度较低 和淬火不足或含碳量低导致的芯部材料的断裂韧性值较高等。
开发的这种表面处理加工方法包括: 用激光、电子束或感应淬火等方法对淬火不足的普通高速钢进行局部热处理, 以得到表 面淬硬层。这里需要指出的是淬火不足是为了提高断裂韧性。
用化学热处理方法得到表面淬硬层。这种方法包括将碳或氮渗透到普通高速钢显微组织 中,或小程度改变含碳量。
直线运动轴承密封资料的机能是保证有效密封的首要要素, 选择密封资料, 首如果依据 密封元件的工作情况,如运用温度、工作压力、所运用的工作介质以及运动体式格局等。对 密封资料的基本请求如下: 1.ntn轴承耐磨损,不侵蚀金属;2.耐氧性和耐老化性好,经久耐用;3.ntn轴承耐高温柔低温,高温下不合成、软化,低温下不硬化;
4.轴承与工作介质相适应,不发生溶胀、合成、硬化等;5.弹性和硬度得当,紧缩永世变形小;6.直线运动轴承具有一定的力学机能,如拉伸强度、伸长率等;7.易于成形加工,代价低廉;造成不锈钢生锈的原因和处理方法
不锈钢为什么也生锈 ? 当不锈钢管表面出现褐色锈斑(点 的时候, 人们大感惊奇:认为 “不锈钢是不生锈的,生锈就不是不锈钢了,可能是钢质出现了问题”。其实,这是 对不锈钢缺乏了解的一种片面的错误看法。不锈钢在一定的 条件下也会生锈的。
不锈钢具有抵抗大气氧化的能力---即不锈性, 同时也具有在含酸、碱、盐的介质中 乃腐蚀的能力---即耐蚀性。但其抗腐蚀能力的大小是 随其钢质本身化学组成、加互状态、使用条件及环境介质类型而改变的。如 304钢管,在干燥清洁的大气中,有绝对优良的抗 锈蚀能力,但将它移到海滨地区, 在含有大量盐份的海雾中,很快就会生锈了;而 316钢管 则表现良好。因此,不是任何一种不锈钢,在任何环境下都能耐腐蚀 , 不生锈的。
不锈钢是靠其表面形成的一层极薄而坚固细密的稳定的富铬氧化膜(防护膜 ,防 止氧原子的继续渗入、继续氧化,而获得抗锈蚀的能力。一旦有某种原因, 这种薄膜遭到了 不断地破坏,空气或液体中氧原 子就会不断渗入或金属中铁原子不断地析离出来,形成疏 松的氧化铁, 金 属表面也就受到不断地锈蚀。这种表面膜受到破坏的形式很多, 日常生 活 中多见的有如下几种: 1.不锈钢表面存积着含有其他金属元素的粉尘或异类金属颗粒的附着物, 在潮湿的 空气中,附着物与不锈钢间的冷凝水,将二者连成一个 微电池,引发了电化学反应,保护 膜受到破坏,称之谓电化学腐蚀。
2.不锈钢表面粘附有机物汁液(如瓜菜、面汤、痰等 ,在有水氧 情况下,构成有 机酸,长时间则有机酸对金属表面的腐蚀。
3.不锈钢表面粘附含有酸、碱、盐类物质(如装修墙壁的碱水、石 灰水喷溅 ,引 起局部腐蚀。
4.在有污染的空气中(如含有大量硫化物、氧化碳、氧化氮的大气 ,遇冷凝水, 形成硫酸、硝酸、醋酸液点,引起化学腐蚀。
以上情况均可造成不锈钢表面防护膜的破坏引发锈蚀。所以, 为确保金属表面永久
光亮，不被锈蚀，我们建议： 1.必须经常对装饰不锈钢表面进行清洁擦洗，去除附着物，消除引发修饰的外界因 素。2.海滨地区要使用 316 材质不锈钢，316 材质能抵抗海水腐蚀。3.市场上有些不 锈钢管化学成分不能符合相应国家标准，达不到 304 材质要求。因此也会引起生锈，这就 需要用户认真选择有信誉厂家的产品。推力调心滚子轴承材料的性能对使用的寿命的影响 使用因素主要是指安装调整、使用保养、维护修理等是否符合技术要求。根据万向节轴 承安装、使用、维护、保养的技术要求，对运转中的轴承所承受的载荷、转速、工作温度、振动、噪声和润滑条件进行监控和检查，发现异常立即查找原因，进行调整，使其恢复正常。进一步需要耐冲击的情况下，作为推力调心滚子轴承材料使用铬钢、铬钼钢、镍铬钼钢、采 用渗炭淬火，使钢从表面至适当的深度有一个硬化层。具有适当的硬化深度、细密的组织、合适硬度的表面及心部硬度的渗炭轴承，比使用轴承钢的推力调心滚子轴承具有优良的耐冲 击性，一般的渗炭轴承用钢的化学成分。冲压保持架的材料，使用低碳素钢。根据用途不同，也使用黄铜板、不锈钢板。切制保 持架的材料，使用高强度黄铜、碳素钢，此外也还使用合成 推力调心滚子轴承的制造一般要经过锻造、热处理、车削、磨削和装配等多道加工工序。各加工工艺的合理性、先进性、稳定性也会影响到轴承的寿命。其中影响成品万向节轴承质 量的热处理和磨削加工工序，往往与轴承的失效有着更直接的关系。近年来对推力调心滚子 轴承工作表面变质层的研究表明，磨削工艺与轴承表
面质量的关系密切。推力调心滚子轴承使用寿命分析的主要任务，就是根据大量的背景材料、分析数据和失 效形式，找出造成轴承失效的主要因素，以便有针对性地提出改进措施，延长轴承的服役期，避免推力调心滚子轴承发生突发性的早期失效。双列深沟球轴承磨损的原因和预防技术 由于磨损引起的材料损失量称为磨损量。这可以通过测量长度、体积或质量的变化而得 到，并相应称它们为线磨损量、体积磨损量和质量磨损量。双列深沟球轴承使用因素主要是指安装调整、使用保养、维护修理等是否符合技术要求。根据轴承安装、使用、维护、保养的技术要求，对运转中的轴承所承受的载荷、转速、工作 温度、振动、噪声和润滑条件进行监控和检查，发现异常立即查找原因，进行调整，使其恢 复正常。安装条件是使用因素中的首要因素之一，轴承往往因安装不合适而导致整套轴承各 零件之间的受力状态发生变化，轴承在不正常的状态下运转并提早结束使用寿命内在因素主 要是指结构设计、制造工艺和材料质量等决定双列深沟球轴承质量的三大因素。1.操作不当使用轴承。原因：安装、操作或拆卸不当可能引起保持架变形或缺损 建议：使用合适的操作、安装和拆卸工具 2.润滑不充分 原因：润滑不充分或不当可能导致元件擦伤或者严重的双列深沟球轴承变形 建议：改进润滑系统，定时恰当地补充或更换润滑剂 3.生锈与腐蚀 原因： 接触水可能导致水泵轴连轴承元件蚀损并生锈。锈蚀损伤后的双列深沟球轴承在
材料强度 篇3
【关键词】碳酸钠；矿渣；水泥熟料；碱激发水泥；胶砂强度
0.前言
碱胶凝材料体系相对传统胶凝体系具有高强、快凝、低热、耐久、节能等优点，其工程应用的研究一直是国内外研究者关注的课题。碳酸钠-矿渣-熟料胶凝材料采用无水碳酸钠作为碱性激发剂激发矿渣，与碱矿渣水泥相比，这类碱性水泥系统中引入了一定量的硅酸盐水泥熟料，对矿渣有较好的激发作用，改善碱性水泥的性能，对其物理性能的研究具有重要的现实意义．
1.试验方案设计及原材料选择
1.1试验方案
碳酸钠用量、矿渣掺量对矿渣—熟料胶凝材料物理力学性能影响研究——其它条件一定时，Na2O当量对胶结材标准胶砂强度的影响；木钙等对胶结材强度的影响；采用控制单一指标变化进行试验。
1.2原材料
1.2.1胶凝材料
（1）矿渣，经烘干粉磨至勃氏比表面积412㎡/㎏、670㎡/㎏，活性系数（Al2O3/SiO2）为0.37，碱性系数1.07。
表1.0 矿渣的化学成分
（2）熟料，粉磨至勃氏比表面积457㎡/㎏、517㎡/㎏、620㎡/㎏
1.2.2激发剂及外加剂
（1）无水碳酸钠（分析纯）；（2）木质素磺酸钙，推荐掺量0.2%~0.5%。
表1.1 熟料的化学成分
2.试验结果及分析
2.1矿渣掺量对体系标准胶砂强度影响
实验在矿渣细度为670㎡/㎏，熟料细度为410㎡/㎏时，矿渣掺量为0%～75%（占胶凝材料质量分数），材料3天标准胶砂抗压与抗折强度总体趋势为随矿渣掺量的增加而降低，但在矿渣掺量在30%～70%时，其3天强度变化不显著，抗壓强度在18MPa~19MPa内小范围波动。
标准胶砂试件的28天标准胶砂强度在实验掺量范围内总体趋势为随矿渣掺量的增加，标准胶砂抗折及抗压强度增加，抗压强度均在30MPa以上，最大在矿渣掺量为60%时，为41.3MPa；不掺入矿渣时与矿渣掺量为30%时强度相近，均为30MPa；矿渣掺量在40%~70%时，波动范围较小，抗压强度在37MPa ~41.3MPa之间；矿渣掺量达到75%时，标准胶砂抗压强度相对不掺矿渣时高但相对矿渣掺量在40%~70%时有所降低。
随着矿渣掺量的增加，在不同熟料细度情况下，体系3天、28天的标准胶砂抗折与抗压强度均降低。
2.2熟料及矿渣细度对体系标准胶砂强度影响
半刚性基层材料强度形成机理研究 篇4
1 半刚性基层强度形成原理
混合料经过复杂的物理化学反应,生成水化硅酸钙、水化铝酸钙和水化硅铝酸钙胶凝物质,使固相颗粒胶结起来,其具体过程如下。
1.1 石灰在水溶液中的电解作用
熟石灰的主要成分是Ca(OH)2,Ca(OH)2在水中可溶解并发生电解:
这一过程提供了大量的Ca+和OH-离子,使混合料液相的PH值升高,这是其它反应的基础。Ca(OH)2虽是强碱,但在水溶液中由于离子间的相互吸引,使它表现出一定的电离度,电离度随着Ca(OH)2溶液浓度的减少或温度的升高而增加。
1.2 石灰的结晶作用和碳化作用
消石灰Ca(OH)2掺入粉煤灰中,由于水分较少,只有少部分离解,还有少部Ca(OH)2进行化学反应,绝大部分饱和Ca(OH)2在二灰中自行结晶,其化学反应如下:
Ca(OH)2+nH2O→Ca(OH)2·nH2O
由于结晶作用,Ca(OH)2由胶体逐渐成为晶体,这种胶体能够互相结合并与粉煤灰合起来形成共晶体,把粉煤灰胶结成整体。晶体Ca(OH)2·nH2O与不定形的Ca(OH)2相比,溶解度几乎小一半,因而二灰混合料的稳定性得到提高。所谓碳化作用就是Ca(OH)2与CO2起反应,其化学反应为:
Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O
CaCO3是坚硬的结晶体,具有较高的强度和水稳定性,它对粉煤灰的胶结作用使煤灰得到了固化。由于C02可能由混合料的孔隙进入,也可能由粉煤灰自身产生,二灰的表层碳化形成的硬壳阻碍CO2进一步进入,因而Ca(OH)2的碳化作用相当慢,它是形成二灰后期强度的原因之一。
1.3 石灰与粉煤灰的火山灰反应
石灰粉煤灰间的火山灰反应是二灰混合料强度形成的主要原因,也是固化粘聚力的主要来源,在二灰混合料中,随着时间的推移,石灰与粉煤灰间的火山灰反应逐步增强。
石灰水化形成的Ca(OH)2溶胶使得粉煤灰玻璃体表面的SiO2、A12O3缓慢溶解,与Ca(OH)2逐步反应生成硅酸钙、硅铝酸钙等复合物。当体系生成物浓度达到一定值时,他们便互相咬合形成网状结构,进而形成凝胶,此时,尽管体系中仍有大量的水分存在,但它们已被大量的网状胶粒包围而不能自由运动。上述反应都是通过离子吸附和交换而完成。如果生成物胶粒水化膜的粘滞力小于胶粒间的范德华力,就有可能把微粒间夹层水膜排挤出去,当微粒直接接触后,将形成化学键,缓慢地生成硅、铝酸的复合物和复合物结晶,新生晶体会逐渐长大、发展,形成网状结构,并逐渐脱水干涸以稳定的结晶缩合结构成为结晶整体,从而成为具有较高强度的水稳性材料。
但由于上述水化过程较为缓慢,所以其早期强度较低。这次我们试验研究了在二灰砂砾中加入水泥和氢氧化钠、碳酸钠等化学试剂后,对其早期强度形成产生的影响。
2 用化学试剂、水泥提高半刚性基层早期强度的测试成果与分析
2.1 原材料的试验分析
粉煤灰材料成份分析是一项最为基础的工作,主要包括现行规范中所规定的粉煤灰的有效成份(SiO2、Al2O3、Fe2O3)的含量、烧失量、比表面积和含水量等。现对我们所使用的电厂粉煤灰的材料成份进行分析,其结果见表1。
对电厂粉煤灰材料分析的结果表明,我们所使用的电厂粉煤灰材料的有效成份含量、烧失量及含水量都基本满足规范要求。
本试验石灰各种成分及含量见表2。
砂砾:采用本地天然砂砾,干密度为2.12g/cm3,含水量8.3%,最大粒径小于40mm,其中粒径在25～40mm的含量约40%,粒径小于0.5mm的含量约为15%。
2.2 配合比及强度试验
根据以往施工经验和有关研究结果表明,砂砾含量的多少不但影响混合料的强度,对混合料的抗裂性也有很大影响。因此,在初步试验无添加早强剂的基础上,确定二灰砂砾的最佳重量配合比,试验结果见表3和图1。
从表3和图1中可以看出:随着砂砾含量的增加,7d无侧抗压强度在增加,砂砾对强度的影响比石灰对强度的影响明显,二灰砂砾中强度的形成主要依靠级配砂砾的骨架嵌挤作用。在对上述试验结果进行比较后,结合强度特性,同时考虑经济方面的因素,推荐选择级配为10∶30∶60的二灰砂砾作为基层材料。
对拟定加入的各种不同的外掺剂、级配为10∶30∶60的二灰砂砾混合料,采用重型击实试验法,确定其最佳含水量和最大干密度,试验结果见表4。
在重量配合比为10∶30∶60的二灰砂砾混合料中,分别加入水泥、NaOH、Na2CO3后,按最佳含水量和最大干密度要求制作成10cm×10cm圆柱体试件,在温度为20±2℃、相对湿度为90%的标准养生室内养生后,强度试验结果见表5。
2.3 试验结果分析
从强度试验结果表5和表6可以看出,水泥和氢氧化钠、碳酸钠三种早强剂对二灰砂砾有明显的早强效果,早期强度7d以内都增加40%以上,尤其氢氧化钠、碳酸钠的早强效果更显著,达70%以上,而且早期强度随外掺剂掺量的增大而增大。但随着龄期的增长,作用效果逐步减少。三种早强剂提高二灰混合料早期强度其原理是:水泥掺加剂水化产生的Ca(OH)2激发了粉煤灰SiO2和Al2O3的活性,生成CSH(水化硅酸钙)和CAH(水化铝酸钙)等凝胶物,增加了二灰混合料中的凝胶物数量,从而较大地提高了二灰砂砾的早期强度;而用化学试剂早强时,化学试剂通过其电离作用产生的OH-与粉煤灰中的SiO2和Al2O3作用,生成CSH和CAH凝胶,由于外掺剂的强碱性,加快了这种化学作用过程,从而提高了混合料的早期强度。
3 试验路半刚性基层弯沉测试
试验路概况:试验路路线全长5429.00m。原路面结构为4cm沥青贯入式加砂砾石结构,路面宽度为6m;除个别路段路况较好外,原路大部分路段破损现象严重,破损形式主要表现为坑槽、网裂、剥落。试验路段路面结构见图3。
我们在试验路上对添加早强剂的二灰砂砾基层在不同龄期的强度进行了测试。试验路的配合比和碾压成型参数(干密度和含水量)来自室内试验。在施工中外加剂掺入方法:NaOH、Na2CO3溶于水中,浓度根据混合料需要加水量确定,拌和时与水同时加入;水泥可与石灰粉同时加入拌和。混合料用强制式拌和机拌和,人工摊铺,施工季节为8月份,表7是试验路各龄期的弯沉测试成果。
从测试弯沉的结果,可以看出未加早强剂的路段代表弯沉值较大,而加早强剂的路段代表弯沉值较小,而且随着早强剂剂量的增加对二灰砂砾基层早期强度的形成作用效果更明显。试验路于2007年12月竣工通车后,经历了一个冬季雨雪与荷载的作用,2008年4月初观测时,仅在个别路段发现有细短的裂纹而且没有出现其他病害。
注:Lu为代表弯沉值,Lu=L+ZaS,S—为均方差,l—平均弯沉,Za—公路等级系数。
4 结论
提出在半刚性基层中加入早强剂,通过室内试验和试验路的调查,对比分析了不同添加剂及剂量对二灰砂砾早期强度的影响,得出水泥和氢氧化钠、碳酸钠三种早强剂对二灰砂砾有明显的早强效果,尤其氢氧化钠、碳酸钠的早强效果更显著。虽然用化学外掺剂提高二灰砂砾的早期强度效果较明显,但由于价格高,会较大地增加工程造价,而用水泥提高二灰砂砾早期强度具有施工方便、材料来源丰富、增加工程费用少、较低气温下提高早强效果亦很明显的特点,因此水泥是提高二灰砂砾早期强度的最好外掺剂。
摘要：对半刚性基层材料强度形成机理进行了研究分析。
关键词：水泥,石灰,粉煤灰,早期强度
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[6]刘忠根.半刚性基层材料室内试验研究[J].吉林建筑工程学院学报,2004.
材料强度 篇5
一、概述
测 量方 法： 依据塑料－拉伸力的确定DIN EN ISO 527-2:1996
环 境条 件： 23℃，湿度60％
检测所用仪器： CMT6104游标卡尺（150mm）
样 件描 述： ABS样条，80×10×4mm
测 量过 程： 将样条装夹在电子万能试验机上，以20mm/min的速率施加轴向力并测
量拉断样条所需的最大试验力Fm。拉伸强度Rm等于试验过程中的最大
试验力域样条原有截面积So之比。
二、测量不确定度评定：
FRmm
1． 数学模型So；Rm-拉伸强度；So-原始横截面积；Fm-最大试验力。
1.输入量F标准不确定度评定
输入量Fm的不确定度主要由试验机示值误差和试验机检定仪器标准测力仪构成： a.试验机示值误差引起的标准不确定度分量
根据厂家提供说明书，示值误差为1％，按均匀分布
uFa1%0.58%；取自由度为50。k3
2.输入量S标准不确定度评定
输入量S用游标卡尺测量样条宽度和厚度，计算s=宽度×厚度，其标准不确定度（US）主要由以下两部分组成;
1.测量样条所用的游标卡尺准确度引起的标准不确定度分量us1；
由使用说明书提供的准确度为0.03mm,按照均匀分布，k取，则游标卡尺准确度引起的不确定度分量us1U
k0.03
20..0015um；取自由度为50。
2．测量人员测量样条宽度和厚度的重复性引起的不确定度分量(Us2)
检测人员使用数显卡尺重复性引起的标准测量不确定度；
用游标卡尺对同一样件宽度重复7次测量宽度（b）得
10.02,10.01,10.02,10.01,10.02,10.01,10.01;经计算得b平均为10.015mm,标准差s＝0.005mm.取单次测ubs0.0050.002k7自由度为6。
再用游标卡尺对同一样件厚度重复7次测量厚度(h)得
4.08,4.07,4.08,4.08,4.09,4.08,4.06;经计算得h平均为4.08mm,标准差s＝0.01mm.取单次测量uhs0.010.004自由度6。k7
2按不相关计算 S不确定度评定uS2ubuh20.05%。
vs=
3．合成标准不确定度 U=u2u2FS=0.58%；计算自由度为50。
材料强度 篇6
材料是人类科技进步与文明发展的基石.在许多工业领域, 传统的金属、陶瓷等各向同性结构材料已达到或接近它们的应用极限.纤维增强复合材料由于其高比刚度、高比强度以及材料性能的可设计特性, 已成为航空航天领域的首选甚至唯一侯选材料.现代大型风机叶片长度已接近80 m, 只有采用纤维增强复合材料制造, 才有可能将叶片重量降到最低, 而若采用金属如铝合金等各向同性材料加工, 要使叶片在其两个主惯性轴平面内的刚度与该平面内的最大外载之比达到相同几乎不可能.在地面交通领域, 复合材料的应用不仅能显著减轻车身自重、减少推动自身的能源消耗, 而且重心下移也增加了行车安全性.
对任何结构材料而言, 强度无疑是最重要的一项性能指标, 因为强度与灾难性破坏直接相关.只有掌握了复合材料极限承载能力的准确计算方法, 才可设计出既能满足结构承载要求, 又能将材料消耗降到最低的复合材料结构, 将其重量轻的优势最大化.反之, 若缺少有效的理论支撑, 人们只能通过加大安全系数来确保结构设计的可靠性, 这必然会导致余赘材料增多, 结构重量增大, 甚至在所设计的结构中体现不出复合材料减重的明显优势;或者须依赖于反复、多次、重复实验, 不仅耗费大量金钱, 而且导致新产品问世周期漫长.
纤维增强复合材料一般指由连续纤维与基体两种组份材料复合制成的一种新材料, 其强度不仅与组份材料的性能有关, 而且还取决于纤维含量及排列方式.复合材料的强度分析与计算分宏观力学方法与细观力学方法两大类.宏观力学强度理论依据复合材料本身通常是单层板的实验结果预测层合板破坏与强度, 细观力学强度理论则仅仅根据纤维和基体性能参数和纤维几何数据计算复合材料的破坏应力与极限强度.显而易见, 唯有细观力学强度理论才可实现由组份到结构的最优设计.
关于复合材料强度预报的难度及近期状况, 世界知名复合材料力学专家Hashin 20世纪末曾断言:“我确信即便最完整的单层板数据都不足以预测由这些单层板构成的层合板的破坏.尽管在该领域已经获得长足进展, 但我们依然还没有达到预测层合板破坏这一实际目标.我本人不知道如何预测层合板的破坏, 鉴于此, 我也不相信任何其他人能够做到.”[1]
可喜的是, 经过10多年的不懈努力, 我们不仅可以足够合理地预报复合材料层合板受任意载荷作用的极限承载能力, 更重要的是, 这种预报仅仅只需知道组份材料的原始性能数据.实现这一目标的基础是作者[2,3,4]创建的桥联理论 (bridging model) .本文简要介绍如何基于桥联理论, 计算复合材料层合板受任意载荷作用的强度.
根据《材料力学》的知识不难理解, 欲达到上述目标, 必须解决好3个极具挑战性的问题: (1) 必须能准确计算复合材料在任意载荷作用下纤维和基体中的内应力; (2) 必须要基于纤维和基体内应力, 建立起针对单层板及层合板的有效破坏判据, 即细观力学强度理论; (3) 必须能根据独立测试的组份材料性能数据准确定义纤维和基体的现场性能输入参数.以下的介绍将依照这3个方面顺次展开.
1 应力计算
实际中普遍使用的层合板一般由单向复合材料 (单层板) 按不同铺设角层叠制得, 参见图1.由于厚度远小于面内尺寸, 通常采用Kirchhoff经典薄板理论分析层合板 (称为经典层合板理论) .为方便描述, 统一采用增量求解格式.单下标如σi表示应力矢量的第i个分量, 双下标如σij表示应力张量 (矩阵) 的第i行、第j列元素.整型数英文下标 (i, j, k, l, m, n) 表示哑元 (可用其他哑元符号替换) , 实型数英文下标 (26个英文字母中除i, j, k, l, m, n之外的其他字母) 或阿拉伯数如1, 2表示实元 (不可替换) .在总体坐标系下, 层合板中任意一点的物理方程 (应力-应变关系) 为
其中, θ为铺层角, 上标“G”表示“总体”, CGij表示总体坐标系下层板的刚度, {dσi}G={dσxx, dσyy, dσxy}T, “T”表示转置, “k”表示某个单层, 上标“-1”表示求逆
dε0xx, dε0yy, dε0xy和dκ0xx, dκ0yy, dκ0xy分别是层合板中面内的应变和曲率增量, {αi}是单层板的热膨胀系数矢量 (见式 (6) ) , d T=T1-T0, T1是工作温度 (如室温) , T0为参考温度 (如固化温度) , [Sij]是单层板的瞬态 (当前) 柔度矩阵, 由桥联理论确定[2,4]
式中, Vf和Vm分别是纤维和基体的体积含量 (Vf+Vm=1) , 可由实验测定, [Iij]是单位矩阵, [Aij]是瞬态桥联矩阵, [Sfij]和[Smij]分别是纤维和基体的瞬态柔度矩阵.假定纤维直到破坏保持线弹性, [Sfij]就由Hooke定律确定.基体一般是弹-塑性材料, [Smij]由Prandtl--Reuss理论确定.[Aij]和[Smij]的显式公式见附录A, 详见文献[4].
层合板中面的应变与曲率增量不仅与施加在层合板上的机械外载有关, 而且还与温度变化引起的等效热载有关.将式 (1) 代入平衡条件, 得到经典层合板理论的基本方程为[4,5]
式 (4) ∼ (5) 中, zk和zk-1分别为第k层板的下底面和上底面的z坐标, d Nxx, d Nyy, d Nxy和d Mxx, d Myy, d Mxy分别是层合板单位长度 (宽度) 上因机械外载引起的内力和内力矩增量 (图2) , {αjf}和{αjm}分别是纤维和基体的热膨胀系数矢量, {bif}是纤维的热应力集中因子, 由下式计算[5]
任意第k个单层板总体坐标下分担的均值化外载可由式 (1) 计算, 但需在等式右边代入均值化的应变增量
经坐标变换, 得到该单层板在局部坐标下分担的载荷增量为
进一步, 该单层板中纤维和基体所承担的应力增量由桥联理论确定为[2,3,4,5]
总应力则由以下公式更新得到 (l表示迭代步数)
迭代将一直进行下去, 直到层合板产生一个极限破坏而终止.若需计算热残余应力, 只要在式 (3) 中令所有与机械外载对应的内力合力为0即可.
注1桥联理论的核心是桥联矩阵, 其元素分为自变量与因变量, 其中, 因变量由单向复合材料柔度矩阵 (见式 (2) ) 的对称性确定, 自变量最初由半经验公式确定[2,5].后来发现, 当纤维和基体均在弹性范围内, 桥联矩阵自变量可由Mori--Tanaka模型[6]中的对应参数忽略高阶小量后得到[4,7], 但独立评估表明精度更高[8].当组份尤其基体材料进入塑性变形后, 桥联模型给出的桥联矩阵显式表达式 (见附录A) 是独一无二的.
注2由于各单层板本质上是由纯基体材料“粘接”成一个层合板整体, 因此, 两相邻单层板之间存在一个厚度很薄的纯基体界面层.界面层的性能取为纯基体性能, 界面层厚度取为单层板厚度的5%[9].假定层合板厚度及纤维含量不变, 引入界面层后, 表面单层板厚度和纤维含量分别从h0变为0.975h0及Vf0变为0.975Vf0, 中间单层板厚度和纤维含量则分别从h0变到0.95h0及Vf0变到0.95Vf0.引入界面层后, 在层合板求解如式 (4) , (5) , (7) 中涉及的层数为n=2N-1, 其中N为原始层合板中的单层数.
2 破坏判据
式 (8) 和式 (9) 为层合板受任意载荷作用时纤维和基体中的内应力计算式, 需要评判这些应力是否导致单层板及层合板的破坏, 也就是要建立基于组份材料的细观力学强度理论.
2.1 单层板破坏判据
一旦纤维或基体发生破坏, 就认为所在单层板达到了破坏.只需考察组份材料何时破坏即可.
2.1.1 纤维破坏判据
纤维直径细小, 如同梁结构, 主要承担轴向载荷作用, 采用广义的最大正应力破坏判据[2,3,4] (第一强度理论) 较合适, 即纤维中的应力一旦满足下述条件, 就认为产生了拉伸破坏
其中, σ1f, σ2f和σ3f为纤维的主应力 (σ1fσ2fσ3f) , σfu, t为纤维沿轴向的拉伸强度, 幂指数q用于表征多轴拉伸对纤维强度的负面影响, 一般取3.纤维受压缩作用时应考虑多轴压缩对材料强度的正面影响, 其破坏条件是
式中, σfu, c为纤维的轴向压缩强度.
2.1.2 基体破坏判据
虽然最大正应力破坏判据只含两个材料参数 (拉伸及压缩强度) , 可能是最简单的判据, 但用于基体却并不合适, 尽管以往曾大量采用[2,3,4,5].原因是基体为连续相, 其受力与破坏形式远比纤维复杂.将最大正应力破坏判据用于控制基体破坏, 首先面临如何定义基体强度参数的难题, 因为实验测定的基体拉伸与剪切强度不等, 而基体受拉与受纯剪的第一主应力计算方式相同, 皆等于外加应力.这表明, 采用第一强度理论控制基体破坏必然导致某些加载情况下的强度计算失真.必须要考虑基体材料受不同载荷作用的强度差异, Tsai--Wu判据中包含了材料沿不同方向的强度参数.于是, 一旦下述条件满足, 就认为基体达到了破坏
式中, F1~F6为系数;X, X, Y, Y, S分别表示基体材料的轴向 (与纤维方向一致) 拉伸、轴向压缩、横向 (与纤维方向垂直) 拉伸、横向压缩及面内剪切强度, 如何确定见后文.
为表征基体的破坏模式, 可根据基体破坏时的3个主应力之和, 定义基体究竟受等效拉伸还是受等效压缩作用[2,3]
2.2 层合板极限破坏判据
必须指出, 桥联理论的早期应用中, 将最后一层破坏定义为层合板的极限破坏[2,3,5]并不很合适.研究发现[9], 在组份材料的4种破坏模式 (纤维拉伸、纤维压缩、基体等效拉伸、基体等效压缩) 中, 只有基体的等效拉伸是非致命破坏, 其他3种皆为致命破坏.就是说, 一旦出现致命破坏, 无论该致命破坏发生在哪一层, 层合板都达到了极限破坏, 相应的外载定义为层合板的极限强度, 迭代计算终止.另一方面, 非致命破坏只可能引起层合板的刚度退化, 不会导致层合板完全丧失承载能力, 哪怕所有层都出现了非致命破坏.这就有可能出现另一种极端情况, 即层合板刚度不断衰减, 变形无限扩大.为杜绝此类事发生, 人为将某一数值作为临界应变, 强加于层合板.一旦任何一个应变的绝对值达到或超过该临界应变, 同样认为层合板达到了极限破坏.对一般树脂基复合材料, 将12%取为临界应变是合适的[9].因此, 层合板的极限破坏条件有4个, 列于表1.
必须注意, 致命破坏只对原始单层板有效, 对人工引入的界面层, 即便出现基体压缩破坏也须实施刚度衰减, 只有当临界应变条件满足时才视为层合板达到了极限破坏.还须注意, 12%的极限应变只适合于一般树脂基复合材料.对其他如金属基或橡胶基复合材料, 该极限应变可能需要取不同参数.
2.3 刚度衰减
如上所述, 一旦非致命破坏出现就须对所在层的刚度予以衰减.显然, 早期桥联理论应用中曾采用过的完全刚度衰减 (将破坏层的刚度完全放弃) 格式[2,3,5]不够合理, 必须采用部分刚度衰减, 否则, 最后一层破坏将自动对应极限破坏.
研究发现[9], 非致命破坏出现时只需将基体的弹性模量予以折减, 即破坏层中基体的弹性模量按如下公式定义
其中E0m是该层基体破坏发生前的弹性模量.这种刚度衰减的物理意义是:在基体应力-应变曲线最后 (最高) 点前后的切线斜率远远小于初始弹性段的斜率.
3 输入数据
实际应用最关心如何定义组份材料的输入数据.大量实验表明[10], 单向复合材料的横向拉伸强度远低于纯基体的拉伸强度.这表明, 基体的现场强度与其原始强度存在差异.如果将纯基体的原始拉伸强度作为输入数据代入前述公式, 计算的复合材料强度必然与实验不符.但问题是, 只有基体材料的原始强度才可通过实验确定, 基体的现场强度是无法测量的.究竟什么原因导致基体现场强度与其原始强度存在差异?
众所周知, 开有圆孔的平板受面内拉伸在孔边产生应力集中, 应力集中系数最大值为3[11].换言之, 孔边材料的现场强度只有原始强度的1/3.如果在孔内充填性能与平板不同的纤维材料, 同样会产生应力集中.这是导致基体材料现场强度异于原始强度的根本原因.
应力集中对材料弹性性能的影响可以忽略.因此, 纤维和基体的 (现场) 弹性性能与其原始性能完全相同.基体的塑性性能也可通过本体材料试样的单向拉伸和单向压缩直到破坏的应力-应变曲线定义.由弹性应力场分析得知[12,13], 纤维中的内应力均匀, 因而, 纤维强度不受应力集中影响, 可取自材料手册或供应商提供的数据, 但必须说明的是, 由于直径细小, 纤维拉伸尤其压缩强度一般不会直接由试验得到, 最有可能根据近似的混合率强度公式反演确定, 鉴于此, 纤维的强度一般需应用桥联理论由单向复合材料的轴向拉压强度反演调整, 以保障更好计算精度.对于相同的纤维材料例如T300碳纤维, 一经桥联理论反演调整后将保持不变.将纤维和基体初应力为0时的温度T0取为参考 (固化开始) 温度, 由此可见, 只有基体的现场强度与其原始强度不同.当添加纤维引起的基体应力集中系数确定之后, 基体的现场强度就等于其原始强度除以应力集中系数.
根据无限域基体夹单圆柱纤维受远场横向力作用的弹性应力场[13], 导出基体横向应力集中系数K为[14]
将纯基体的单向拉、压强度分别除以应力集中系数K, 定义为式 (10) 中的横向拉、压强度, 基体的轴向与面内剪切强度受应力集中影响不大, 取为原始值
其中, σmu, t, σmu, c, Sm分别是纯基体材料在单向拉伸、单向压缩和纯剪切下的测试强度.
必须注意, 基体塑性性能计算中也必须考虑横向应力集中系数的影响, 即von Mises等效应力及偏应力公式 (见附录A) 必须由以下公式替代
应力集中系数的作用相当于:桥联理论计算出的纤维和基体中应力为平均应力, 纤维内应力场均匀, 平均应力与真实应力一致, 而基体的横向应力须乘以应力集中系数K之后, 才是其真实应力, 这时基体的塑性和强度参数均取为原始试验值.
4 算例
为评判世界上现有复合材料强度理论的优劣, Hinton等人在英国两皇家协会支持下, 组织了业内称为“Failure Olympics”的评估[15], 分5个层面共125个考题.若计算与试验对比误差在±10%内, 得分A;误差在±10%与±50%之间得分B;误差在±50%以上得分C.结果表明, 在全部19个最具代表性的参评理论中, Zinoviev小组的综合精度最高[16].桥联理论虽诞生不久也受邀参加了评估并在参评的细观力学理论中精度最好, 而且是唯一能计算纤维和基体中热残余应力的参评理论[16], 但因破坏判据、刚度衰减等考虑欠佳, 总体精度在19种参评理论中排名第8.引入新的极限破坏判据与刚度衰减后, 计算精度大幅提高, 超过了Zinoviev的精度, 但基体现场强度依然通过反演确定且基体的破坏依然采用了最大正压力破坏判据控制[9].依据本文描述的理论, 基体的拉、压、剪切强度完全采用组织者预先提供的性能数据, 其他组份材料的性能参数则与参考文献[3]盲评时所用数据相同, 重新应用于“Failure Olympics”考题计算, 综合得分精度超过Zinoviev的近10%, 得分A甚至高过了15%, 见表2.
上述结果表明: (1) 桥联理论基于原始组份材料性能数据并将Tsai--Wu判据用于控制基体的破坏所得到精度最高; (2) 考虑基体非线性与不考虑相比, 精度提高10%以上; (3) 考虑热残余应力与不考虑热残余应力相比, 可以将24%考题的精度由得分B提高到得分A.在最简单情况下, 即纤维和基体皆按线弹性处理、所有组份材料性能参数都取自原始数据、不计热残余应力的影响, 采用本文方法的计算精度也与表现最好的宏观力学Zinoviev的计算精度相当.桥联理论的优越性由此可见一斑.
5 结束语
基于桥联理论, 只需知道纤维和基体的原始性能, 就可足够合理计算出复合材料受任意载荷作用下的强度.这在理论和应用上都具有重要价值.所有的桥联理论公式都是显式、封闭的, 设计人员使用非常方便.无论行业、部门还是大型企业, 一旦建立起组份材料性能数据库, 那么, 任意一个复合材料结构的设计和开发都将可能不再依赖于甚至无需任何实验.这不仅会节省大笔试验费用, 而且会大大缩短新产品问世周期.试设想, 若能因此而使新型战机提前面世, 其社会与经济价值将难以估量.本文同时也说明, 为准确评估复合材料结构的极限承载能力, 除了要知道基体材料的拉伸与压缩应力-应变曲线外, 还必须知道复合材料固化开始时的温度.换言之, 必须提供组份尤其基体材料的非线性性能和热残余应力有关的数据, 而后两项恰恰在业界被忽视了.自先进复合材料进入工业应用60余年来, 国内外已积累有大量复合材料性能数据, 遗憾的是, 很难在这些数据库中找到所用组份材料尤其基体的塑性性能与强度参数, 极少会提供有复合材料的固化温度与成型工艺过程信息.相对耗资巨大、时间漫长的大量复合材料性能试验, 附加的基体浇铸体拉伸、压缩及剪切性能测试几乎微不足道, 但对复合材料极限承载能力的分析计算却至关重要, 而固化温度与成型工艺过程仅仅只需顺便记录一下即可.这些都说明, 复合材料的破坏分析与强度预报依然还任重道远.
有两项工作值得今后特别关注.第一项针对层合板的分层萌生问题.文献[17]曾检测到某型飞机复合材料结构有101处损伤, 其中98处为分层损伤, 可见, 分层是层合板结构中极为常见的损伤形式.几乎所有的层合板都可能发生分层, 但实际应用中特别关心的问题无疑是:在既定工况下, 层合板分层萌生对应的外载为多大?由于层合板本质上由基体将各个单层粘接在一起, 因此, 分层必然因基体应力达到临界值而萌生.第1步, 计算基体中的应力包括应力集中可由桥联理论实现, 第2步, 需要建立分层萌生判据和临界值 (现场值) 测定方法.显然, 桥联理论是研究并有可能最终解决分层萌生的最有效工具之一[18].另一项有价值的工作是, 在本文介绍的理论基础上, 发展复合材料弹-塑性性能计算、破坏与强度判定的用户子程序, 再与多功能有限元软件平台如ABAQUS, ANASYS, NASTRAN等结合, 实现对复合材料结构的极限分析与设计.
附录A 瞬态桥联矩阵[Aij]和瞬态柔度矩阵[Smij]
材料强度 篇7
关键词：煤矸石,粉煤灰,复合注浆材料
1 概述
煤矸石经过长期堆放, 在一定的温度和压力下自燃, 形成自燃煤矸石, 它约占煤矸石总量的35%左右。自燃的煤矸石具有火山灰活性和水硬性能, 自燃煤矸石常温下单独与水的反应极慢, 仅有较弱的胶凝作用, 但在碱性环境下水化速度加快, 表现为较强的胶凝性能。因此, 以自燃煤矸石作为主要原料, 在碱性环境中, 可生成具有水硬性胶凝性能的化合物, 从而可制备出经济且益于生态环境的胶凝材料[1]。
2 试验
2.1 原材料。
煤矸石采自邯郸市峰峰矿区二矿自然煤矸石。选取自然级配≤31.5mm的自然煤矸石, 其化学组分为:Si O260.78%;Fe2O33.39%;Ca O 2.03%;Mg O 1.59%;Al2O326.74%;K2O 3.6%;Na2O 0.12%;SO30.21%;烧失量0.43%。选取邯郸热电厂湿排粉煤灰, 其矿物相组成为:玻璃体50.2%~79.0%;石英0.9%~18.5%;莫来石2.7%~34.1%;赤铁矿、磁铁矿0.4%~13.8%;残余碳0.3%~4.2%。其各自平均含量:玻璃体60.4%;石英8.1%;莫来石21.2%;赤铁矿、磁铁矿2.8%;残余碳1.3%。石灰选用生石灰水消解后所得到熟石灰, 主要成分是Ca (OH) 2。
2.2 试样制备与养护。
分别配置水泥浆、水泥粉煤灰浆 (水泥:粉煤灰=1:0.3) 、粉煤灰石灰浆 (水泥:粉煤灰:石灰=1:0.3:0.3) 三种浆液, 后与适量煤矸石制备10cm×10cm×10cm成型试块。初凝24h, 养护温度20±1℃, 相对湿度90%湿气养护。养护龄期分别为7d、14d、28d、90d。到规定龄期后将试样用于无侧限抗压试验、ESEM测试。
3 无侧限抗压试验与ES EM试验
3.1 无侧限抗压试验
表1为各组混合料各龄期无侧限抗压试验数据。在早期 (前28天) , 工况ABC混合料水化反应都比较缓慢。初期 (前14天) 处于物理激发过程, 强度为击实, 混合料水化反应缓慢, 胶结强度低, 强度相差不大。随着时间的延长, 混合料水化反应加速, 胶结强度上升, 强度出现明显增长。混合料中, 煤矸石本身具有一定的级配, 煤矸石颗粒形成骨架密实结构, 由于煤矸石本身强度高, 故粉煤灰骨架具有一定的强度。组成煤矸石的化学成分为多种氧化物, 因此在吸水条件下可表现出火山灰活性, 发生如下化学反应:
Ca O+H2O-Ca (OH) 2+热量
Ca (OH) 2+Si O2+H2O-Ca OSi O2H2O
Ca (OH) 2+Al2O3+H2O-Ca OAl2O3H2O
上述反应的产物如水化硅酸钙、水化铝酸钙均具有较高的强度, 但反应的进行有赖于Ca O的含量。粉煤灰的主要作用是提供火山灰反应所需要的活性Ca O和氧化铝, 在水泥和石灰作用下活性被激发, 促进火山灰反应的进行。同时, 粉煤灰处在这种碱性介质中, 其硅铝玻璃球体中的部分Si O、Al-O键在极性较强的OH-、Ca2+及水泥中的剩余石膏发生反应, 反应形成的生成水化硅酸钙、水化铝酸钙和钙矾石不断交织、连生聚合, 产生无序的网络结构, 而获得相对稳定的凝胶结构, 从而产生强度[2]。由表1及上述分析中可以得出, 在早期28d之前, 工况C水化反应比工况A、工况B慢, 强度较低, 随龄期的增长90d强度工况C强度接近工况A (水泥浆) 强度, 说明石灰 (Ca O) 在材料胶结过程中起到催化作用, 其参与并加速煤矸石与水泥水化产物产生二次反应。形成稳定的不溶于水的水化硅酸钙和水化铝酸钙凝胶。二次水化产物交叉、联生并相互充填, 使水化产物的孔隙率减少, 后期强度不断增加。
3.2 ESEM试验。
结合上述实验结论, 选取各组混合料第一配比试验材料, 做ESEM试验。由图1~图6可以看出, 试验分析得出结论与ESEM试验结果相互论证, 早期混合材料强度为物理激发过程, 水化反应较慢, 图2、图4、图6中材料出项胶结情况 (有少量针状、柱状结晶) 胶结现象不明显, 胶结强度不高。后期水化反应加速, 强度上升, 图3、图5、图7中胶结现象明显 (大量针状、柱状、放射状结晶) , 胶结强度上升。同时, 工况C胶结程度较工况B高, 接近工况A, 证实了石灰 (Ca O) 在混合料中起到了催化作用, 使混合料发生二次反应使其强度增大。
4 结论
4.1煤矸石在混合料中主要起骨架作用, 产生骨架结构密实强度, 同时与其它混合料产生一定的水化、水解反应, 产生少量的凝胶物质, 凝结、硬化后对混合料整体强度也有一定的贡献。
4.2水泥、粉煤灰和石灰在混合料中起胶结作用, 与煤矸石发生水化反应, 形成胶结强度, 使混合料强度提高, 达到桩体材料使用要求。
4.3开发一种新的煤矸石利用途径, 使煤矸石在桩体材料方面得到应用。
参考文献
[1]周梅, 吴英强, 张晓帆.自燃煤矸石复合活化的正交试验研究[J].硅酸盐通报.2009, 28 (6) :1312-1313.[1]周梅, 吴英强, 张晓帆.自燃煤矸石复合活化的正交试验研究[J].硅酸盐通报.2009, 28 (6) :1312-1313.
材料强度 篇8
高水速凝材料作为一种广泛应用于各种工程实践, 特别是矿山采空区充填、巷道支护、隧道塌方充填的新型材料, 其物理力学性质越来越受到人们的重视, 当其作为充填支护材料时, 对其强度特征的研究显得至关重要。同时, 当该材料用于采空区充填防止地表沉陷时, 由于服务时间长, 可能导致材料的长时流变问题, 因此研究高水材料结石体强度特征的时间效应是十分必要的。通过研究高水速凝材料强度特征的研究, 确切掌握强度特征与水灰比等参数之间的关系。
1 强度测试过程
1.1 试验方法及原理
单轴压缩是材料强度测试的基本方法, 该方法测试速度快, 数据准确, 变形特征明显。高水速凝材料的强度测试主要采用单轴压缩实验方法。材料在承受逐渐增大的单轴轴向荷载作用下, 其轴向变形随荷载逐渐升高而增大, 在与轴向垂直的横向上产生随之增大的横向变形。当轴向荷载增加到试件承受荷载极限时, 试件发生破坏。在此过程中, 通过数据采集, 得到轴向荷载、轴向变形和横向变形, 通过这三组数据计算处理后可以得到应力—应变关系曲线。从曲线上可以分析出, 曲线的直线段斜率即为弹性模量, 与之对应的横向应变与纵向应变之比为泊松比。材料加载破坏时的轴向荷载为材料的极限荷载, 破坏时的最大轴向应力值为材料的单轴抗压强度。抗压强度、弹性模量和泊松比是材料的主要力学参数。此外, 工程上常将50%的抗压强度值与对应的应变之比称为材料的割线模量。同时, 针对高水速凝材料的单轴压缩试验, 由于材料的高含水率, 在进行加载过程中, 材料会出现失水现象, 因此, 也将材料的抗压失水率作为测试过程中的主要参数。
高水速凝材料的单轴压缩实验是在充分考虑材料的特点与性质下进行的, 其测试原理与方法均按照岩石力学测试进行, 分析过程中, 也将岩石力学分析方法结合应用起来。实验中考虑测试结果的不均匀性, 每组测试取三个试件, 将三个试件的测试结果平均值作为该组试验数据。由于该材料的强度较低, 在实验加载过程中会有水珠流出, 因而在测试时, 应对设备进行一定的保护。
1.2 设备及加载方式
本次试验北方民族大学化工学院岩石与混凝土力学实验系统进行测试。该系统设备精良, 确保了实验的准确性与按时进行。
单轴压缩实验加载控制方式:首先安装试件至试验机上, 手动控制加载至40N~50N使试样与压头接触, 然后正式开始实验:开始以力控制100N/min的速度加载, 中间转成力控制200N/min的速度加载至峰值, 试件变形急剧增大, 为保证试验机安全, 在位移达到2.5mm~3mm时转换为位移控制, 直至时间破坏, 停止加载, 取消试验机保护。
1.3 试验过程
试验中依次按照5:1、6:1、7:1、的水灰比进行测试, 测试时严格按照步骤进行操作。首先将试件至于实验机上下压头中心, 调整球形座, 使试件均匀受力, 连接好应变片与位移计, 调整好应变仪后测读初值。然后按照加载方式进行加载, 并测度记录加载过程中的荷载及去对应的变形量。最后记录试件破坏方式、形态和特征。
从加载过程中可以看出, 刚开始加载时, 未能观察出明显变化, 随着加载的进行, 试件表面开始变得湿润, 出现水珠并逐渐汇集到底部流出, 表面未出现明显裂纹。直至加载后期, 荷载达到峰值, 试件破坏, 底部大量出水。部分试件表面出现明显裂纹, 端部破裂成散状或隆起, 直径明显增大;部分试件表面出现细微裂纹, 裂纹沿轴向逐渐向端部扩张;还有部分试件表面未观察到裂纹及明显的破坏现象。
2 数据成果整理
三种水灰比的结石体在不同养护时间的单轴抗压强度值如表1所示:
结合抗压强度和弹性模量分析时发现, 当养护时间在7天以前时, 抗压强度、弹性模量都比较大, 随着养护时间的增加, 强度参数都趋于稳定。抗压强度和弹性模量受水灰比影响较大, 而水灰比对泊松比的影响较小。
三种水灰比的结石体在不同养护时间的弹性模量值如表2所示。
三种水灰比的结石体在不同养护时间的泊松比值如表3所示。
3 结束语
结合抗压强度和弹性模量分析时发现, 当养护时间在7天以前时, 抗压强度、弹性模量都比较大, 随着养护时间的增加, 强度参数都趋于稳定。抗压强度和弹性模量受水灰比影响较大, 而水灰比对泊松比的影响较小。
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谈混凝土材料的强度检测技术 篇9
改革开放以来, 我国各行业的技术水平都在迅猛提高, 经济建设红红火火, 尤其工程建设项目的数量和质量都在突飞猛进。在工程建设中, 必不可少的是混凝土材料的运用。如今高层建筑的日新月异, 各种新型工程的层出不穷, 对混凝土材料的安全性、适用性和耐久性提出了更高的要求。在这一股新风潮中, 需要我们踏踏实实搞好混凝土结构的基本理论研究, 深入加强对于工程结构的检测、鉴定评估和加固改造。
西方发达国家对于工程结构的检测、鉴定评估和加固改造已步入成熟阶段, 在该领域的投资呈逐年增加趋势, 政府的重视程度也日益提高。通常, 一个国家工程建设分为三个阶段, 一是大规模新建阶段, 二是新建与加固改造并重阶段, 三是以加固改造为主的阶段。现阶段, 我国主要处于新建与加固改造同时进行的阶段。据我国建设部统计, 我国将近一半的建筑需要进行检测和进一步加固和改造。工程结构的检测是基础。目前, 我国检测技术已较为成熟: (1) 检测手段科技含量更高; (2) 检测内容趋于系统化; (3) 检测仪器集成化和智能化。
1 混凝土材料的强度检测技术
1.1 钻芯法
钻芯法检测混凝土强度, 是利用专业钻芯机从检测对象上钻取圆柱型混凝土芯样, 将芯样带回实验室进行抗压强度 (又称劈裂试验, 如图1) 实验等来确定其强度。该种方法属于局部破损的现场检测方法。在实验室内, 除了抗压强度实验, 还可利用物理和化学手段进一步分析芯样的组成、密度和吸水性等性质。这种方法直观、可靠, 在多个国家广为应用。我国于1988年为此制定了《钻心样法测定结构混凝土抗压强度技术规程》 (YBJ209-86) 和《钻芯法检测混凝土强度技术规程》 (CECSO3:8) 。
劈裂试验是测得岩石强度分级的一种规定试验方法, 可用于测定混凝土的抗拉强度。试验要求采用立方体或圆柱体芯样, 如图1, 采用的是圆柱体芯样, 在芯样的中心平面内, 加上均匀力场, 在力的作用下, 芯样竖向平面内产生近似均布的拉应力, 该拉应力可利用弹性理论计算出来, 最终得到混凝土材料的抗拉强度。
1.2 回弹法 (表面硬度法)
回弹法是一种利用回弹仪在混凝土表面作用来检测混凝土结构强度的检测方法, 由于其是在材料表面进行试验, 故又称为表面硬度法。混凝土的抗压强度与其表面硬度之间存在一定关系, 故利用回弹仪的弹击锤以一定大小的力作用在混凝土表面测出的回弹高度与混凝土的表面硬度是存在一定比例关系的, 以此推定混凝土的抗压强度。
回弹法对测区和测点要求较为严格, 主要是因为回弹仪具有极强的局部敏感性, 测区表面的平整度也对测量结果有较大影响。故要求测区面积小于0.04m2, 测点间距和边距大于20mm, 均匀取测点, 一个测点只测一次, 共测16次, 去除3个最大值和3个最小值, 余下10个测量值取平均值作为该测区的回弹值。据此利用已建公式进行抗压强度的比例推定。
1.3 超声回弹综合法
该方法是利用两种或两种以上的非破损检测手段对混凝土材料的抗压强度进行测定, 最终从多个不同角度来推定混凝土强度的一种方法。
它的基本原理是利用超声仪和回弹仪, 在检测对象的同一选定测区进行声时值和回弹值测量, 再根据已有测强公式进行强度推定。回弹值的测量原理如上文所述, 声时值的测量与计算需要利用下列公式:
其中, v为测区声速 (km/s) , li为第i个点的超声测距 (mm) , t0和ti分别为初时刻和第i个测点的声时读数。
2 三中检测方法技术优劣总结
2.1 钻芯法
钻芯法虽然破坏了局部结构, 但该方法直观、可靠, 且具有较高的精度, 并减少了混凝土龄期和碳化深度对测量结果的影响。以其测量的可靠性在建筑安全评定中具有较广的应用。芯样可做多种试验以测定不同物理参数, 如密度、吸水性和变形特性等。然而, 由于其对检测对象造成了局部损坏, 需要较高的修补成本, 且测试及修补所需时间较长。相比于回弹法, 费用较高, 时间较长。
2.2 回弹法
回弹法操作简单, 仪器操作简单便捷, 方法易于掌握。基于其较广的适用性, 仪器使用起来在检测现场具有较大的灵活性, 测区也较广。然而, 由于回弹法仅仅针对检测对象的表面进行测试, 测量深度只有30mm, 故不适用于表层与内部质量相差较大的混凝土材料, 此时, 应选用更为精确的钻芯法进行测量。同样, 对于龄期超过1000天的混凝土和碳化深度大的混凝土, 回弹法的测量误差较大, 不推荐使用。通常, 该方法在施工现场的混凝土质量监测和抽检中较为实用。
2.3 超声回弹综合法
该方法综合了超声法和回弹法的优点, 从两个不同角度对检测对象进行评价, 显然, 对于检测结果精度具有有利的影响。超声法的优点在于可以削弱所测混凝土的龄期和表面碳化影响, 以及混凝土内部微裂缝和混入杂质的影响, 进而提高测量结果的精度。然而, 该方法受耦合条件和钢筋的影响较大, 要求测量人员具备一定的测量经验, 选取合适的测区进行测量。
3 总结
本文主要介绍了混凝土材料强度检测的工程背景和检测技术。检测技术多种多样, 适用于不同的工程检测状况和需求。在我国日益发展的工程建设领域, 还需要对检测和加固技术进一步进行研究和应用, 以适应对其越来越高的要求。
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材料强度 篇10
在实际使用中,很多领域不仅要求材料具有优异的强度,而且对材料的冲击强度有特别要求。相对于缺口冲击强度,冲击强度(无缺口)更能表征材料在实际使用中的抗冲击性能。因此,在一些高要求的应用领域,对玻纤增强PA66的冲击强度提出了非常高的要求。比如高速铁路上扣件系统使用的玻纤增强PA66,为了确保扣件系统的安全性和长效性,国家铁科院对所选用的玻纤增强尼龙材料的冲击强度有较高指标(≥80 kJ/m2)。因此,研究配方中各组分对材料冲击强度的影响[5,6],并从加工工艺上改善玻纤的分散及组分界面间相互作用[7,8]是开发高冲击强度玻纤增强尼龙材料的两个主要途径。
本实验主要研究玻纤增强PA66配方体系中的增韧剂类型及用量、玻纤类型以及螺杆组合对材料冲击强度的影响,制备出具有稳定的高冲击强度的玻纤增强PA66产品。
1 实验部分
1.1 主要原料及设备
PA66:50BWFS(Solutia);Bondyram7103(Polyram);Fusabond-NMN493D,Fusabond-560D(Dupont);HS2-012B(合诚化学);ER13-2000-988A,ER13-2000-910(巨石玻纤);HP3540(PPG);双螺杆挤出机:TE-40型,CTE75 Coperion科亚;悬臂梁冲击试验机:Zwick/Roell HIT25P;显微镜:Olympus CX41RF。
1.2 试样制备
经过预干燥的树脂(PA66)、增韧剂、玻纤和抗氧剂等助剂等其他助剂按照一定比例混合均匀,使用双螺杆挤出机挤出造粒。双螺杆挤出机挤出温度设定为240～280 ℃,螺杆转速40 r/min(TE-40)或400 r/min(CTE75)。挤出产品在110 ℃干燥3 h后,在宁波海天塑机上制成符合ISO测试标准的测试样条。灰分预处理:取适量材料粒子放入马弗炉于700 ℃灼烧15 min,然后置于酒精中将玻纤分散,用滴管取混合液于玻片上,风干待测。
1.3 性能测试
IZOD冲击强度:按照ISO 180测定,测试条件:23 ℃。
2 结果与讨论
2.1 增韧剂种类和用量对玻纤增强PA66冲击强度的影响
从表1数据可见,向玻纤增强PA66加入增韧剂可以提高材料的冲击强度和缺口冲击强度。加入3份增韧剂时,材料具有最优的冲击强度,进一步提高材料中增韧剂用量,材料的缺口冲击强度会继续增加,但冲击强度却有所降低。不同增韧剂的增韧效果有所不同,其中增韧剂的化学结构最为关键,增韧剂的化学结构决定了增韧剂在材料中的分散效果和化学键合效果,最终影响增韧剂对玻纤增强PA66的增韧效果。从试验结果来看,Fusabond-NMN493D、Fusabond-560D和HS2-012B更能有效提高玻纤增强PA66的冲击强度。
2.2 玻纤类型对玻纤增强PA66冲击强度的影响
玻纤ER13-2000-988A和ER13-2000-910是巨石集团的无碱玻璃纤维无捻粗纱,两种玻纤表面处理的硅烷基浸润剂不同,HP3540是专用于PA的无碱短切玻纤,经过特殊的硅烷基浸润剂处理,玻纤直径10 μm。从表2数据可见,HP3540更有利于提高材料的冲击强度,其机理可归于三点:(1)HP3540的直径更小,强度更高;(2)HP3540长度更短(约为3.2 mm)且分布较窄,更有利于玻纤在树脂基体中的均匀分散;(3)特殊的偶联剂浸润处理有效提高了玻纤与树脂间的相互作用力。
2.3 螺杆组合对玻纤增强PA66冲击强度的影响
复合材料中玻纤的长径比约为60时,材料具有最优的综合力学性能。玻纤长度分布越集中,玻纤与树脂的界面作用越强,材料的机械力学性能越优异。而螺杆组合是影响玻纤分散和长度分布的决定性因素。从图1和图2可知,由原螺杆组合制备的玻纤增强PA66中,玻纤长度分布不均匀,导致材料的力学性能不佳,归结于玻纤受到剪切前,树脂熔体对玻纤的浸润程度很低,玻纤受到剪切时更多的是玻纤与玻纤之间的摩擦,导致剪切后长度分布不均匀。同时,强剪切区太靠近真空口,剪短的玻纤来不及在树脂基体内均匀分散。在新螺杆组合中,我们在玻纤口后第一个剪切区放置一个反向捏合块,更容易将玻纤打散,并提高熔体充满度,有利于玻纤的浸润;同时,将强剪切区前置,通过薄的捏合块使剪短的玻纤能够在树脂中分散均匀。从表3可知,采用新的螺杆组合制备的玻纤增强PA66具有更加优异的冲击强度和缺口冲击强度。
3 结 论
(1)增韧剂有助于提高玻纤增强PA66的冲击强度和缺口冲击强度,对材料的冲击强度来讲,增韧剂的最佳用量为3%;
(2)短切纤维HP3540增韧玻纤增强PA66的效果最佳;
(3)合适的螺杆组合能有效改善材料中玻纤的分散和长度分布,提高材料的冲击强度和缺口冲击强度。
摘要：探讨了增韧剂、玻纤种类和螺杆组合对玻纤增强PA66冲击性能的影响。研究结果表明,加入增韧剂能够有效提高玻纤增强PA66的冲击性能,当增韧剂用量为3%时,材料具有最优的冲击强度和缺口冲击强度。特殊偶联剂处理的玻纤和合适的螺杆组合有助于玻纤在树脂基体中获得均匀分散和较窄的长度分布,并提高组分间的界面作用,得到冲击性能优异的玻纤增强PA66材料。
关键词：增韧剂,玻纤,螺杆组合,冲击强度
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