基于粘弹性理论异种材料的共烧结致密化
共烧结法制备梯度致密化Al2O3中空纤维膜
空抽 滤 和表 面浸涂 的方 式 在 底 膜上 制 备 过 渡 层 ， 晾
干后 再将 自制 的铝 溶 胶 负 载 其 上 ， 过烧 结 得 到 梯 经
度致 密化 Ａ１ 中空 纤 维膜 ， Ｏ。 主要 考察 中 间过 渡 层
常规 的 中空纤 维膜 通 常 由单 层或 多层 陶 瓷材料
形 成不 对 称结构 ， 结构 具有 一个 大孔 支撑 层 ， 到 该 一 两 个 中 间过渡层 和 一 个 微 孔 或致 密表 面 ． 它们 分 别 起 到机 械 支撑 、 连接 或有 效分 离 的作用 ［ ． 离层 的 ５分 ］
６ ２ ２ ８ ； － ｉ ｃ ｅ ｕ ｌ ｅｕ ｔ ｅ ｕ ｃｌ ４ ５ ９ ９ Ｅ ｍａｌ ｈ ｍｘ ｚ＠ ｃ ｓ． ｄ ． ｒ ：
・
２ ・ ２
膜
科
学
与
技
术
第 ３ ２卷
０ ５ ｍＬ ； 粉 （ ．５ Ｉ 和 Ａ１Ｏ （ ５ ． 铝 ６ 上 ｍ） ３ １ ０～ ３ ０ ２ ０ ｎ ， ｍ） 浙江 弘 晟 材 料 科 技 股 份 有 限公 司 ； 丙 醇 铝 异
的 滤饼 与 浸涂 形成 的吸 附层 之 间的厚 度 差 ． 同时 ， 制得 的梯 度 致 密化 ＡｌＯ 所 ｚ ｓ中空 纤 维膜 纯
水通 量为 １ ～２９ ０Ｌ （ ７ ９ ／ ｍ０・ ｈ・ ． ａ ， ０ １ＭＰ ） 平均 孔径 为 ０ Ｏ ～０ ５ ｍ． ．４ ． ２
关键 词 ：共烧 结 ； 梯度 致 密 ；Ａｌ ；中空 纤维膜 ； 备 ２ Ｏ。 制 中 图分 类 号 ： ＴＱｏ ８ ８ ２． 文献 标识码 ： Ａ 文章编 号 ： ０ ７８ ２ （ ０ ２ ０ —０ １０ １ ０ —９ ４ ２ １ ） ４０ ２ — ５
粉末材料烧结过程中界面扩散致密化的解析理论
粉末材料烧结过程中界面扩散致密化的解析理论1)史平安2)（中国工程物理研究院总体工程研究所，绵阳 621900）摘要 本文在考虑了微结构粘着弹性接触效应和界面应力状态对界面扩散行为影响的基础上，建立了考虑弹性应力场与颗粒热压扩散耦合作用的半解析模型，分析了烧结压力、温度、原始粉料的粒度和界面应力场对材料致密化过程的影响。
结果表明，温度变化是通过改变界面区应力分布，进而影响粉末热压致密化进程。
而单纯提高外加的压力，对粉末热压烧结的致密化程度和材料性能的影响并不大。
关键词 粉末烧结，界面扩散，半解析模型引 言粉末颗粒的烧结过程是一个复杂的多因素影响下的物理、化学、物理冶金和物理化学过程。
从Frenkel 最先利用简化的颗粒球形模型研究晶体颗粒的粘性流动起，国内外学者先后开展了烧结过程的热力学、动力学、烧结机理等研究，在一些具体的烧结方式如液相烧结、热压烧结等取得了比较显著的成果[1]。
在研究粉末材料的HIP 过程中发现，粉末致密化冶金材料过程中，由于粉末颗粒原始界面往往残留于材料中，可能成为材料中裂纹萌生、甚至断裂的根源[2, 3]，因此，粉末颗粒的界面在其致密化过程中起着重要的作用。
而目前有关粉末致密化理论和微观机理分析中，并没有考虑到这一特殊性[4]。
Kuczynski 、Kingery 和Coble 等运用球一板模型建立的烧结颈长方程得到的收缩率只与时间有关，只是对粉末热压过程致密化过程的大致估计[5]。
实际上，致密度的变化是热压烧结材料制备中一个宏观指标，无法体现颗粒之间扩散结合的细节，更无法考虑应力场和扩散相耦合的过程。
在粉末热压烧结制备材料的过程中，界面条件及应力应变场动态变化对界面微结构的形成具有重要的影响。
有效控制复杂的界面力学条件，使界面两侧产生最佳的应力状态，以实现结合界面理想的物理化学冶金条件，并形成良好的结合界面，是材料制备及结构成型工艺的关键问题。
要准确预测参数及提高材料制备及成型工艺水平，就必须对变形与扩散过程中界面的微观力学行为进行深入的研究。
高耐候耐磨弹性聚氨酯固化剂（EPU固化剂）
⾼耐候耐磨弹性聚氨酯固化剂（EPU固化剂）狄志刚，付敏，朱晓丰，潘云飞，谭伟民(中海油常州涂料化⼯研究院，常州213016)摘要：制备了⼀种弹性聚氨酯固化剂(EPU固化剂)，讨论了多元醇⽤量、氟树脂的品种和⽤量、配漆物质的量之⽐等对涂层性能的影响，与传统HDI三聚体和市售弹性聚氨酯固化剂固化的涂层相⽐，在耐候性、耐磨性、⼒学性能、⽔解稳定性以及与复合材料底材附着⼒等⽅⾯具有明显优势。
对风电叶⽚⽤涂料的要求和EPU固化剂⽤于风电叶⽚保护涂料的可⾏性做了分析。
关键词：弹性聚氨酯固化剂;氟树脂;耐磨涂料;⾼耐候性;风电叶⽚0·引⾔⾃1937年德国OttoBayer博⼠⾸次以将异氰酸酯合成出具有实⽤价值的⼯业化聚氨酯⾼分⼦化合物以来，聚氨酯树脂以其优异的化学性能和物理机械性能得到了⼴泛的应⽤，⽬前其产量已经成为仅次于醇酸涂料和酚醛涂料之后的第三⼤涂料产品[1-2]。
其中，弹性聚氨酯涂料是⽐较特殊的⼀类，其原材料品种繁多，理化⼒学性能的可调节范围很⼤，最突出的特点是具有类似橡胶的⾼弹性、⾼强度、⾼耐磨、⾼抗裂和⾼抗冲性能。
随着⾼分⼦科学和合成技术的发展，对聚氨酯树脂的研究已达到了分⼦设计⽔平，可以根据需要进⾏结构设计，在保留聚氨酯树脂优异性能的同时，引⼊其他功能基团并赋予各种不同的性能，以满⾜不同的使⽤需要。
氟树脂因具有优异综合性能，尤其是含羟基、可溶性氟树脂的出现，给氟树脂带来了巨⼤的应⽤空间，⽤氟树脂对聚氨酯树脂进⾏化学改性，可以兼具两种树脂的优点，弥补相互的不⾜，从⽽达到提升产品品质，拓宽聚氨酯树脂使⽤范围的⽬的。
本⽂以耐候性脂肪族共聚酯和羟基氟树脂为主要原料，与异佛尔酮⼆异氰酸酯(IPDI)反应，合成了⼀种⾼耐候耐磨弹性聚氨酯固化剂(EPU固化剂)，可以与⾼耐候性丙烯酸、聚酯、有机硅等羟基组分配合，制备出性能优异的涂料产品。
1·试验部分1.1原材料脂肪族共聚酯：⾃制;氟树脂：RF-101，⾩新氟化学有限公司;三羟甲基丙烷(TMP)：⼯业品，瑞典;异佛尔酮⼆异氰酸酯(IPDI)：≥99.8%，⼯业品，德国拜⽿公司;阻聚剂：⾃制。
细观力学的研究内容Eshel等效夹杂理论自洽理论
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非均质介质等效性能的预测（刚度、热物理特性） 等效介质与非均质材料有相同的响应规律复合材料强度、断裂韧性等性能的预测 损伤演化过程结构与功能材料一体化、多场的耦合作用 陶瓷基复合材料、新型功能材料
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均匀应力边界条件
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均匀应变边界条件
def
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4. Hill’s principle
当边界为均匀应力时
当边界为均匀应变时
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对Hill引理的说明：
1、应力、应变不一定满足本构关系。当用于满足本构关系的情况，则有宏观功（能量）与微观功（能量）的体积平均相等。（Hill均匀化条件）
边界条件
nj为D边界的外法线单位向量
有体力的平衡方程
问题可看做无本征应变，代之以Ω内有分布体力
多数情况下，D为无限大，
边界条件
相容方程
第应力和平面应变问题中的直角坐标形式
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四、线弹性复合材料的均匀化
考虑区V的线弹性非均匀复合材料RVE，其边界S上作用均匀应力或均匀应变、材料各相之间保持连续、处于自然状态、等温状态。RVE的整体特征可认为是线弹性的。
由局部本构
Def均匀化本构
由局部本构
Def均匀化本构
1、有效刚度和有效柔度的定义
effective properties
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2.average fields and effective priperties
基于非局部应变梯度理论下分数阶粘弹性纳米梁、杆的振动
基于非局部应变梯度理论下分数阶粘弹性纳米梁、杆的振动基于非局部应变梯度理论下分数阶粘弹性纳米梁、杆的振动引言：纳米尺度材料的研究具有重大的理论和实际应用价值，在纳米材料的振动特性研究中，粘弹性是一个重要的影响因素。
在纳米梁和杆的振动中，非局部应变梯度理论以及分数阶粘弹性模型的应用，能够进一步揭示这些材料的特性和物理机制，对于纳米材料的设计和应用具有重大意义。
一、非局部应变梯度理论的基本原理非局部应变梯度理论是一种改进的弹性力学理论，考虑了材料在微观尺度上的非局部效应。
该理论引入了应变梯度张量，能够更准确地描述纳米尺度下的应变分布和变形行为，解释纳米材料的非线性和尺寸效应。
对于纳米材料的振动分析，非局部应变梯度理论能够更准确地预测固体材料的弯曲和振动模态。
二、分数阶粘弹性模型的基本原理分数阶粘弹性是一种介于弹性和黏弹性之间的粘弹性模型，它将黏弹性模型中的导数从整数阶扩展到分数阶。
分数阶导数能够反映材料的记忆效应和长时间依赖性，对纳米材料的振动响应具有较好的解释能力。
分数阶粘弹性模型能够更好地描述纳米材料的非线性、时域相关性和耗散特性。
三、分数阶粘弹性纳米梁的振动特性分数阶粘弹性纳米梁的振动特性受到材料的非局部效应和粘弹性的共同影响。
非局部应变梯度理论能够更准确地预测纳米梁的挠度和固有频率，分数阶粘弹性模型能够更好地描述振动过程中的能量耗散和振幅变化。
通过数值模拟和实验研究发现，在分数阶粘弹性纳米梁的振动中，非线性效应显著，振幅衰减较快，且振动模态发生变化。
四、分数阶粘弹性纳米杆的振动特性分数阶粘弹性纳米杆的振动特性同样受到材料的非局部效应和粘弹性的共同作用。
相比纳米梁，纳米杆的振动模态更加多样化，振幅衰减更快。
非局部应变梯度理论和分数阶粘弹性模型能够揭示纳米杆的弯曲振动、扭转振动等特性，进而为纳米材料的应用提供理论依据。
结论：基于非局部应变梯度理论下的分数阶粘弹性模型，能够更准确地描述纳米梁和杆的振动特性。
SolGel法低温共烧LiZn铁氧体的固相反应、致密化和性能
１９
点、用柠檬酸络合剂的不同活性纳米粉的致密化过程，及其低温烧结特性和电磁性能等。 并指出保持纳米粉料活性的工艺条件是实现ＬｉＺｎ铁氧体低温烧结的关键之所在。
２实验方法
以Ｆｅ（Ｎ０３）３·９Ｈ２０、Ｌｉ（Ｎ０３）、ｚｎ（Ｎ０３）２·６Ｈ２０、Ｍｎ（Ｎ０３）２为原材料，按比例称料后 制成水溶液，加适量柠檬酸水溶液或聚乙烯醇水溶液搅拌、加热制作溶胶和凝胶，经烘干 制各干胶（柠檬酸盐为先驱体）和热处理去除有机物等工序，制备了分子式为： Ｌｉｏ．５．Ｏ．ｓｘＺｎｘＭｎａＦｅ２舯．５ｘ－ａ０４（ｏ．１≤ｘ≤０．６）的ＬｉＺｎ铁氧体超细粉。为改善烧结特性，加入了 ０．２５ｗｔ％－０．５ｗｔ％的Ｂｉ２０３。对超细粉进行了Ｘ射线衍射分析。取部分料粉加入胶合剂（聚 乙烯醇水溶液）造粒、成型，压成园环和圆片状样品，然后烧结、测试。用排水法测量了 表观密度；用环称测量比磁化强度ｏ。（Ｈ＝７９６ｋＡ／ｍ），由ｏ。和密度算出饱和磁化强度Ｍ。； 由Ｍｓ温度曲线获得居里温度Ｔｏ；用Ｍ２２．１２型磁滞回线仪测量矫顽力Ｈｃ和剩磁比；在 ９．３ＧＨｚ下按ｍＣ标准方法测量铁磁共振线宽Ａ Ｈ。
关键词：ＬｉＺｎ铁氧体低温共烧溶胶凝胶法铁磁共振线宽
１前言
为满足集成电路一体化设计对片式化元器件的要求，研制用于表面贴装的片式微波铁 氧体器件的低温烧结微波铁氧体材料，已成为近年来国际上的热门课题。美国Ｎｏｒｔｈｒｏｐ Ｏｒｕｍｍａｎ公司于２０００年报导了叠层片式铁氧体移相器，产品采用八层叠片结构。该公司 早在１９９８就发布了的锂系和Ｍｇ系微波铁氧体低温共烧材料的共沉法制备专利【】】。
经过调整工艺参数、提高了粉料活性后的Ｌ０３材料在８３０℃便有较高的密度而且晶粒 很细（图４（ｅ）），收缩率１１＝１３。３％；８８０＂Ｃ达到最高烧结密度，如图４（０所示，但发生了晶粒 异常生长（．平均晶粒尺寸Ｄ平均≈ＩＩ １１ ｍ），收缩率１１＝１８．Ｉ％，可以看出其内部气孔率比９８０ ℃烧结的Ｌ５４样品（图４（ｃ））的低得多。 ３．３溶胶凝胶法ＬｉＺｎ铁氧体的烧结特性和性能
分数阶粘弹性本构参数识别
分数阶粘弹性本构参数识别实际工程中的许多材料具有粘弹性性质,其本构关系的描述以及相关参数的确定,是表征这种性质的关键所在,具有重要的实际应用背景和理论探讨价值。
与整数阶粘弹性本构模型相比,分数阶粘弹性模型可通过较少的参数准确描述材料的粘弹性行为,可在更大的频率范围内模拟粘弹性材料的阻尼行为。
本文主要以确定分数阶粘弹性模型参数为目的,从粘弹性场反问题求解的角度,完成了以下工作：1.对于二维分数阶粘弹性正问题,建立了时域均质场的半解析有限元求解模型及区域非均质场的差分有限元求解模型,并由此提出了相应本构参数反问题的数值求解模型。
通过基于蚁群优化的算法实现了本构参数单一、组合识别。
2.对于带有区间不确定性的二维静力分数阶粘弹性正问题,借助Taylor展开和区间分析技术建立了时域求解位移区间上下界的数值模型；对于带有区间不确定性的二维静力分数阶粘弹性反问题,建立了时域单一/组合识别本构参数上下界的两个模型,通过蚁群优化算法和Gauss-Newton算法实现了对参数的识别。
3.对于二维动力分数阶粘弹性正问题,建立了Laplace空间均质/区域非均质场的有限元模型,并提出了相应确定本构参数的数值反演模型。
通过Gauss-Newton技术实现了对本构参数的单一/组合识别。
此外,本文还以非线性瞬态对流-扩散问题及浅水波方程为背景,探讨了时域相关非线性问题的数值求解。
将时域分段自适应算法结合有限元法用于求解二维非线性瞬态对流-扩散问题和一维浅水波方程,在处理非线性项时没有迭代计算,也不需要任何假设。
所提算法与改进Euler法、Heun’s法、4阶经典Runge-Kutta法及Crank-Nicolson法的计算结果相比可在整个时域更好地保持稳定的计算精度。
论文工作,有望为分数阶粘弹性材料/结构的建模和时域相关非线性问题的进一步研究和应用提供有价值的参考。
Sol-Gel法低温共烧LiZn铁氧体研究
Ｓ ｌ ｅ 法低温 共烧 ＬＺ ｏ— ｌ Ｇ ｉｎ铁氧体研 究
韩志全 ，廖 杨 ，冯 涛
（ 西南应用磁学研究所 ，四川绵 阳 ６ １０ ） ２ ００
摘 要 ：用溶胶一 凝胶 （ｏ—ｅ ）法制备 了 Ｌｏ ５乙＿ ｎ Ｆ ２ 缸 Ⅱ ４０１ ０ ） ｓｌ １ ｇ ｉ ｏ Ｉ ｅ －０ （． ｌ ５ ｓ ． 铁氧体纳米粉。 比较 了分 ６
量 的 变化 。
关键词 ：ＬＺ ｉｎ铁氧体：溶胶一 凝胶法 ；烧结特性；铁磁共振线 宽
中图分类号 ： Ｔ ７ Ｍ２ ７ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ —８０２０ ）３０ １—４ ０ １３ ３ （０ ７０ —０ ６０
Ｓ ｕ ｙｏ ｗ ｅ ｐ ｒ ｔ ｒ ｉ ｔ ｒ ｄ Ｌｉ ｒ ｉｅ ｔ ｄ ｆ Ｌｏ Ｔ ｍ ｅ ａ ｕ ｅＳ ｎ ｅ ｅ Ｚｎ Ｆｅ ｒｔ ｓ Ｐｒ ｐ ｒ ｄ ｂ ｏ － ｌ ｅ ｈ ｄ ｅ ａ ｅ ｙ Ｓ ｌＧｅ ｔ ｏ Ｍ
． ．
ｓ ｅ ｔ ｆｔ ｏ ｋｎ ｓｏ ｏ ｄ ｒ ｐｅ ａｅ ｙ ｔｅ ｃ ｅａ ｎ ｇ ｎ ｆ ｉ ｉ ａｉ ｎ ｏｙ ｔ ｌ ｅ ａ ｏ ｏ Ｐ Ａ ， ｅ ｐ ｃ ａ ｏ ｉｄ ｆｐ ｗ ｅｓ ｒｐ ｄ ｂ ｈ ｌｔ ｇ ａ ｅ ｔ ｔ ｃ ｃｄ ａ ｄ ｐ ｌｅ ｙｅ ｌ ｈ ｌ（Ｖ ） ａ ｒ ｗ ｒ ｈ ｉ ｏ ｃｒ ｈ ｎ ｃ ｒ
ＨＡＮ ｈ — ｕ ｎ Ｌ ＡＯ ｎ ， Ｅ Ｚ ｉｑ ａ ， Ｉ Ｙａ ｇ Ｆ ＮＧ ａ Ｔｏ
Ｓ ｕｈ ｓＩｓｉ ｔ ｏ Ａ ｐｉｄ ｇ ｅｉ ， ａ ｙ ｎ ２ ０ ０ Ｃ ｉａ ｏ ｔｗｅｔｎ ｔｕｅ ｆ ｐ ｌ ｎ ｔ ｓＭｉｎ ａ ｇ６ １ ０ ， ｈｎ ｔ ｅ Ｍａ ｃ
．
别 以柠檬酸和聚 乙烯醇（ｖ ） Ｐ Ａ 为络合 剂时粉料 的 ｘ射 线衍射 （ Ｒ 谱。Ｘ Ｄ分析表 明，以柠檬酸为络合剂制 Ｘ Ｄ） Ｒ
三维编织复合材料理论研究进展
第24卷 第4期Vol 124 No 14材 料 科 学 与 工 程 学 报Journal of Materials Science &Engineering总第102期Aug.2006文章编号:167322812(2006)0420631206三维编织复合材料理论研究进展马文锁1,赵允岭1,冯 伟2(1.焦作大学机电工程系,河南焦作 454003;2.上海大学上海市应用数学和力学研究所,上海 200072) 【摘 要】 有关三维编织复合材料的理论分析研究归纳为:基于细观结构几何模型的物理性能研究和力学性能研究两部分。
纤维体积分数是物理性能研究的最主要参数,力学分析以复合材料的弹性性能为主。
合理的几何模型决定了力学性能分析与试验结果的一致性。
建立在代表性体积单元尺度的几何模型应用最为广泛,得到了力学性能的试验验证。
三维编织复合材料的力学性能的数值仿真主要以有限元方法为主,然而仅仅依赖于对其弹性性能的研究结果还远远不能满足三维编织复合材料作为关键结构部件的使用要求,建立完善的断裂准则是编织复合材料大量使用的理论依据。
特殊形状的一次性编织复合材料的力学性能研究有待进一步深入。
【关键词】 三维编织复合材料;几何模型;性能研究中图分类号:T B332 文献标识码:AProgressing in the R esearch on 3D B raided CompositesMA Wen 2suo ,FENG Wei(1.Dep artment of Mech anical and E lectric engineering ,Jiaozuo U niversity ,Jiaozuo 454003,China ;2.Sh angh ai I nstitute of Applied Mathem atics and Mech anics ,Sh angh ai U niversity ,Sh angh ai 200071,China)【Abstract 】 The research on 3D braided composites can be classified with the research of physical performances based on mes oscopicgeometrical m odel and mechanical properties.The fibre v olume fraction is the primary physical performance parameter ,while the mechanical research focuses on the composite elastic properties.The rational geometrical m odel determines the compatibility of the research on mechanical properties and the result of experiment.The geometrical m odel built in the scale of representative v olume unit is wildly applied and is justified by mechanical experiment.Though the finite element analysis is a primary method for the numerical simulation research ,the only elastic properties research on 3D braided composites is not enough when it is used in the key components ,building the perfect fracture criterion is theoretical basis for its widespread availability.The complex form component must be further studied on the mechanical properties of 3D braided composites.【K ey w ords 】 3D braided composites ;gem otric m odel ;research of properties收稿日期:2005209220;修订日期:2005211229基金项目:河南省教育厅自然科学研究项目(200511522003)作者简介:马文锁(1967-),男,山西阳城人,博士,副教授,主要从事复合材料几何结构和力学性能方面的研究。
黏弹-Perzyna黏塑性有限元法应力更新隐式算法
黏弹-Perzyna黏塑性有限元法应力更新隐式算法闫富有;崔昊;张晓婉;刘忠玉【摘要】黏弹一黏塑性耦合模型的黏弹性部分由弹簧、黏壶和Kelvin链串联而成,黏塑性部分为双曲线型Drucker-Prager屈服函数、各向同性硬化和Perzyna黏塑性流动模型.基于黏弹性蠕变柔度,通过定义与弹性问题相对应的与时间增量相关的黏弹性剪切模量和体积模量,导出增量递推形式的本构方程.为保证算法的收敛和稳定性,把Perzyna黏塑性流动方程转化为与弹塑性相似的一致性条件,建立黏塑性增量因子单侧逼近其收敛值的N-R迭代算法.最后,给出应力更新完全隐式算法和最终计算公式.分别采用黏弹性、黏弹-塑性和黏弹-黏塑性本构关系对一地基蠕变模型进行三维有限元分析和比较,结果表明,本文算法具有较高的计算效率和稳定性.【期刊名称】《计算力学学报》【年(卷),期】2018(035)005【总页数】8页(P611-618)【关键词】黏弹性;Perzyna黏塑性;应力更新算法;一致切线算子;有限元法【作者】闫富有;崔昊;张晓婉;刘忠玉【作者单位】郑州大学土木工程学院,郑州450001;郑州大学土木工程学院,郑州450001;郑州大学土木工程学院,郑州450001;郑州大学土木工程学院,郑州450001【正文语种】中文【中图分类】TU470;O3451 引言一些岩土或混凝土等材料，具有显著的流变性，可采用黏弹－黏塑性模型来描述其应力应变关系［1］。
黏弹性部分通常由基本黏弹性元件串联或并联的不同组合来描述，黏塑性部分可采用简单的Bingham模型或更具一般性的Perzyna等模型［1，2］来描述与应变率相关的塑性流动。
在计算过程中，允许应力点偏离屈服面，在应力更新过程中无需让应力点返回屈服面［2，3］。
对于应力点必须返回屈服面，即满足屈服函数等于0的条件，称之为黏弹－塑性模型［4］，以便区别于本文的黏弹－黏塑性模型。
无论是否屈服、加载或卸载，其变形特性均表现为与时间相关的高度非线性，且与应变历史相关。
高分子名人简介
研究合成橡胶
• 钱保功从1950年开始，着手开始合成橡胶的研究，1951年， 他带着丁苯橡胶实验室研究成果来到了长春，参与并组织了 中国科学院长春应用化学研究所合成橡胶的研究课题。当时， 我国天然橡胶资源十分缺乏，各类橡胶完全依靠进口，作为 高分子三大材料的合成橡胶，无论是科学研究还是工业生产， 在国内属于空白领域。钱保功带领高分子合成室的科技人员， 在国内率先开展一步法酒精制备丁二烯及乙苯脱氢制备苯乙 烯的研究，丁苯橡胶小试成功。随后，又在长春应用化学研 究所的中间工厂进行了扩试，奠定了国内合成橡胶研究的基 础。在第一个五年计划期间，苏联帮助我国在兰州兴建丁苯 橡胶厂，由酒精一步法试制丁二烯的催化剂全部由苏联进口， 并作为绝密技术对我国封锁。中苏关系恶化时，苏方不仅从 兰州撤走专家，收回图纸资料，而且连催化剂屑粒也未剩留。 在这关键时刻，长春应用化学研究所和工厂合作，自力更生， 攻克了催化剂这一难关，并将该厂依靠苏联专家生产的质量 较差的“硬丁苯”加以改进，用新的聚合体系制造出性能良 好的“软丁苯”。
开展新课题
• 钱保功学术思想活跃，注意抓住新的学科方向和具有发展前途的 研究课题予以拓展。50年代，国际上刚刚开始高分子辐射化学这一交 叉学科的研究，他在国内率先创议开展这方面的工作，他带队访问苏 联，订购钴源。在钴源建成之前，利用紫外线光源研究聚乙烯的光敏 交联取得成果并培养了队伍。1960年，在长春应用化学研究所建成了 我国第一个用于科学研究的大型钴源。钱保功组织领导科技人员开展 甲醛、乙醛、烯烃等单体的辐射聚合，聚四氟乙烯、苯乙烯的辐射接 枝，离子交换树脂等高分子的辐射效应，聚乙烯和含氟材料的辐射交 联等研究，并在长春主办了全国第一届辐射化学学术会议，从而确立 了我国高分子辐射化学科学研究在国际上的地位。1965年，钱保功经 过实地调查，倡议在吉林市装备加速器，筹建国内第一个辐射化学中 试基地，此后发展成为吉林市辐射化学研究所。1982年，钱保功等人 在高分子辐射交联的研究中，将高分子结构因素引入辐射交联反应机 制中，建立了溶胶分数和剂量之间的关系的理论通式，它可以概括比 Charlesby关系式更广的高分子辐射交联行为。 高分子辐射化学这一 分支学科的开拓，现已果实累累。辐射交联聚乙烯用于我国第一颗人 造卫星的电缆件，全氟塑料辐射交联1982年荣获国家二等发明奖。长 春应用化学研究所等单位在“六五”期间研究成功的辐射交联热收缩 套管，性能达到美国RayChem公司同类产品水平，已在“七五”期间 形成初具规模的产业。
粘弹性流体的微观结构特性与流动行为研究
粘弹性流体的微观结构特性与流动行为研究第一章：引言粘弹性流体是指具有粘性和弹性特性的流体。
这种流体在现实世界中处处可见，涉及到许多领域如化学工业、生物医学、环境科学等。
研究粘弹性流体的微观结构特性和流动行为，对于开发新的材料，研究生物体液的行为以及改进工业生产过程等具有重要意义。
本文将介绍粘弹性流体的微观结构特性、流动行为以及目前研究中的问题和挑战。
第二章：粘弹性流体的微观结构粘弹性流体的微观结构是决定其物理性质和流动行为的关键。
在微观尺度下，粘弹性流体是由高分子链所组成的，这些链之间会通过物理化学作用结合起来形成网络结构。
这种网络结构会决定粘弹性流体的高度可塑性和弹性行为。
其中，高分子的分子量、分子结构以及网络结构的均匀性和相互作用都会影响流体的物理性质。
粘弹性流体的物理性质与其的微观结构也有密切的关系。
当高分子链之间的相互作用力较小时，粘弹性流体表现出低弹性的特点，容易流动。
而当高分子链相互作用力较强时，会形成三维的网络结构，此时粘弹性流体表现出较强的弹性行为。
第三章：粘弹性流体的流动行为粘弹性流体的流动行为是研究粘弹性流体的一个关键问题。
粘弹性流体的流动行为不同于牛顿流体的行为，其流动性质与外部应力场的时间依赖特性紧密相关。
其缘由在于粘弹性流体的微观结构会对它的流动行为产生影响。
粘弹性流体在低剪切速率下呈现出黏弹性特性，而在高剪切速率下呈现出牛顿流体的行为。
当外部应力越来越大时，高分子链网络会断裂，从而使得粘弹性流体表现出牛顿液体的行为。
此时粘弹性流体的黏度与应力成正比。
粘弹性流体的流体行为具有时间依赖特性。
当外部应力作用于粘弹性流体上时，粘弹性流体会表现出瞬时反应，其粘性行为主要由高分子链所组成的网络结构控制。
当外部应力撤离时，粘弹性流体会慢慢恢复到原来的状态，此时高分子链的弹性特性会成为主要控制因素。
此种时间依赖的行为会影响粘弹性流体的流动稳定性，并增加其处理和控制的难度。
第四章：研究中的问题和挑战目前，研究人员仍然面临着粘弹性流体的许多难题和挑战。
一个新颖的使用限制烧结确定粘性泊松比致密的材料外文翻译
一个新颖的使用限制烧结确定粘性泊松比致密的材料阿拉汶Mohanram*，李相浩，加里·梅辛，戴维·格林介电研究中心，材料研究所，材料科学与工程系，美国宾夕法尼亚州立大学，大学科技园，PA16802，USA2004年11月17日在2005年2月1日收到;2005年2月1日2005年3月2日摘要本文介绍了一种新技术，常压约束烧结和粘性的比喻概念的基础上，确定粘性烧结材料泊松比。
该方法涉及测量自由烧结烧结率标本，标本由两个非烧结层的约束。
代表数据的低温共烧陶瓷（LTCC）材料的报告。
粘性的泊松比变化在93％，其中同意74％，从0.25密度约为0.45与模型预测。
该方法只适用于在致密的中间阶段，因为是粘性材料在此期间烧结。
2005年金属学报公司出版，由Elsevier公司保留所有权利关键词：粘性泊松比约束烧结;低温共烧陶瓷;烧结1。
介绍仍有新的活动在发展中描述和建模工具来预测烧结过程基于粘性类比[1],连续烧结方法[2]。
主要目标之一是产生实验本构参数,如粘度、粘滞泊松比值(t)支持发展烧结的本构模型。
测量也有价值的计算联合烧结结构应力和失真[3],如低温联合烧结陶瓷(低温共烧陶瓷)电子包裹,在发展中方法可以最小化他们。
很少有人了解如何将这些特性进化在烧结过程中以及它们如何变化与射击条件。
不同的模型提出了预测这些属性的演变与致密化,但这些不同意在他们的预测[1]。
作为反复研究人员指出,有一个明确的需要测量粘滞特性和了解他们的关系以使微观结构。
各种各样的技巧,包括烧结锻造[10],和变化趋势,如热膨胀循环加载[11、12],[13]不连续烧结锻造和弯曲蠕变[14],已经被用来测量轴向粘度。
粘性泊松比一个更富有挑战性的工作参数来衡量,因为这要求较高的预报精度收缩率、密度的测量。
最近,同时高分辨率的测量的缩水在两个轴向速度和横向的方向报道。
例如,左丁晓萍。
[15]测量t在致密氧化铝通过不连续的热锻。
弹性纳米粒子改性环氧树脂的研究
432中国科学 B 辑 化学 2004, 34 (5): 432~440弹性纳米粒子改性环氧树脂的研究*黄 帆① 刘轶群① 张晓红① 高建明① 宋志海① 谭邦会①魏根栓② 乔金①**(① 中国石油化工股份有限公司北京化工研究院, 北京100013; ② 北京大学化学与分子工程学院应用化学研究所,北京100871)摘要 提出了一种用弹性纳米粒子改性环氧树脂的新方法. 试验结果表明, 用平均粒径为90 nm 的羧基丁腈弹性纳米粒子和平均粒径为100 nm 的丁苯吡弹性纳米粒子改性热固性环氧树脂, 均比用传统的液体端羧基丁腈橡胶具有更好的增韧效果, 并且, 改性后环氧树脂的耐热温度和玻璃化温度不但不降低, 反而有所提高. 文中通过对弹性纳米粒子改性环氧树脂的微观结构和界面性能的研究, 发现反应性较强的丁苯吡弹性纳米粒子对环氧树脂的改性效果明显优于羧基丁腈弹性纳米粒子, 提出了在二相界面大量增加的氢键和化学反应是改性环氧树脂韧性和耐热温度提高的主要原因.关键词 弹性纳米粒子 环氧树脂 羧基丁腈橡胶 丁苯吡橡胶 界面2004-02-12收稿, 2004-07-22收修改稿* 国家重大基础研究专项经费(G1999064800)和“八六三”项目(2002AA302510)资助 ** 联系人, E-mail: jqiao@1 引言环氧树脂具有优异的综合性能, 使其在电子电器和航空航天等领域被广泛应用. 但环氧树脂的韧性很差, 影响了其在很多方面的应用. 为了提高环氧树脂的韧性, 人们已经开展了大量的科学研究工作. 最初是加入邻苯二甲酸酯和磷酸酯等增塑剂或聚丙二醇二缩水甘油醚、脂肪酸多缩水甘油醚等增柔剂, 但环氧树脂的耐热性、硬度、模量和电性能等同时大幅度降低; 20世纪60年代中期开始, 端羧基液体丁腈橡胶和端羟基液体丁腈橡胶等反应性液态橡胶被用来增韧环氧树脂; 此后, 聚硫橡胶、硅橡胶、核壳结构的橡胶粒子、聚砜、聚酯、聚酰亚胺、液晶聚合物等也相继被用于增韧环氧树脂的研究; 近年来, 纳米蒙脱土[1]、纳米SiO 2和纳米TiO 2[2]等无机纳米粒子也被发现对环氧树脂有明显的增韧作用. 到目前为止, 综合改性效果最好、应用范围最广的是液体端羧基丁腈橡胶(CTBN).关于CTBN 增韧环氧树脂, 前人已在结构与性能的关系和增韧机理等方面进行了广泛深入的研 究[3~7]. 根据目前的研究结果, CTBN 的粒径被认为在1000~2200 nm 时增韧效果最好, 粒径小于100 nm 时, CTBN 对环氧树脂几乎没有增韧效果[7]. 然而, CTBN第5期 黄帆等: 弹性纳米粒子改性环氧树脂的研究433增韧环氧树脂存在的主要问题正是橡胶粒径难以控制, 微观形态不稳定, 致使CTBN增韧环氧树脂的性能不稳定, 重复性很差. 为克服CTBN的不足, 本文作者发明了一类成本低于CTBN, 粒径固定不变的交联型弹性纳米粒子, 包括羧基丁腈弹性纳米粒子和丁苯吡弹性纳米粒子[8]. 由于它们的粒径小于100 nm, 当被用于增韧环氧树脂时, 不仅增韧环氧树脂可保持较高的透明性和稳定性, 而且, 可使其冲击强度提高的幅度明显高于CTBN(当进行冲击强度这样裂纹快速增长试验时, 通常CTBN很难使环氧树脂的性能有明显的提高[9]), 增韧环氧树脂的耐热温度也高于未增韧样品[10,11]. 本文将通过对这类弹性纳米粒子增韧环氧树脂结构与性能关系的研究, 探讨改性环氧树脂韧性和耐热温度提高的原因. 2 实验2.1 材料环氧树脂(E-44): 双酚A二缩水甘油醚型环氧树脂, 工业品, 无锡树脂厂生产.甲基四氢苯酐(MeTHPA): 工业品, 浙江嘉兴东方化工厂.液体端羧基丁腈橡胶(CTBN): 用丙烯酸封端的丙烯腈-丁二烯的共聚物, 其中丙烯腈含量为26%, 黏均分子量约为1600, 工业品, 兰化胶乳中心.羧基丁腈弹性纳米粒子: 北京化工研究院所属北京市北化研新技术公司, 牌号为纳普(或Narpow) VP501, 丙烯腈含量为26%.丁苯吡弹性纳米粒子: 北京化工研究院所属北京市北化研新技术公司, 牌号为纳普(或Narpow) VP701, 丁二烯含量70%, 苯乙烯含量15%, 乙烯基吡啶含量15%.三乙醇胺: 分子式为N(CH2CH2OH)3, 工业品, 佳木斯石油化工厂.辐射交联助剂: 三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA), 工业品, 北京东方化工厂.2.2 弹性纳米粒子的制备方法[8,11,12]及可能的结构本文使用的商品弹性纳米粒子“纳普VP-501和VP-701”是按下述专利[8]方法制备的: 在羧基丁腈乳液或丁苯吡乳液中, 按干胶重量的5%加入交联助剂TMPTA后, 进行辐照交联, 辐照剂量为2.5Mrad, 经喷雾干燥后得到羧基丁腈弹性纳米粒子和丁苯吡弹性纳米粒子, 其凝胶含量分别为96.1%和77.8 %(重量), 平均粒径为90和100 nm. 使用这样的制备方法, 交联助剂主要集中在橡胶粒子表面, 加之辐照时在水相产生大量的激发分子和离子, 使纳米粒子的表面比中心更容易交联, 因此, 弹性纳米粒子的微观结构应为特殊的“梯度交联结构”, 其特点是: 粒子最外层交联度最高, 分子运动最困难; 从外至里交联度逐渐降低, 中心部分交联度明显低于外部. 这样的特殊梯度交联结构既保持了橡胶的弹性, 又避免了橡胶粒子的凝并, 使之非常容易以纳米尺度分散在塑料基体中.2.3 弹性纳米粒子增韧母料的制备将100份环氧树脂(E-44)与20份VP501或VP701用三辊研磨机在室温下混合三遍, 制成增韧母料NT-1和NT-2.2.4 增韧环氧树脂固化物的制备称取一定量环氧树脂(E-44)、增韧母料NT-1或NT-2或CTBN、甲基四氢苯酐放到三口烧瓶中, 在90℃恒温水浴加热下, 搅拌混合30 min, 加入或不加入三乙醇胺, 搅拌并抽真空5 min, 然后把混合物浇注到已经预热到130℃的聚四氟乙烯模具中, 在130℃下预固化1 h, 冷却脱模, 在110℃下后固化16 h, 得增韧环氧树脂固化物.2.5 测试2.5.1 机械性能按国标进行测试冲击强度按GB 1843-96; 热变形温度按GB 1634-79; 弯曲强度/模量按GB 9341-88.2.5.2 玻璃化温度T g用DSC和DMTA二种方法测试 DSC法, 在美国PERKIN-ELMER生产的Pyris1仪器上测定; DMTA法, 用美国流变科学公司(Rheometyic Scientific Inc)生产的Ⅴ型动态热机械分析仪测试.434中国科学B辑化学第34卷2.5.3 微观形态观察微观形态用Hitachi H800透射电子显微镜和LTSM-6301场发射扫描电子显微镜等观察.2.5.4 吸光度的测定制成4 mm厚的样品, 用上海光谱仪器有限公司生产的SP-2000UV型紫外可见分光光度计测试, 测试采用的波长为546 nm.2.5.5 平台模量用美国流变科学公司(Rheometyic Scientific Inc)生产的Ⅴ型动态热机械分析仪测试环氧树脂的动态模量, 测试频率 1 Hz, 升温速度10℃/min. 取160~200℃的平均模量记为平台模量. 2.5.6 红外光谱羟基吸收峰用美国Nicolet公司生产的Magna-IR 型红外光谱仪及CONTINUµM型红外显微镜附件, 测试方式为透射方式, 扫描次数128. 双键相对含量也用美国Nicolet公司生产的Magna-IR型红外光谱仪测试, 碳碳双键吸收峰与腈基吸收峰的高度比值记为橡胶的双键相对含量.2.5.7环氧树脂固化行为的研究DSC, 美国TA公司Q100型仪器, 升温速率5℃/min.3 结果和讨论3.1 弹性纳米粒子增韧环氧树脂的性能羧基丁腈弹性纳米粒子(VP501)和CTBN增韧环氧树脂的性能比较如表1所示. 丁苯吡弹性纳米粒子(VP701)增韧环氧树脂的性能如表2所示.从表1数据可以看出, 在用量均为环氧预聚物的12%时, VP501弹性纳米粒子能使环氧树脂固化物的室温Izod冲击强度提高96%, 而CTBN仅能使之提高39%; 在−50℃, VP501弹性纳米粒子改性环氧树脂的冲击强度比CTBN改性环氧树脂的冲击强度高约40%. 此外, 用CTBN增韧时, 环氧树脂固化物的热变形温度(HDT)下降了5.6℃, 而用弹性纳米粒子增韧时, 环氧树脂固化物的HDT不仅没有下降, 反而增加了1.2℃. 这一特征具有非常重要的实用价值, 因为同时具备高韧性和高耐热性能可以加宽环氧树脂的应用范围. 另外, CTBN改性环氧树脂的吸光度很高, 样品是不透明的; 而由于粒径远远小于可见光波长, 弹性纳米粒子改性环氧树脂则保持有较高的透明度.从表2数据可以看出, 仅使用少量的三乙醇胺, 甚至不使用三乙醇胺, 丁苯吡弹性纳米粒子也可使环氧树脂的性能得到明显的提高. 并且, 丁苯吡弹性纳米粒子比羧基丁腈弹性纳米粒子对环氧树脂具有更好的增韧效果, 冲击强度可提高200%以上; 丁苯吡弹性纳米粒子还可使环氧树脂的耐热性有更大的提高, 环氧树脂的HDT提高了10℃, T g提高了16℃.弹性纳米粒子的不饱和度也明显低于CTBN, 使改性环氧树脂的耐老化性能明显提高, 用红外光谱法测定的羧基丁腈弹性纳米粒子的双键相对含量为0.108, 而CTBN高达0.332. 当使用不同用量的VP501弹性纳米粒子增韧环氧树脂时, 改性环氧树脂的冲击强度变化规律如表3所示.表1 VP501弹性纳米粒子和CTBN改性环氧树脂的性能比较a)Izod冲击强度(kJ/m2)/标准差样品23℃−50℃弯曲强度/MPa 弯曲模量/GPa 热变形温度/℃吸光度纯环氧11.4/1.5 －102 3.18 113.2 0.34 CTBN增韧15.9/1.4 13.2/1.1 86.6 2.66 107.6 2.50 弹性纳米粒子增韧22.3/2.6 18.4/0.6 81.4 2.76 114.4 1.46a) E-44 100份, MeTHPA75份, 橡胶 12份, 三乙醇胺 1.5份表2 VP501和VP701弹性纳米粒子改性环氧树脂的性能比较a)样品冲击强度(kJ/m2)/标准差弯曲强度/MPa 弯曲模量/GPa 热变形温度/℃玻璃化温度/℃纯环氧11.8/1.3 104 3.13 101.3 105.8 VP501增韧21.4/2.0 94.5 2.56 104.9 113.1A 33.3/2.6 85.0 2.60 111.1 119.1VP701增韧B 41.4/2.8 84.8 2.58 112.0 122.3a) E-44 100份, MeTHPA 75份, 橡胶 12份, 三乙醇胺 0.5份; A中加三乙醇胺, 而B不加 第5期 黄 帆等: 弹性纳米粒子改性环氧树脂的研究 435表3 VP501弹性纳米粒子用量对环氧树脂冲击强度的影响橡胶用量/phr0 4 8 12 16 20 Izod 冲击强度(23℃, kJ/m 2)/标准差 13.8/1.4 16.9/1.0 23.0/2.0 33.7/2.8 29.8/2.2 27.7/2.1 Izod 冲击强度(−30℃, kJ/m 2)/标准差11.8/0.914.2/1.315.2/1.516.0/1.421.0/1.622.8/1.6为什么弹性纳米粒子不仅可大幅度提高环氧树脂的冲击韧性, 还可提高其耐热温度? VP701为什么比VP501有更好的改性效果? 本文将对这二个问题进行探讨.3.2 改性环氧树脂的微观形态用CTBN 增韧环氧树脂时, 由于固化前CTBN 溶于环氧树脂, 在固化过程中CTBN 逐渐析出形成橡胶粒子, 因此, 其粒径受固化工艺和固化条件的影响很大, 难以稳定控制. 一般CTBN 粒径为500 nm 以上, 并且粒径分布很宽, 如图1(a)所示. 当采用弹性纳米粒子增韧环氧树脂时, 橡胶粒子的粒径不受固化工艺和条件影响, 保持100 nm 以下不变, 粒径分布很窄(如图1(b)所示), 而且弹性纳米粒子增韧环氧树脂有较好的透明性. 正是因为二类增韧剂改性环氧树脂的微观形态有明显差异, 导致其界面性质明显不同, 因而改性环氧树脂的性能也有很大差异.3.3 弹性纳米粒子改性环氧树脂具有高韧性的原因如上所述, 由于弹性纳米粒子粒径小, 在环氧树脂中可达到纳米级分散, 因而两相间界面很大. 例如, 与粒径为1000 nm 的CTBN 改性环氧树脂相比, 粒径为90 nm 的VP501弹性纳米粒子改性环氧树脂的相界面扩大了10倍. 一方面弹性纳米粒子界面上的羧基与环氧树脂中的环氧基形成了更多的化学键, 另一方面弹性纳米粒子界面上的－CN 基团能与环氧树脂中的－OH 基团形成更多的氢键. 大量增加的氢键和化学键提高了两相界面间的粘着性, 影响了二相界面上的分子运动, 进而影响了改性环氧树脂的界面性能和宏观性能, 使改性环氧树脂的冲击强度明显升高. 通过对不同橡胶用量的改性环氧树脂红外谱图(见图2(a))的分析, 发现随着VP501弹性纳米粒子加入量的增加, 环氧树脂的－OH 基团吸收峰变宽436中国科学 B 辑 化学第34卷且对称性变差[11], 表明有更多的氢键形成; 平台模量的变化规律也证明在二相界面处有更多的氢键和化学键形成[11](见图2(b)). 这些结果表明在弹性纳米粒子和环氧树脂共混体系中, 在界面面积明显增加的情况下, 界面氢键和化学键足以影响共混物的宏观性能.3.4 弹性纳米粒子增韧环氧树脂机理的分析传统橡胶增韧环氧树脂理论认为, 分散相橡胶粒径有一个最佳值范围, 橡胶粒径过小, 则对环氧树脂的增韧效果变差. McGarry 等认为, CTBN 粒径小于100 nm 时, 对环氧树脂没有任何增韧效果[8]. 而我们使用的弹性纳米粒子的粒径仅为90和100 nm, 增韧效果却明显好于大粒径的CTBN. 通过对弹性纳米粒子增韧环氧树脂冲击断口的扫描电子显微镜观察, 发现冲击断面是由大量“韧涡”形成的特殊微区组成, 每个独立的“韧涡”均呈完美的荷叶形状. 在每个荷叶中均有大量白色条纹从“荷叶根部”向外辐射, 并且在大“荷叶”中还有小“荷叶”存在(如图3和4所示). 这种特殊的荷叶形貌在其他增韧环氧树脂体系中从未被发现过, 它是弹性纳米粒子增韧环氧树脂最重要的断口形貌特征, 也是研究弹性纳米粒子增韧环氧树脂机理的重要实验证据.目前, 被广泛接受的橡胶增韧环氧树脂的机理主要有[13]: (1) 相邻橡胶粒子之间环氧树脂基体剪切带形成局部剪切屈服; (2) 环氧树脂基体形成孔洞或塑性缺陷, 且孔洞是由橡胶粒子的脱黏和空洞化所引起的; (3) 裂纹尖部的橡胶粒子产生桥接作用. 在第5期 黄帆等: 弹性纳米粒子改性环氧树脂的研究437这些增韧机理中, 橡胶粒径均为重要的材料参数. 根据新的橡胶粒子和塑性带相互作用理论[13], 小于纯环氧树脂塑性带的橡胶粒子能同尖端的塑性带发生相互作用, 产生空穴化并有助于剪切屈服的发生, 因此具有优异的增韧效果; Azimi等[14]的研究结果也表明, 较小的橡胶粒子使环氧树脂具有较高的稳定疲劳断口生长(FCP)阻抗. 综上所述, 由于我们使用的弹性纳米粒子粒径小, 当增韧环氧树脂受冲击时, 环氧树脂基体可产生较大的塑性流动和塑性形变带(如图3和4中的白色条纹所示), 因而弹性纳米粒子可大幅度提高环氧树脂的韧性.3.5 弹性纳米粒子增韧环氧树脂热变形温度提高的理论探讨对于非结晶聚合物, 玻璃化转变温度(T g)是决定其热变形温度的关键因素. 具有不同T g的两种聚合物共混物, 在相界面高T g的聚合物会限制低T g聚合物分子的链段运动, 从而使低T g聚合物的T g提高;而具有低T g的聚合物会使高T g聚合物的分子链段更容易运动, 从而降低高T g聚合物的玻璃化温度. 因而具有低T g的CTBN会使环氧树脂的T g降低. 但是, 弹性纳米粒子与CTBN不同, 它不但不降低环氧树脂的T g, 还使环氧树脂的T g有明显提高, 并且, 弹性纳米粒子的用量越大, 改性环氧树脂的T g越高(见图5). 根据两聚合物相容性的不同, 其共混物的玻璃化转变温度一般介于二聚合物玻璃化转变温度之间, 形成单一或内移的两个玻璃化转变温度[3]. 但当二聚合物间存在强相互作用时, 玻璃化温度的变化可不遵循此规律, 例如, Percec等[15]和Kwei等[16,17]均发现当两聚合物间相互作用较强时, 完全相容共混物体系的T g可以高于两聚合物中任一聚合物的玻璃化温度.438中国科学 B 辑 化学第34卷虽然弹性纳米粒子与环氧树脂共混体系仍是两相结构, 但弹性纳米粒子和环氧树脂之间的相界面明显大于普通的橡胶/塑料共混体系, 两相界面上的氢键和化学反应等强相互作用使更多环氧树脂分子的运动受到限制, 使增韧后环氧树脂的玻璃化转变温度不但不降低, 反而明显升高.3.6 丁苯吡弹性纳米粒子大幅度提高环氧树脂性能的理论探讨从以上分析不难看出, 大界面和界面上的化学反应是弹性纳米粒子改性环氧树脂具有高冲击韧性和高耐热温度的主要原因. 与VP-501相比, VP701弹性纳米粒子改性环氧树脂具有更高冲击韧性和更高耐热温度的试验结果进一步证实了这个观点. 丁苯吡弹性纳米粒子含有15wt%的乙烯基吡啶, 不仅可参与相界面化学反应的基团总数比VP-501多, 且乙烯基吡啶中的叔胺基团比VP501中的羧基具有更高的反应活性. 它不但可与环氧树脂中的羟基形成更强的氢键, 还可参与环氧树脂的固化反应, 根据文献报道[18], 叔胺基团参与环氧树脂固化反应的化学反应方程式见下式.环氧树脂固化时的DSC 曲线证实VP701弹性纳米粒子确实参与了环氧树脂的固化反应(如图6所示). 在仅使用甲基四氢苯酐, 无促进剂三乙醇胺时, 纯环氧树脂的固化反应所需的温度较高, 其反应放热峰的峰温高达255.9℃(曲线1); 同时使用促进剂三乙醇胺和甲基四氢苯酐时, 环氧树脂的固化反应出现二第5期 黄 帆等: 弹性纳米粒子改性环氧树脂的研究 439个放热峰, 其中高温放热峰的位置基本没有变化, 而低温放热峰的峰温仅为158.1℃(曲线2); 当同时使用丁苯吡弹性纳米粒子和甲基四氢苯酐, 而不使用三乙醇胺时, 环氧树脂固化反应的高温放热峰消失, 低温放热峰的峰温进一步降低至149.4℃(曲线3). 上述结果表明, 丁苯吡弹性纳米粒子不仅参与了环氧树脂的固化反应, 而且促进环氧树脂固化反应的能力优于三乙醇胺. 正是丁苯吡弹性纳米粒子这种特殊的参与环氧树脂固化反应的能力, 使丁苯吡弹性纳米粒子改性环氧树脂材料具有特殊的相界面结构, 因而改性环氧树脂的性能更加优异.4 结论(1) 由于弹性纳米粒子可在环氧树脂中达到纳米级分散, 与环氧树脂相之间存在很大的相界面, 且在二相界面有化学反应和强烈的相互作用, 使弹性纳米粒子改性环氧树脂具有极好的冲击韧性, 且可使环氧树脂相的T g 升高, 从而使改性环氧树脂的冲击韧性和耐热温度同时得到提高. 这一反常现象在微米级橡胶增韧塑料中未曾被发现过.(2) 与羧基丁腈弹性纳米粒子比较, 丁苯吡弹性纳米粒子含有更多的反应性官能团, 并可参与环氧树脂的固化反应, 因此, 使改性环氧树脂的韧性和耐热性提高更多.(3) 由于弹性纳米粒子粒径小, 当增韧环氧树脂受冲击时, 环氧树脂基体可产生较大的塑性流动和较多的塑性形变带, 因而可大幅度提高环氧树脂的冲击强度.参 考 文 献1 张楷亮, 王立新, 等. 有机蒙脱石增强环氧树脂纳米复合材料的研究. 塑料工业, 2001, 29(3): 27~282 惠雪梅, 张 炜, 王晓洁. 环氧树脂纳米复合材料研究进展. 合成树脂及塑料, 2003, 20(6): 62~653 吴培熙,张留城编著. 聚合物共混改性. 北京: 中国轻工业出版社, 1996. 311~3354 Yee A F, Pearson R A. 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为了贯彻执行中华人民共和国学位条例
前言前言为了贯彻执行《中华人民共和国学位条例》，保证研究生的培养质量，进一步推动我校学位与研究生教育事业的发展，使研究生培养工作不断完善、更加规范化、制度化，在国务院学位委员会和国家教育部颁布的《授予博士、硕士学位和培养研究生的学科、专业目录》的指导下，本着拓宽研究生培养口径，促进学科建设及其发展，提高研究生培养和学位授予质量，使学位与研究生教育更好地适应我国社会进步、经济发展的原则，学校组织各硕士学位授予点对研究生培养方案进行了重新制定与修订。
现将修订好的研究生培养方案汇编成册，做为制定硕士研究生个人学习计划的标准和依据，供各院（系、部、所）、教研室（研究室）、指导教师、研究生管理干部在培养研究生工作中使用。
内蒙古科技大学研究生部2007年6月１内蒙古科技大学硕士学位研究生培养方案２目录内蒙古科技大学硕士学位研究生培养方案 (1)一、培养目标 (1)二、研究方向 (1)三、学习年限和时间安排 (1)四、课程设置及学分分配 (2)五、培养方式 (2)六、考核方式 (3)七、教学实践 (3)八、学位论文 (3)学科门类：经济学 (5)学科专业: 区域经济学 (6)学科门类：法学 (10)学科专业: 思想政治教育 (11)学科门类：理学 (17)学科专业: 凝聚态物理 (18)学科专业: 遗传学 (22)学科门类：工学 (27)学科专业：工程力学 (28)学科专业：机械制造及其自动化 (32)学科专业：机械电子工程 (36)学科专业：机械设计及理论 (40)学科专业：材料物理与化学 (44)学科专业：材料学 (48)学科专业：材料加工工程 (52)学科专业：冶金物理化学 (56)学科专业：钢铁冶金 (60)学科专业：有色金属冶金 (64)学科专业：工程热物理 (68)学科专业：热能工程 (72)学科专业：控制理论与控制工程 (76)学科专业：计算机应用技术 (80)学科专业：结构工程 (84)学科专业：供热、供燃气、通风及空调工程 (88)学科专业：防灾减灾工程与防护工程 (92)学科专业：采矿工程 (96)学科专业：环境工程 (101)学科门类：管理学 (105)学科专业：企业管理 (106)附录 (110)中华人民共和国学位条例 (110)中华人民共和国学位条例暂行实施办法 (112)学科专业目录 (118)致谢 (128)内蒙古科技大学硕士学位研究生培养方案内蒙古科技大学硕士学位研究生培养方案为贯彻《中华人民共和国学位条例》，进一步规范我校硕士研究生培养管理工作，培养适应我国现代化建设和21世纪经济建设、科技进步和社会发展需要的大量高层次优秀人才，根据教育部《关于修订研究生培养方案的指导意见》，并依据国务院学位委员会1997年颁布的《授予博士、硕士学位和培养研究生的学科、专业目录》,对于各专业（二级学科）攻读硕士学位研究生（以下简称硕士研究生）培养方案作如下说明：一、培养目标1．较好地掌握马列主义、毛泽东思想和邓小平理论，坚持党的基本路线，热爱祖国、遵纪守法，品德良好，学风严谨，具有勇于追求真理和献身于科技教育及社会主义现代化建设事业的敬业精神，具有注重实践、勇于创新的开拓进取精神。
一种陶瓷基复合材料快速致密化基体
一、背景陶瓷基复合材料是一种具有优异性能的高新材料，其中陶瓷基复合材料快速致密化基体是指在制备陶瓷基复合材料过程中，通过快速致密化技术实现材料基体的致密化。
这种技术能够在较短的时间内获得高密度的陶瓷基复合材料基体，从而大大提高了制备效率和材料性能。
二、快速致密化技术1. 原理快速致密化技术是通过控制材料在烧结过程中的温度、时间和气氛等参数，以最快的速度实现材料基体的致密化。
通过快速升温和高温保温等控制方式，使得材料中的粒子能够更快速地凝聚在一起，形成致密的结构。
适当的气氛也能够促进材料的烧结和致密化过程。
2. 方法快速致密化技术主要包括自热合成法、微波烧结法、激光烧结法和等离子体烧结法等多种方法。
其中，自热合成法通过在材料中添加适当的反应物，在烧结过程中产生放热反应，以达到快速升温的目的；微波烧结法利用微波能量使材料内部迅速升温，从而实现快速致密化；激光烧结法则是利用激光束对材料进行局部加热，使其快速烧结。
三、应用1. 材料工业陶瓷基复合材料快速致密化基体在材料工业中具有广泛的应用前景。
通过快速致密化技术制备的陶瓷基复合材料基体，具有均匀致密的微观结构和优异的力学性能，可以用于制备高性能陶瓷刀具、高温耐磨材料、耐腐蚀材料等。
2. 医疗领域在医疗领域，陶瓷基复合材料快速致密化基体也有着重要的应用价值。
制备高强度、高稳定性的植入材料，如人工骨骼、牙科修复材料等。
3. 能源领域在能源领域，陶瓷基复合材料快速致密化基体也可以应用于制备高效能、高温耐蚀的燃料电池、核能材料等。
四、发展趋势随着科学技术的不断进步，陶瓷基复合材料快速致密化基体技术也将不断完善和拓展应用领域。
未来，随着材料工艺的进一步优化和新技术的应用，陶瓷基复合材料快速致密化基体将在各个领域展现出更广阔的发展前景。
五、结论陶瓷基复合材料快速致密化基体技术的出现和发展，为制备高性能陶瓷基复合材料打开了新的途径。
这种快速致密化技术不仅能够提高材料的制备效率，还能够改善材料的性能，拓展了陶瓷基复合材料的应用领域，具有重要的意义和价值。
湿法制备W-1％TiC纳米复合粉末的烧结致密化及其合金组织与力学性能
湿法制备W-1％TiC纳米复合粉末的烧结致密化及其合金组织与力学性能章曼;范景莲;李鹏飞;韩勇【摘要】用偏钨酸铵和纳米TiC粉末为原料,采用溶胶-喷雾干燥-氢还原法制备W-1％TiC复合粉末,并将粉末进行模压成形和氢气气氛高温烧结,得到微量TiC弥散强化细晶钨合金,研究W-1％TiC复合粉末的烧结致密化行为,以及不同烧结温度下所得合金的组织与室温力学性能.结果表明,采用溶胶-喷雾干燥-氢还原法制备的W-1％TiC复合粉末,其BET粒径约为50 nm,氧含量为0.24％,TiC颗粒均匀分散在W颗粒中.制备的纳米W-1％TiC复合粉末具有较高的烧结活性,粉末在l 920℃烧结后,相对密度达到99.5％,钨晶粒尺寸约为4μm,TiC颗粒尺寸非常细小(0.2～0.5 μm),合金抗拉强度达到426 MPa,比纯钨高约1倍.【期刊名称】《粉末冶金材料科学与工程》【年(卷),期】2017(022)005【总页数】6页(P668-673)【关键词】纳米W-TiC复合粉末;致密化行为;微观组织;力学性能【作者】章曼;范景莲;李鹏飞;韩勇【作者单位】中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TG146.4钨具有高熔点和高热导率、低热膨胀系数、高的抗中子辐照能力以及低溅射率，被国际热核试验堆计划(ITER)确定为核聚变堆中最理想的偏滤器及第一壁面对等离子体材料[1−3]。
然而目前商业纯钨由于晶粒粗大，存在韧脆转变温度(DBTT)高、再结晶温度低、脆性大等缺陷，不能满足未来热核聚变堆的使用要求[4]。
向钨中添加具有高熔点、与W具有相近热膨胀系数的TiC，可起到细化晶粒和弥散强化的作用[5]。
日本的KURISHITA等[6−8]采用高能球磨+热等静压+高温锻造工艺制备TiC含量(质量分数)为0.25%~0.8%的钨材料，钨晶粒显著细化，且有效提高钨的再结晶温度和高温抗疲劳性能以及抗中子辐照能力。
材料科学：材料科学与工程考考试(最新版)_1.doc
材料科学：材料科学与工程考考试（最新版） 考试时间：120分钟 考试总分：100分遵守考场纪律，维护知识尊严，杜绝违纪行为，确保考试结果公正。
1、单项选择题 下列哪个不是超硬材料的结构特点？（ ）A.强金属键 B.强共价键 C.强离子键 D.强氢键 本题答案： 2、填空题 智能材料由基体材料、（ ）、（ ）和信息处理器四部分构成。
本题答案： 3、填空题 提高机械加工生产率的工艺措施主要有（ ）、（ ）、减少准备与终结的时间。
本题答案： 4、单项选择题 诱导期特征（ ）A 、聚合速率为0 B 、聚合速率等速平稳 C 、聚合速率自动加速 D 、聚合速率大大降低 本题答案： 5、单项选择题 下列方法中不属于催化剂的制备方法的是（ ）A.共沉淀法姓名：________________ 班级：________________ 学号：________________--------------------密----------------------------------封 ----------------------------------------------线----------------------B.浸渍法C.置换法D.湿式混合本题答案：6、名词解释介稳平衡本题答案：7、问答题面排列密度的定义为：在平面上球体所占的面积分数。
（a）画出MgO（NaCl 型）晶体（111）、（110）和（100）晶面上的原子排布图；（b）计算这三个晶面的面排列密度。
本题答案：8、名词解释施密特因子本题答案：9、单项选择题热缺陷可以分为（）类。
A.1B.2C.3D.4本题答案：10、问答题为什么说金属基复合材料界面层成分、结构非常复杂？其界面结合方式有哪些？本题答案：11、填空题一切光纤的工作基础都是光的（）现象。
本题答案：12、多项选择题晶体的微观对称要素是（）。
A.对称面B.滑移面C.螺旋轴D.对称轴本题答案：13、填空题金属在固态下，随着温度的改变，由一种晶格类型转变为另一种晶格类型的现象称为（）。
超高料层均质低碳烧结关键技术及应用
超高料层均质低碳烧结关键技术及应用超高料层均质低碳烧结是一种关键技术，通过优化烧结工艺和配方，实现陶瓷材料在高温下的均质化和致密化，从而提高材料的性能，并广泛应用于各个领域。
在超高料层均质低碳烧结技术中，关键的一步是烧结工艺的优化。
烧结是将粉末材料经过高温加热，使其颗粒间发生结合，形成致密的块状材料的过程。
为了实现均质化和致密化，需要控制烧结温度、时间和气氛等参数。
同时，还可以通过添加适量的助烧剂或添加剂，调节材料的烧结活性，提高烧结效果。
在配方设计方面，超高料层均质低碳烧结技术要求使用具有高纯度和均一颗粒大小的原料。
在选择原料时，需要考虑其化学成分、热性能和烧结活性等因素。
通过合理设计原料的组成和比例，可以提高材料的致密度、硬度、抗磨损性能和耐高温性能等。
超高料层均质低碳烧结技术在陶瓷材料的制备中有广泛的应用。
首先，在制备高性能陶瓷材料方面，超高料层均质低碳烧结可以提高材料的力学性能、热性能和化学稳定性。
例如，通过超高料层均质低碳烧结技术制备的氧化铝陶瓷具有较高的硬度、抗磨损性能和耐高温性能，广泛应用于汽车发动机零部件、磨料和切割工具等领域。
在制备功能陶瓷材料方面，超高料层均质低碳烧结技术可以通过控制材料的组成和结构来实现特定的功能。
例如，通过添加适量的添加剂，可以制备出具有良好气敏性能的氧化锆陶瓷，用于传感器和催化剂等领域。
另外，超高料层均质低碳烧结技术还可以用于制备具有高电导率和低介电常数的氧化锆陶瓷，用于固态氧化物燃料电池和电子器件等领域。
超高料层均质低碳烧结技术还可以应用于陶瓷材料的再生利用。
由于陶瓷材料具有较高的硬度和耐磨损性能，常常用于制作耐火材料、研磨材料和结构材料等。
然而，由于陶瓷材料的高硬度和脆性，其加工和再利用存在一定的困难。
通过超高料层均质低碳烧结技术，可以将废弃的陶瓷材料进行再生利用，提高其性能和降低生产成本。
超高料层均质低碳烧结是一种关键技术，通过优化烧结工艺和配方，实现陶瓷材料的均质化和致密化，提高材料的性能，并广泛应用于各个领域。
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中国有 色金属学报
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２ １ 年 ６月 ０１
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文章编号： １０ －６ ９２ １）６１８ —７ ０４０ ０ （０ ０ —３ ９０ １
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基于粘弹性理论异种材料 的共烧结致密化
刘 攀 ，何 浩 ，点实验 室，长沙 ４ ０ ８ ） １０ ３
摘
要：基 于加压烧 结粘弹性流动理 论，引入烧结速率小 匹配造成 的界面席力 ，并考虑界面应力分布情况 ，建 立
两种 材料共烧 结致密化模型，描述共烧结 界面应力对共烧 结致密化 的影响。通过两种材料 自由烧结数据，进行材
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关键 词 ：共 烧 结 ； 致 密化 ；烧 结 理论 ； 密度 梯 度
中图分类号 ：Ｔ １１ Ｆ ２
文献标志码：Ａ
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料参数拟合；通过拟合得到 的材 料参数进行共烧 结致 密化模 型模拟 。结果表 明：共烧结会使得试 样中存在密度梯
度，并 日 。能力ｌ ．』 ｌ 大或者缩小 界面处密度差异 ，对共烧结后界面结合强度造成影响 。采用 不同孔隙率的铜粉共烧 结 进行 验证 ，实验测得共烧 结试样 密度 梯度 分布 以及 界面处密度差异变化和 模型预测结果一致。
ｗａ ｏ ｄ ｃｅ ｙ ｕ ｉ ｇ ｃ ｐ ｅ ｏ ｅ ｔ ｉ ｅ ｅ ｔｐ ｗｄ ｒ ｏ ｄ ｎ ｓ Ｔ ｅｄ ｎ ｉ ｒ ｄ ｅ ｔ ａ ｄ ｄ ｎ ｉ ｉｃ ｅ ａ ｃ ｔ ｓｃ ｎ ｕ ｔ ｄ ｂ ｓｎ ｏ ｐ ｒｐ ｗｄ ｒｗｉ ｄ ｆ ｒ ｎ ｏ ｅ ａ ｉ ｇ ． ｈ ｅ ｓｔ ｇ ａ ｉｎ ｓ ｎ ｅ ｓ ｙ ｄ ｓ ｒ ｐ ｎ ｙ ａ ｈ ｆ ｌ ｙ ｔ
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（ｔ ｅＫ ｙＬ ｂ ｒｔｒ ｏ Ｐ ｗ ｅ ｔｌ ｒｙ Ｃ ｎｒｌ ｏ ｔ Ｕｎｖｒｉ ， ｈ ｎ ｓａ １０ ３ Ｃ ｉａ Ｓａ ｅ ａ ｏａｏｙ ｆ ｏ ｄ ｒ ｔ Ｍｅａｕｇ ， ｅｔ ｕ ｉｅｓ ｙＣ ａｇｈ ０ ８ ， ｈｎ） ｌ ａＳ ｈ ｔ ４
粉末共注射 技术是在传统粉末注射成形基础上发
序 ，这 一 过程 中两种粉末颗粒 的聚集 体变成 晶粒 的聚 结体 ， 从而获得具有所需物理 、 力学性能材料 的组合 。 不 同粉末 由于其元素种类 以及含量 、 粉末形貌和粒度 ， 或者共注射过程 中的粉末装载量不 同，烧结收缩速率 存在很人筹异 ，囚此 ，会在共烧结界面处产生不匹配
ｔｅ ｄ ｎ ｉ ｒｄｅ ｔｉ Ｏ ｓ ｔｒｎ ａ ｌｓｉ ｃ ｕ ｅ ｙ ｉｔｒａ ｅｓ ｅ ｓ ｔｅｄ ｎ ｉ ｉ ｅｅ ｃ ｔＣ －ｉｔｒｎ ｔｒａｅ ｈ ｅ ｓｙ ｇ ａ ｉｎ Ｃ －ｉ ｅｉｇ ｓｍｐｅ ｓ ａ ｓ ｄｂ ｎ ｅｆｃ ｔ ｓ，ｈ ｅ ｓ ｄｆ ｒｎ ｅａ Ｏ ｓｎｅｉｇ ｉ ｅｆｃ ｔ ｎ ｎ ｒ ｙ ｔ ｆ ｎ