张凌[1]2004年在《聚甲醛结晶行为及其增韧研究》文中指出聚甲醛是(POM)一种分子链中含有(CH2-O-)链节,没有侧链的高结晶性线性聚合物,综合性能优越的工程塑料,但缺口冲击强度较低,在某些方面不能满足工业化生产的需要。为此,本课题主要研究聚甲醛的成核改性,选择良好的聚甲醛成核剂,提高聚甲醛结晶速度和结晶度,减小结晶尺寸和成型加工过程中的收缩率,提高其抗冲击性,优化聚甲醛性能,使其能满足一些特殊要求。主要有以下几个方面:第一:利用偏光显微镜,DSC研究了成核剂对POM结晶行为的影响和几种成核剂体系的球晶形态,利用Avirami方程和LH方程分析了结晶过程中的影响因素,如分子量、压力、化学结构等,特别是温度和成核剂对结晶速度和结晶形态的影响。实验结果表明:获得了以氮化硼为代表的一系列优良的成核剂,能明显地减小POM球晶尺寸,提高结晶温度,缩短半结晶时间,加快结晶速率,降低折迭链表面自由能,提高POM的缺口冲击强度。第二:通过对POM结晶行为的讨论,初步探讨了成核剂对POM的成核机理,发现成核剂对POM既有物理吸附成核,又有化学吸附成核,这与成核剂的表面结构有关。第叁:讨论了纳米填充剂对POM力学性能的影响,适量的纳米填
汪晓东[2]1996年在《多相高分子材料高强超韧化机理与群子标度间相关性的研究》文中进行了进一步梳理本文首先建立了多相高分子体系的群子标度模型，并采用群子统计理论的方法，提出了与粒度分布相关的群子标度理论。试图揭示高分子材料高强超韧化过程中的力学性能与亚微形态间内在的、本质的规律。本研究从理论上预测了用弹性体增韧韧性高分子基体时，具有“海—岛”相形态结构的合金体系存在两类增韧机制：一类是随粒度分布均匀度提高，而合金的力学性能(缺口冲击强度和拉伸性能等)得到相应提高的体系；体系的力学性能与群子均匀度标度In(R_1·R_2)存在斜率为负值的线性关系。该体系遵循粒度分布活化能最高原则(简称最小标度原则)。另一类是随理想化粒度分布的提高，而合金的力学性能得到提高的体系；体系的力学性能与In(R_1·R_2)存在斜率为正值的线性关系。该体系遵循粒度分布活化能最低原则(简称最大标度原则)。同时还预测了上述两类增韧体系的群子标度InR_1和InR_2分别与增韧体系的断裂功、屈服功之间有线性关系。 本文在多相高分子增韧体系的群子标度理论指导下，设计了两种尼龙6增韧体系：第一种是采用由“芯—壳”型甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯共聚物(EXL2330)增韧尼龙6，并通过双酚A型环氧树脂(DGEBA)来原位反应增容的合金体系。通过对该体系的力学性能与亚微形态的研究发现，添加少量DGEBA后，通过DGEBA的环氧基刚与尼龙6端胺基的化学反应及DGEBA的羟基与EXL2330壳层PMMA的氢键作用，提高了EXL2330与尼龙6的界面粘结性和在基体中的分散性，使该合金获得超韧性能。第二种是采用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)增韧尼龙6，并采用乙烯-丙烯酸共聚物(Nucrel)和乙烯-醋酸乙烯酯-丙烯酸共聚物(Elvaloy)作为增容剂的合金体系。研究发现，通过添加带丙烯酸官能团的增容剂Nucrel和Elvaloy能够提高EVA与尼龙6基体的界面粘结性，从而提高了EVA在基体中的分散性，并减小了EVA粒子的直径；使EVA增韧的尼龙6合金的缺口冲击强度获得显着的提高。研究还发现，Nucrel的丙烯酸含量比Elvaloy高，增容效果更加显着，从而对合金韧性提高幅度更为显着。 对这两种体系实验数据的理论分析表明，尼龙6／EXL2330／DGEBA合金体系属于标度最大、粒度分布活化能最低的增韧体系；尼龙6／EVA／Nucrel或Elvaloy合金体系则属于标度值最小、粒度分布活化能最高的体系。但在这两种体系中，采用第一个体系的方法对尼龙6高性能化最有效，合金的缺口冲击强度最佳值可达到1000J／M以上。第二个体系的尼龙6合金，其缺口冲击强度仅达到400J／M。同时对合金力学性能与群子标度R_1和R_2和R_1·R_2相关性的分析表明，In(R_1·R_2)与断裂功、屈服功有
魏刚[3]2004年在《聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）的增韧增强改性及其结构与性能研究》文中认为当前,对现有高分子材料进行改性以获得综合性能优良的聚合物新材料是高分子材料科学研究的重要课题之一。作为结构材料的聚合物而言,强度和韧性是两项最重要的性能指标。PBT作为一种重要的热塑性工程塑料,广泛应用在汽车、电子、电器等行业。它具有高的结晶度和结晶速率、良好的耐化学药品性及优异的加工性能,已成为五大通用工程塑料中的一个重要成员。但纯PBT缺口冲击强度低的缺点,限制了其应用范围的进一步扩大。PBT通过与弹性体共混来改善冲击性能是目前广泛采用的方法。然而,单纯采用弹性体增韧PBT在获得高冲击韧性的同时,造成材料强度的大幅度下降。如何在增韧的基础上进一步提高材料的强度,成为高分子材料研究者努力追求的目标。本论文在传统的弹性体增韧PBT的基础上,采用弹性体(POE-g-MAH、E-MA-GMA)分别与CaCO3粒子、聚丙烯(PP)和聚碳酸酯(PC)并用以及ACR与聚碳酸酯(PC)并用对PBT进行增韧增强改性,较详细研究了共混物的力学性能与微观结构及其相互关系。提出了软壳-硬核粒子的“柔性应力释放”增韧机制,分析和探讨了软壳-硬核粒子的增韧增强作用。主要研究内容及结果如下:1. 两种官能化聚烯烃弹性体(POE-g-MAH、E-MA-GMA)对PBT具有显着的增韧作用。当弹性体用量达到15%时,共混物都发生脆韧转变,其缺口冲击强度分别从纯PBT的7.5 KJ/m2提高到50KJ/m2和53.9 KJ/m2。当弹性体用量进一步增加到20%时,共混物的缺口冲击强度分别提高到59.8KJ/m2和91 KJ/m2,但此时共混物的拉伸强度都有较大幅度的下降,从纯PBT的59.5Mpa下降到40Mpa以下。相比之下,PBT/E-MA-GMA共混物具有较高的强韧性能。DSC测试结果表明,两种弹性体具有与PBT不同的相容性,其中E-MA-GMA弹性体表
杨发展[4]2009年在《新型WC基纳米复合刀具材料及其切削性能研究》文中研究说明高速、高效切削加工技术是先进实用的制造技术,已成为切削加工的主流,而高性能刀具材料对实现高效加工具有重要的影响。众所周知,高效加工对刀具材料的要求比普通加工更加苛刻,要求刀具材料的性能更高、可靠性更好。虽然目前已有多种多样的高效加工刀具材料,但刀具材料不可能是万能的,各有其特点和应用范围。目前,刀具材料有PCBN、PCD、陶瓷、金属陶瓷、硬质合金刀具和涂层刀具等。但加工铸铁类工件材料还缺乏一类力学性能介于硬质合金刀具材料和陶瓷刀具材料之间的非TiC(N)基金属陶瓷刀具材料。因此,本文探讨研究开发新一类适于高效加工铸铁类工件材料的高性能新型WC基纳米复合刀具材料,以扩大刀具材料的品种。本文系统研究了纳米复合刀具材料的设计、组分配比、制备工艺及其优化、力学性能与显微组织结构之间的关系、刀具材料的断裂机制、刀具材料的摩擦磨损特性以及刀具的切削性能和磨损破损机理等。提出了基于界面增强的纳米复合刀具材料设计方法,并根据界面的损坏机制,建立了基于界面脱粘和断裂的强度模型,并对纳米复合刀具材料增强相含量与界面强度之间的关系进行了分析与研究。建立了纳米复合刀具材料的设计理论框架,利用界面脱粘极限体积含量模型及内应力作用下径向裂纹不贯穿条件的极限体积含量模型,确定增强相的最大极限体积含量。利用界面断裂条件下材料承受最大载荷,设计基体相与增强相的粒径配比。此外,利用界面增强条件,建立了纳米复合刀具材料致密化模型。确定了刀具材料的基体相为WC,增强相为ZrO_2,弥散相为Al_2O_3。基于热力学原理,分析并计算了WC基纳米复合刀具材料体系内各相间的化学热力相容性。同时,将工件材料的组成元素视为纳米复合刀具材料的一种相,分析了刀具材料各相与工件材料组成元素间的化学热力相容性,确定了合适的刀工匹配关系。研究了WC基纳米复合刀具材料的制备工艺,并对纳米添加相进行了分散试验研究,探讨了纳米粉末分散的影响因素。研究了分散介质温度对分散体系的影响,并系统分析了分散温度对纳米颗粒分散的稳定机制。结果表明,在分散介质温度100℃下分散可获得良好的分散效果。研究了WC基纳米复合刀具材料的致密化机理,通过对纳米复合刀具材料烧结温度和保温时间的优化设计,确定了WZ10A纳米复合刀具材料较为合适的烧结温度为1600℃、保温时间为30min、烧结压力为32MPa～35MPa,制备的WZ10A纳米复合刀具材料的密度为12.8g/cm~3,维氏硬度为19.8GPa,抗弯强度为996MPa,断裂韧性为9.2 MPa.m~(1/2),导热系数为38W/(m·K)。研究了WC基纳米复合刀具材料增韧补强机理。结果表明,纳米复合刀具材料的主要增强增韧机制为纳米晶粒的细化机制,裂纹扩展中的偏转、弯曲、分支、桥连以及增强相的相变增韧作用等。此外,纳米相的多尺度效应和弥散强化效应以及纳米晶粒的钉扎作用等促进了材料裂纹的微细化并提高了材料的抗弯强度和断裂韧性。研究了WC基纳米复合刀具材料的显微组织结构,利用透射电镜和扫描电镜对纳米复合刀具材料显微结构及界面结构特征进行了分析研究。结果表明,WC基纳米复合刀具材料界面所占比例较大,材料内部主要以晶间型组织结构为主,部分存在晶内型结构。研究了WC基纳米复合刀具材料裂纹扩展形式和断裂机制,结果表明,烧结制备工艺(特别是烧结温度)对刀具材料的断裂形式和断裂机制影响较为明显。在烧结温度低于1600℃时,WC基纳米复合刀具材料主要以沿晶断裂为主,当烧结温度高于1650℃时,WC基纳米复合刀具材料以穿晶断裂方式为主。基于分形理论,建立了沿晶断裂、穿晶断裂和沿晶/穿晶混合断裂叁种断裂形式下的分形模型,并依据能量耗散原理,对分形模型进行了分析与计算。结果表明,沿晶断裂的能量消耗最大,穿晶断裂的能量消耗最小,并依据该结论,结合纳米复合刀具材料的显微组织结构,验证了优化的制备工艺。研究了WC基纳米复合刀具材料WZ10A高效切削灰铸铁和球墨铸铁的切削性能,并对刀具切削加工中的切削力、切削温度与切削参数之间的关系进行了系统研究与分析。结果表明,在同等切削条件下,WZ10A纳米复合刀具产生的切削力、切削温度等均比YG8硬质合金刀具低,特别适于在200m/min～300m/min的切削速度范围内切削球墨铸铁,刀具寿命比YG8普通硬质合金提高60%～125%。通过对刀具磨损和破损区域微观形貌观察与分析,揭示了WC基纳米复合刀具材料的摩擦磨损特性和磨损机理以及刀具的破损机制。
参考文献：
[1]. 聚甲醛结晶行为及其增韧研究[D]. 张凌. 北京化工大学. 2004
[2]. 多相高分子材料高强超韧化机理与群子标度间相关性的研究[D]. 汪晓东. 北京化工大学. 1996
[3]. 聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）的增韧增强改性及其结构与性能研究[D]. 魏刚. 四川大学. 2004
[4]. 新型WC基纳米复合刀具材料及其切削性能研究[D]. 杨发展. 山东大学. 2009
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