【摘 要】
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为了弄清有关因素对力学性能的影响规律和解释有关实验现象,为材料制备技术的改进提供参考,该文对飞灰空心微珠增强PVC基复合材料和铝基复合材料的弹性模量和强度进行了理论
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为了弄清有关因素对力学性能的影响规律和解释有关实验现象,为材料制备技术的改进提供参考,该文对飞灰空心微珠增强PVC基复合材料和铝基复合材料的弹性模量和强度进行了理论预测研究,并结合文献实验结果进行了对比分析.首先,基于三相球自洽模型和Mori-Tanaka平均场方法,推导了计算含多相球形空心夹杂复合材料有效体积模量和有效剪切模量的一般公式.在此基础上,计算了飞灰空心微珠增强PVC基复合材料的弹性模量随微珠含量、尺寸及成分的变化规律.结果表明:(1)弹性模量随微珠含量增加而增大.(2)同样含量下,微珠尺寸越小,弹性模量越高.(3)给定含量下,微珠中Al<,2>O<,3>/SiO<,2>之比越大,弹性模量越高.(4)与用其它方法相比,用该文方法得到的预测结果更接近实验规律.基于文献模型,该文还推导了飞灰空心微珠增强PVC基复合材料的强度估算公式,并计算了强度随微珠含量及尺寸的变化规律.结果表明:(1)强度随微珠含量增加而增大;(2)相同体积分数下,微珠尺寸越小,强度越高.对比实测强度随着微珠含量及尺寸的变化几乎没有什么规律可寻的事实,该文推测,这很可能是由于此类复合材料的制备技术还不过关,导致微珠与基体界面的结合强度偏低的缘故.此外,该文还用文献方法分别估算了飞灰空心微珠增强铝基复合材料的强度和弹性模量随微珠含量的变化规律.结果表明:强度和模量都是随微珠含量增加而增大.对比实测模量随着微珠含量增加不仅不增大、甚至有所降低的事实,该文推测,这很可能是由于飞灰空心微珠增强铝基复合材料的制备技术还不过关,造成空心微珠含量越大、越容易发生微珠团聚或偏析的缘故.基于以上结果和分析,该文建议在后续研究中,对于飞灰空心微珠增强的PVC基复合材料,应设法改善微珠与基体的界面结合强度;对铝基复合材料,应设法使微珠在基体中均匀分布.
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