高性能碳纤维增强复合材料
第1章绪论
1.1 课题概述
复合材料是指用经过选择的、含一定数量比的两种或两种以上的组分，通过人工复合、组成多相、三维结合且各相之间有明显界面的、具有特殊性能的材料，由基体、增强体及它们之间的界面组成。复合材料不仅具备各组分材料的性能，更具备各组分因协同效应而产生的优越综合性能。其分类方法有多种，其中，按照基体材料的性质通常分为金属基复合材料、树脂基复合材料、陶瓷基复合材料。复合材料按照增强体的几何形态分为四类，即纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料、薄片增强复合材料和叠层复合材料。复合材料中常用的纤维状增强体有玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维、硼纤维和金属纤维等。
碳纤维增强树脂基复合材料以树脂为基体，以碳纤维及其织物为增强体，可做结构材料，也可作功能材料。高性能树脂基复合材料是其中最新和最重要的一类，其树脂基体有环氧树脂、双马来酰亚胺和酚醛树脂等，因其高强度、高模量和低密度等特点，常作为结构材料，其拉伸强度一般在3500MPa以上，是普通钢拉伸强度的7~9倍；其密度约为铝合金的60%，模量为230~430GPa，明显高于普通钢材，因此，其比强度就超过2000MPa/(g/cm3)，远高于普通钢材的59MPa/(g/cm3)，比模量也远高于普通钢材。相对金属材料，碳纤维增强树脂基复合材料更易实现大型构件的成型，减少构件之间铆钉等连接环节，并具有良好的尺寸稳定性[1-3]。
随着航空航天和现代武器的不断发展，对所用材料提出了更高的要求。例如在设计导弹、人造卫星、飞机的承载构件时，越来越需要高比强度和高比模量的材料，于是轻质、高强的先进树脂基复合材料在高科技领域和国防建设中占有越来越重要的位置[4-5]。
高性能碳纤维增强复合材料不仅能够有效地提高结构的刚度，还能有效地降低航天器自身的重量[6-9]，进而减少燃料成本，提高飞机的携带能力，增强飞机的可靠性和经济性。航天器的发射成本是非常昂贵的，每公斤高达数十万美元，因此有效地降低航天
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器自身重量成为了降低航天器有效载荷成本的关键所在。此外，碳纤维增强树脂基复合材料可以根据不同的需要满足飞行器的吸波隐身、消音等功能，集结构性和功能性于一体。
航空航天领域，对材料的要求极其严格，复合材料并不能完全取代其他材料。从20世纪70年代起，美国开始把复合材料应用于飞机制造，从最初的整流罩、扰流板到方向舵等受力较小的构件，到80年代，发展到平尾等受力较大的构件。
从昂贵的B-2战略轰炸机到小型无人战斗机X- 45A(UCA V)，CFRP被广泛的用来制作飞机壳体、机架、机翼、横梁、阻流板、尾翼舵、螺旋桨、起落架、发动机舱门等部件。波音公司的梦想客机B787复合材料用量达到50%，欧洲空中客车也一直致力于复合材料研究，先进的大型客机A380其复合材料使用量达25%。复合材料越来越受到各个发达国家的重视，复合材料的使用比例已成为衡量飞行器先进性的指标之一，也象征了一个国家航空航天工业的发展水平。
随着人们对碳纤维增强树脂基复合材料的认识和研究的加深，其也受到交通车辆、体育文化用品、土木建筑、风力发电机叶片等行业的关注。CFRP在国外交通车辆方面的应用目前主要是高端的跑车及部分比赛、试验车辆。应用比例最多的当数高科技堆成的F1赛车，CFRP约占60%。单壳体和其它部件如悬挂、底盘、各种翼板及刹车盘主要由CFRP制成，保证了F1赛车能够以超过300Km/h的速度行驶。大众、宝马等知名汽车生产商已经推出各自的碳纤维复合材料概念车。
碳纤维增强树脂基复合材料在众多领域得到广泛应用的同时，其研究也相应的受到科研人员的高度重视。目前，T300等通用级碳纤维复合材料已有较多的研究与应用，而对高性能T800碳纤维的研究主要集中在纤维表面状态分析和复合材料成型工艺的两方面。
本课题以T800为研究对象，采用微滴脱粘的方法测试其与TDE85环氧树脂的复合材料界面剪切强度，并与进口的T300碳纤维和国产的CCF300进行对比分析，以此表征T800复合材料的界面性能，并分析影响其界面性能的因素，为材料结构设计和工艺优化提供理论依据。
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1.2 碳纤维国内外发展概况
碳纤维是指碳含量占90%以上的纤维状碳材料，在惰性气体氛围中，由各种有机纤维高温炭化制得[10]。有机化合物在惰性气体中加热到1000~1500℃时，其中的非碳原子将被逐步驱除，碳含量逐渐增加，同时发生系列的脱氢、环化、交联和缩聚等化学作用，最终形成碳纤维[11]。
1959年，日本的进藤昭男第一次以聚丙烯腈原丝为原料制备得到碳纤维。1962年，日本东丽(Toray)公司开始用于碳纤维生产的专用优质原丝的研制，1967年成功获得T300碳纤维。与此同时，英国皇家航空研究所Watt等，对碳纤维生产进行技术改造，即在纤维热处理过程中施加张力进行牵伸；英国考陶尔公司(Courtaulds)随后利用该技术生产高强度、高模碳纤维。
1969年日本东丽公司成功研制特殊单体共聚聚丙烯腈原丝，结合美国UCC 碳化技术，生产出高强度、高模量碳纤维，并于1971年在滋贺(Shiga)建成产能12t/a生产线。此后，美国、法国和德国相继引进或开发聚丙烯腈原丝及碳纤维生产。1980 年后，众多碳纤维厂家在原料供应、纤维生产及产品供销方面进行广泛合作与竞争，促进了碳纤维产业的长足发展；与此同时，CF生产工艺不断改善和产品性能迅速提高，T400-T1000系列商品相继研发成功；目前，实验室己能制备9.03GPa的碳纤维，但距其理论强度的180GPa仍有很大差距。
目前，世界上聚丙烯腈基碳纤维的生产分化为以欧洲、美国为代表的大丝束碳纤维和以日本为代表的小丝束碳纤维。大丝束碳纤维的产品成本低，适合于民用工业及产品开发；小丝束碳纤维的产品追求高性能化，代表世界碳纤维发展的先进水平，主要用于国防军事工业。世界PAN基碳纤维的主要生产厂商有：美国Hexcel(赫克塞尔)、Amoco(阿莫科)和Zoltek(卓尔泰克)，日本Toray(东丽)、Toho(东邦)、Mitsubishi Rayon(三菱人造丝)等公司。
2002 年世界聚丙烯腈基碳纤维的生产能力约为3.1 万吨，大丝束碳纤维约占26%，小丝束碳纤维约占74%。其中，Fortafil(福塔菲尔)、Zoltek、Sgl(爱斯奇爱尔)和Aldlia(阿尔迪拉)等 4 家公司垄断了世界聚丙烯腈基大丝束碳纤维的生产；而日本Toray、Toho
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及Mitsubishi Rayon 3家公司依靠多年积累的纺丝理论和工艺技术，发挥了原丝生产和性能的优势，生产出了大量的高性能碳纤维，基本上垄断了世界PAN 基小丝束碳纤维的生产，其中Toray 公司更是世界上高性能碳纤维研发的领头羊。
我国碳纤维的研制起步并不晚，也取得了一些进展和成果，但总体发展较为缓慢，国内碳纤维生产能力仅占世界高性能碳纤维总产量的0.4%左右。1960年意识到碳纤维的重要性，由长春应用化学所李仍元研究员等率先进行碳纤维的研究；1975 年11月，中央军委和国防科工委主持召开全国碳纤维“7511”会议，组织各方力量对碳纤维进行攻关；70 年代后期随着航空航天和现代武器的不断发展，对所用材料提出了更高的要求。例如在设计导弹、人造卫星、飞机的承载构件时，越来越需要高比强度和高比模量的材料，于是轻质、高强的先进树脂基复合材料在高科技领域和国防建设中占有越来越重要的位置[4-5]。1975 年在中科院山西煤化所建成我国第一条碳纤维中试线(2t/a)；1980 年开展高强型碳纤维研究，利用联合国和中国政府配套资金，北京化工大学开始碳纤维及原丝基地建设；1998年在山东泰安建成年产40t/a的碳纤维生产线。经过多年的发展，我国T300 通用级碳纤维产业化已取得突破性进展，百吨级和千吨级碳纤维已投入生产；T700级正在进行中试放大，T800级正在实验室研制。目前国内有一到两家单位产品品质已超过T300级的性能指标，达到T400级水平，且可小批量生产[12-13]。
1.3碳纤维表面化学组成
X射线光电子能谱(XPS)法是目前国际上强有效的一种表面分析技术。可以用于分析纤维表面的元素组成和化学状态，进行全扫描可检测到除氢以外所有纤维表面的元素，窄扫描可以确定存在于纤维表面的元素浓度以及元素的结合态，进行波形解析则可确定纤维表面可能存在的官能团[14]。
一般来说，按化学活性，碳纤维表面官能团可以分为两类，一类是使纤维表面呈现惰性的官能团，这类官能团使纤维不易与树脂基体反应，比如-C-H、-C-C-等，另一类是使纤维表面呈现活性的官能团比如羟基、羰基、羧基、琨基和酰胺基等，纤维表面活性基团的含量越多，纤维越易与树脂基体反应，其复合材料界面粘接性能就越好。
碳纤维表面特性即表面化学结构中活性基团种类及含量直接影响了纤维与树脂的
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亲和性，活性基团能与树脂本身的官能团在复合时发生各种化学作用(极性作用、氢键或共价键)，从而影响复合材料的层间剪切强度[15]。纤维表面的化学活性是以其化学活性基团的浓度表示，一般认为活性基团为含氧基团(羟基、羰基、羧基、酯基) 和含N 的胺基、酰胺基等, 因此可以用O/ C、N/ C值来表示其化学活性[16]，但这种方法有失偏颇，有学者提出用纤维表面活性C原子/ 非活性C原子数和活性N原子/ 非活性N原子数来更确切地表示各种纤维的表面活性[17]。
1.4 TDE85环氧树脂
TDE85环氧树脂是一种三官能度环氧树脂，其分子中含有2个缩水甘油酯基和1个脂环环氧基，具有较高的剪切强度、较低的收缩率和优良的耐温性，被广泛用于火箭飞行器、卫星支架、飞机结构件、发动机裙等部件。
由于TDE85分子的缩水甘油酯基比普通的脂环族环氧树脂具有较高的反应活性，从而克服了一般脂环族环氧树脂对脂肪胺反应活性低，对三级胺及眯唑几乎不能固化和较脆的缺点，为TDE85树脂的固化制度提供了更多的选择，特别是它的低粘度特性尤其适用于高纤维体积含量的预制件的浸润，是复合材料液体成型中重要的基体材料[18]。
1.5 碳纤维复合材料界面研究
1.5.1 复合材料界面的形成及结构
复合材料中，各组分发挥各自的特点，起着独立的作用，但彼此之间又不是孤立存在的，它们相互作用、相互影响，共同决定着复合材料的性能。特别的，碳纤维和基体各自的性能及两者在界面的结合情况共同决定了碳纤维增强复合材料的机械性能[19]。
近年来对纤维增强树脂基复合材料界面性能的研究已经越来越受到学者的重视，在此基础上也己提出了界面工程这一材料科学中的新领域，它属于边界学科，还需要进行深入研究。对纤维增强树脂基复合材料界面层的形成及其本构关系若得到更深入的研究，会进一步优化复合材料的性能，并且可推动新型纤维复合材料的设计，以便于更好地应用与开发。
对于树脂基复合材料，界面化学反应对于改善纤维与基体间的粘合性能是极为有利
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的，界面粘合强度的增加可使纤维的增强作用得以更有效地发挥，因为当复合材料受到外力作用时，除增强材料和基体受力外，界面亦起着极其重要的作用，只有通过界面进行应力传递，才能使纤维和基体应力均衡分布，因此界面性质和状态直接影响复合材料的综合力学性能和热性能。基体与增强体之间相互作用的不足或过量都是不利的，因为反应不足不能得到良好的结合强度，反应过量则会导致界面脆性，损伤纤维，降低复合材料强度，所以必须对界面反应的类型、数量及速度加以控制。
聚合物基复合材料界面的形成过程可分为两个阶段：第一阶段为基体与增强纤维的接触与浸润过程。第二阶段才是聚合物的固化阶段，在此过程中聚合物通过物理的或化学的作用而固化，形成固定的界面层。固化阶段受第一阶段影响，同时它也决定了所形成的界面层的结构。这里的界面，并不是一个没有厚度的理想几何面，而是一个具有一定厚度的界面层，称之为中间相，其结构如图1.1所示。
界面层的厚度目前没有准确数值，但其厚度应在纳米级以上。基体的不同导致纤维复合材料的界面层结构不同，主要在于基体为热固性树脂和热塑性树脂时的结构不同。
图1.1 复合材料中纤维基体间的界面
1.5.2 复合材料界面的作用机理
随着界面研究的不断深入，界面理论的研究也得到了快速的发展，目前已经有比较
成熟的浸润吸附理论、化学键理论、电子静电理论、扩散理论、弱边界层理论、变形层理论、机械联合理论等界面理论。
1、浸润吸附理论
界面的结合强度受浸润作用的影响，是形成界面的基本条件之一。不完全浸润会在界面处产生界面缺陷，从而降低复合材料的界面结合强度；良好的润湿可增加断裂能和结合功，从而提高界面结合强度。此理论认为，粘结力决定于次价键力。现阶段，在碳纤维增强树脂基复合材料界面的研究领域，关于润湿理论的研究主要集中在纤维表面能的研究方面[20]。浸润性的观点认为要使基体在纤维上铺展，基体的表面张力必须小于增强材料或经过偶联剂处理后的临界表面张力，但在实际应用中证明情况并非如此。由此可见，浸润吸附理论尚有不完善之处，还需做进一步的深入研究。
2、化学键理论
该理论是提出最早，应用最广泛、最成功的一个理论。该理论认为要使两相之间形成粘接，两相的表面应存在能相互发生反应的活性基团，通过官能团的反应以化学键结合的形式形成界面，在复合材料的界面区域产生较强的界面结合。目前，对于化学键理论的研究主要集中在增强体表面官能团的种类、含量以及与基体的反应性等方面[21]。虽然化学键理论是应用范围最广的一个界面理论，但它并不完善。它对于那些未使用偶联剂或虽使用了偶联剂，但理论上并不能形成化学键的复合体系就无能为力了。
3、啮合理论
啮合理论认为固体表面的微观粗糙度和适当的形状，可以增加固体的表面积，改善润湿性能并提供粘结的啮合中心，从而增加两相界面处的粘结强度。由于真实固体表面粗糙、组成不均匀，体系可能处于许多亚稳态之一。啮合理论是研究是建立在良好的润湿基础上的。雷雨等[22]采用空气氧化与钛酸酯偶联剂对碳纤维进行复合处理，有利于提高碳纤维表面粗糙度，提高复合材料的力学性能。
4、过渡层理论
聚合物复合材料固化时将产生收缩现象，而且基体和纤维的热膨胀系数相差较大，因此在固化过程中，纤维与基体界面上就会产生附加应力，这种附加应力会破坏界面，导致复合材料性能下降。此外，由外载荷作用产生的应力在复合材料中的分布不均匀。
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为消除这种内应力，基体与纤维界面区应存在一个过渡层，起到松弛应力的作用。一些研究学者对过渡层的形态提出了几种理论：一种理论称为“变形层理论”，另一种理论称为“抑制层理论”，还有一种较新的理论称为“减弱界面局部应力作用理论”。Filiou 等[23]采用激光Raman技术对复合材料界面性能进行了研究，表明在纤维与基体间引入一层可产生形变的界面层，在应力作用下可吸收导致微裂纹增长的能量，抑制微裂纹尖端的扩展。
1.5.3 聚合物基复合材料界面的作用力
聚合物基复合材料界面作用力包括：机械结合力、物理结合力和化学结合力；一般情况下，往往总是由两种或两种以上的结合力起综合作用。
机械结合力犹如钉、钩、铆等的机械连接力；物理结合力是指范德华力和氢键力，其中范德华力数值为(0.8~21)×103J/mol；氢键力的数值为(2.1~4.2)×104J/mol；化学结合力中的单界面结合力是增强体通过化学键直接与基体结合，复界面结合力是通过偶联剂分别于复合材料的增强体及基体相结合；化学键力的数值为(0.4~4.2)×105J/mol。
1.5.4 复合材料界面性能的表征
1、复合材料浸润性分析
接触角是评价材料表面润湿性能的一个重要参数[24]。通过接触角的测量可以获得材料表面固—液、固—气界面相互作用的许多信息。接触角的测量方法可以按不同的标准进行分类。(1) 按测量时三相接触线的移动速率不同可分为：静态接触角、动态接触角(分前进接触角和后退接触角)、低速动态接触角；(2) 按测试原理不同可分为：静止或固定液滴法、Wilhemly板法、捕获气泡法、毛细管上升法和斜板法；(3)按直接测量的物理量不同可分为：量角法、测力法、长度法和透过法。
滴外形法[25]属于长度法，它快速直观，通过液滴尺寸的测量来计算获得液体与纤维的接触角。但由于纤维大多为圆形截面，即使在接触角为零时液滴仍与纤维产生一定交角；而且液滴在接近纤维处形成拐点，该倾角与附近的接触角不同，有时一些液体会留在纤维的一侧，形成蛤壳的外形。这些都增加了测量的复杂性。当接触角较小和纤维较
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细时，几乎不可能作其切线，所以直接切线测量法是困难的。Rebouillat 等[26]人改进了这种传统的方法。
润湿天平法属于动态接触角，使用范围比较广泛，可以准确测量出液体在材料表面的接触角。润湿天平法是根据Wilhelmy 原理，当纤维与液体接触时，润湿力会给纤维一个向下的拉力或推力，通过测量纤维垂直与水接触时的润湿力，带入公式 1.1，来计算接触角。其中 F 为润湿力，P 为液体与固体的接触周长，γLV为液体的表面张力，θ为纤维与液体的表面接触角。
F=P×γLV×cosθ(1.1) 液体沿着纤维表面上升时，表面是固—液界面代替固—气界面，为前进接触角；液体沿着纤维表面下降时，表面由固—气界面代替固—液界面，为后退接触角。前进角和后退角的差值大小与表面的粗糙度有关[27]。侯忠良[28]等设计了一套用精密电子天平测量纤维接触角的装置，表明该方法使用可靠，纤维露出长度在5 mm左右，入水深度2 mm 时重现性好。
2、复合材料界面强度
纤维/树脂界面剪切强度的研究一直是复合材料研究领域里研究的热点问题。目前，表征复合材料界面强度的方法主要有微观和宏观两大类。微观测试是将碳纤维丝束中的一根单丝作为研究对象测定复合材料的界面剪切强度；宏观测试是先将束状碳纤维浸在树脂基体中制成预浸料，再经裁剪模具加工成复合材料，后利用万能材料试验机测试其层间剪切强度。
宏观复合材料测试方法是以复合材料宏观性能来评价纤维与基体界面的应力状态，包括层间剪切(短梁剪切)、横向(或偏轴)拉伸、导槽剪切、IosiPescu剪切、圆筒扭转等对界面强度比较敏感的性能试验。其中，短梁剪切法[29-31]，在样品制备及测试过程中都比较简单易行，因此已成为目前工程上测定在平行于纤维方向受到剪应力作用时的极限强度及评价界面粘合质量的重要手段。横向拉伸法[32]虽然受到许多因素的影响，但对界面粘合强度特别敏感，通常小于基体树脂的拉伸强度，尽管横向拉伸实验很难得到较稳定的数据，但仍是目前表征复合材料界面拉伸性能唯一有效的方法。导槽剪切则是航空航天工业中用得较为广泛的方法之一[33]。此外，诺尔环测试方法不仅可以评价界面的粘
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合性能，而且还可以评价复合材料拉伸强度，所以目前此方法也越来越多地被采用。
以上每种试验都是界面、基体甚至纤维的共同破坏的复合材料宏观试验，得到的强度都依赖于纤维、基体的体积含量、分布及其性质、复合材料中孔隙及缺陷的含量与分布。所以宏观实验只能用于对复合材料界面粘合性能的定性比较，无法得出独立的界面强度定量值，因此chamisl[34]称其为测定界面强度的“间接法”。在界面粘合性能表征的间接法中，目前还常用动态内耗测定技术来研究复合材料的界面粘合行为。如果界面粘合强，则内耗值因在界面处的内摩擦减少而降低。对于树脂基复合材料而言，内耗的温度谱中玻璃化转变峰有分裂成两个峰的现象，据信高峰反映界面层的行为。
微观表征方法比较经典的有单丝拔出实验(Fiber Pull-out Test)、纤维断裂实验(Fiber Fragmentation Test)、纤维压出实验(Fiber Push-out Test)和微脱粘实验(Microbond Test)四种方法，四种方法各有优劣，即使对于相同的体系，采用不同的测试方法得到的结果也差别甚大。这些方法中，其中以微脱粘实验最为简单[35]。
微脱粘实验是从纤维拔出实验演变而来的，已经广泛的应用于纤维单丝界面强度的测试。微脱粘实验中夹具刀口的控制是导致微脱粘实验结果数据分散性大的重要原因。Eichhorn等对微脱粘实验进行改进，他们将微滴置于纤维的中部，然后对纤维两端进行加载，从而省去了夹具[35]。Nishikawa等人结合实验和有限元分析后认为当夹具刀口距离纤维在两倍于纤维直径时，夹具可以将树脂拉脱而不会对树脂产生过大的破坏，从而更好地表征界面强度[36]。岑皓在微脱粘实验中引入Raman光谱对微滴内部微区进行定点精准测量，测量了纤维轴向应力和界面剪切应力在微滴内部沿纤维轴向的分布并对残余应力、界面剪切应力集中和应力传递长度进行了讨论[37]。Nak-Sam Choi等人发展了一种新的类圆盘状单纤维复合材料试样的微脱粘测试方法，通过将微滴制成类圆盘形状，可以有效地减小月牙形残余和刀口处的应力集中，与传统的微滴和半球形微滴相比，得到的剪切强度数据分散性更小[38-39]。
1.6本文主要研究内容
本课题采用T800碳纤维增强TDE85环氧树脂，并与T300、CCF300碳纤维做比较，分析影响CF/TDE85 界面性能的主要因素，开展以下三方面的工作。
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1)三种碳纤维表面化学成分的分析
采用X射线能谱仪XPS分析三种碳纤维及单纤维复合材料试样的表面化学成分，包括元素含量和官能团含量分析。
2) 单纤维与树脂基体之间的浸润性的研究
通过DCT21动态接触角测量仪来表征碳纤维与树脂的接触角，研究单纤维与树脂基体之间的浸润性；通过纤维与极性液体二次蒸馏水和非极性液体二碘甲烷的接触角，依据部分极性理论，计算纤维的表面能。
3) 界面剪切强度表征
通过HM410界面剪切强度评价装置，测试材料的界面剪切强度，表征复合材料的界面性能，并进行比较，分析影响界面性能的主要因素。
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第2章实验材料与方法
2.1实验材料
本课题采用日本东丽公司生产的高性能级碳纤维T800、通用级碳纤维T300和国产的CCF300为研究对象，其基本力学性能如表2.1。
表2.1 不同种类碳纤维的性能参数
纤维种类拉伸强度(MPa) 弹性模量(GPa) 密度(g/cm3) 延伸率(%) 直径(um)
CCF300 3864 233 1.78 1.7 6.9
T300 3530 230 1.76 1.5 7
T800 5880 294 1.8 2.0 5 树脂基体为天津合成材料研究所生产的4，5-环氧环乙烷-1，2-二甲酸二缩水甘油酯(TDE85环氧树脂)，其为淡黄色粘性液体，环氧值为0.85Eq/100g，粘度为 2.0Pa·s (25 ℃)，其化学结构式如图2.1。
O O CH2
CH2
CH
CH CH2
O
CH2
O
图2.1 TDE85环氧树脂化学结构式
表2.2 列出了本课题所用的其他实验材料及纯度等级。
表2.2 其它试剂及纯度
试剂来源规格百分wt% 无水乙醇北京市恒兴化学试剂制造有限公司分析纯99.7 丙酮天津市凯通化学试剂有限公司分析纯99.5 间苯二胺天津市光复精细化工研究所分析纯99.5
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2.2表征方法及试样制备
2.2.1 X射线光电子能谱仪
一定能量(hν)的X射线照射到样品时，由于光电效应，样品表面逸出一定数量的具有不同动能的光电子，根据光电子的动能和强度，可以获得样品表面化学元素组成及化学键等相关信息[40-41]。
实验使用PHI5700型光电子能谱仪，X射线源为MgKα(1253.6eV)，对碳纤维分别进行全谱扫面和C1s单谱扫面。宽程扫描电子通过能为187.85eV，精细扫描电子通过能为29.35eV，测试深度为5~10 nm，分析面积为0.8×2 mm2。
测试方法：取适量碳纤维平行放于载玻片上，后将载玻片放于实验仪器中进行测试。
固—固界面埋没在两个固相之间，要想对此界面进行研究，有一定的难度。因此，要想采用XPS来研究其界面，必须采用适当的制样方法。目前常用方法有：(1) 分析由机械剥离而形成的两个表面：该方法在研究与粘附及脱层有关的现象中非常成功，人们可以用XPS来分析两个被分开的剥离面，从而得到关于界面的化学信息；(2) 离子溅蚀深度剖面分析：该方法可以用来研究上层固体较薄(大概1 μm或更薄)界面的化学组成；
(3) 原位观察固—固界面形成：该方法在研究固体薄膜的气相沉积中非常有用，可以比较方便地采用XPS来表征沉积起始阶段形成的薄膜，而该薄膜是最终结构中的界面；(4) 化学刻蚀一个固相：选用适当的化学浸蚀剂把界面结构的一边移去，用XPS来研究暴露出来的界面区域。但该方法在化学浸蚀过程中可能会与界面发生反应，从而得出错误结论；(5) 研究薄膜模型体系：用XPS来测试在甲固体表面上制得的乙固体膜(不到10 nm)。
本实验采用浓硫酸刻蚀已固化的树脂的方法来制样，具体做法如下。
1) 每种碳纤维均取大约10 cm 的纤维束，与配好的TDE85 环氧树脂胶液充分浸润后，放在聚四氟乙烯板上按拟定的固化制度固化复合材料。
2) 将已固化好的复合材料沿纤维方向切割成许多细长条，然后分别浸泡在浓硫酸中腐蚀，不时搅拌至复合材料中的树脂被腐蚀完全。
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3) 将分离出来的碳纤维取出，放入盛有0.2 mol/L 碳酸钠溶液的烧杯中清洗48 h 后，用去离子水进行充分的清洗。最后将洗好的碳纤维放入100℃左右的干燥箱中烘干后，放到装有干燥剂(无水氯化钙)的干燥器中备用，其试样记为CF-M，实验中的碳纤维原丝试样记为CF。
2.2.2 动态接触角测量仪
1、动态接触角测量原理
本实验在德国Dataphysics公司生产的DCT21 动态接触角测量仪上进测试。该方法基于Wilhelmy 公式(2.1)，其测试实验原理图如图 2.2所示。
F=P×γ×cosθ (2.1)式中F ——润湿力；
P——液体与固体的接触周长，本实验为π×d，d 为纤维直径；
γ——液体的表面张力，本实验为复配树脂的表面张力：26.69 mN/m；
θ——纤维与液体的表面接触角。
图2.2 接触角实验原理图
2、动态接触角试样制备与测试
本实验必须先制备复配树脂胶液，再制作纤维试样，最后进行测试，其具体步骤如下。
1) 复配树脂胶液的制备
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准确称量TDE85环氧树脂、无水乙醇和间苯二胺固化剂，按质量比100:18:18在常温下配制成胶液。
2) 纤维试样的制备
a) 将纤维放入100℃的烘箱中烘干，以除去纤维表面的水分及其它杂质。
b) 将明信片裁成40 mm×15 mm 的矩形，在纸片上贴上一层平整的双面胶，并使双面胶一长边与纸片长边的边缘重合。
c) 将纤维剪成50 mm 长的小段，任意抽取4根单丝固定在纸片做的夹具上。4根纤维单丝必须平行且垂直于夹具，以保证每根纤维均垂直进入液面；相邻纤维单丝之间的距离为10 mm 。
d) 切去纤维多余部分，使其露出夹具的长度尽量相等，大约为8 mm 。
3、测试
将钢针粘在纸片的中间，针尖与其一边相齐，针尾连在与仪器相连的夹具上，手动将样品台升高，直到液面与纤维相差2~3 mm(测试前树脂液面不能与纤维触碰)；设置好软件参数后即可开始测量。
用动态接触角测量仪测量时，其测量限为0.1 mg ，纤维单丝插入复配树脂液面深度为5 mm ，表面浸润速度为0.02 mg/s,前进和后退浸润速度均为0.008 mm/s 。这样确保每根纤维同时接触液面而不发生弯曲，并使每根碳纤维互不干扰，使因纤维制样所造成的误差降到最低。
本实验中，共制作这样的样品60个，每种纤维20个。制作好的样品和复配胶液如图2.3 所示，左侧图为制好的试样放大图，其中A 为钢针，B
为纸片，C
为纤维。
图2.3 试样和复配胶液
2.2.3界面性能评价装置
本实验采用东荣产业株式会社生产的MODEL HM410 型复合材料界面性能评价装置进行界面强度测试。实验在120 倍显微镜下选用适当包埋长度的树脂球，以0.1 mm/min 的速度均匀自动加载，得到界面脱粘载荷，进而得到CF/TDE85的界面强度。
1、微脱粘测试原理
本课题利用HM410界面评价装置，采用微滴脱粘的实验方法，测试了三种碳纤维与TDE85环氧树脂单纤维复合材料的界面剪切强度。复合材料界面性能评价装置的工作原理如下：把样品与一个微加载单元相连，上下刀具尽量靠近碳纤维但不与其接触；在微加载作用下，刀具不动，随着碳纤维沿着受力方向缓慢移动，刀口与树脂球接触。随着加载值的逐渐增大，在刀具的作用下使树脂球沿着碳纤维脱粘并滑移，传感器会记录下树脂滴产生脱粘的最大力Fmax。把测得的数值代入公式(2.2)，通过计算得到界面剪切强度(IFSS)值。其测试示意图如图 2.4所示。
IFSS=Fmax/(πd L) (2.2) 式中，IFSS为界面剪切强度值(MPa)；Fmax为最大脱粘力(N)；d为纤维直径(m)；L为纤维在树脂小球中包埋长度(m)。
该复合材料界面评价装置的最大载荷为500 mN，检测头的移动速率为0.06 mm/min，实验过程中存在以下假设：在微球脱粘过程中沿碳纤维和环氧树脂基体形成的界面方向上剪切应力不发生改变。
17
图2.4 微脱粘测试示意图
2、微脱粘试样的制备
与其它微观测试方法的试样制作相比，微滴脱粘的试样制作相对简单，其试样的制备过程如下。
1) 将碳纤维固定在硬纸板制作的夹具上，使用钢针在纤维上轻轻地点上配好的TDE85复配胶液，树脂在气液界面表面张力的平衡作用下，在纤维上形成似纺锤体的微滴；
2) 将碳纤维移到烘箱中，按60℃、80℃、130℃依次恒温2、2、4小时，然后自然冷却到室温的固化制度固化树脂；
3) 取出固化好的碳纤维样品，为保持纤维处于紧绷伸直状态，以保证在界面强度测试过程中数据的准确性。先用双面胶把纤维固定在纸板上，然后用502胶水再次固定纤维，制成后的试样如图
2.5
所示，下图为制好的实际样品。
图2.5单纤维复合材料试样
本实验共制作这样的样品60个，每种纤维20个，进行120余次实验。
第3章碳纤维表面化学结构分析
3.1引言
XPS 技术20世纪60年代末商品化以来，在短短的几十年中它已从物理学家的实验发展为一种广泛应用的实用表面分析工具。XPS可以分析除H和He以外的所有元素；其样品处理简单，对样品表面的损伤最轻微，能获取丰富的化学信息，表面的最基本XPS分析可提供表面存在的所有元素，是一种高灵敏超微量表面分析技术，样品分析的深度约为20 ?，信号来自表面几个原子层，样品量可少至10-8 g，绝对灵敏度高达10-18 g。因而XPS 被认为XPS是一种对固体表面进行定性、定量分析和结构鉴定的实用性很强的表面分析方法。
对于纤维表面的基团，除了含量较大且又属于强吸收的基团之外，红外光谱一般是无法测定的，而XPS可以实现。它利用光电效应，通过对电子结合能及俄歇参数的分析，来获得材料表面除了氢、氦以外所有元素的组成及化学键状态信息，是一种有效的定性半定量分析技术。其作为一种非破坏性的表面分析技术，除了可以测定纤维表面化学元素组成外，还可以给碳出纤维表面基团种类及含量等信息。本节通过对谱峰形状的分析，利用峰分离技术(XPS PEAK软件)，确定碳纤维表面主要元素及其化学键合方式，以此预测碳纤维与树脂基体的浸润性好坏以及形成强界面结合的可能性。
3.2 碳纤维XPS测试结果与分析
3.2.1碳纤维表面元素分析
在复合材料中，碳纤维表面的化学组分是影响其与树脂基体之间界面粘结的主要因素之一。碳纤维表面特性即表面化学结构中活性基团种类及含量直接影响了纤维与树脂的亲和性，活性基团能与树脂本身的官能团在复合时发生各种化学作用(极性作用、氢键或共价键)，形成强的化学结合，从而提高复合材料的界面剪切强度。图3.1、3.2、3.3依次为T800、T300、CCF300碳纤维的表面能谱图，其中CF指碳纤维原丝，CF-M指由复合材料刻蚀得到的纤维试样。
(a) CF (b) CF-M
图3.1 T800碳纤维的表面能谱
(a) CF (b) CF-M
图3.2 T300碳纤维的表面能谱
10008006004002000010002000300040005000S 2p C l 2p
N 1s O 1s C 1s
I n t e n s i t y /c p s Binding Energy/eV 10008006004002000
500
1000
1500200025003000N 1s O 1s C 1s I n t e n s i t y /c p s Binding Energy/eV
10008006004002000010002000300040005000C l 2p O 1s N 1s C 1s I n t e n s i t y /c p s Binding Energy/eV 10008006004002000
0500
1000
1500
20002500300035004000N 1s O 1s
C 1s I n t e n s i t y /c p s Binding Energy/eV
(a) CF (b) CF-M
图3.3 CCF300碳纤维XPS 图谱
XPS 分析碳纤维表面化学元素组成如表3.1所示。
表3.1 三种纤维表面化学元素组成
由碳纤维XPS 能谱可以看出：国产CCF300碳纤维原丝表面只含有C 、O 两种元素，T300、T800都含有C 、N 、O 三种元素，且T300含有微量的Cl 元素，T800在此基础上，还有微量的S 元素。
将CF 和 CF-M 的 XPS 能谱对比可以看到：三种碳纤维与TDE85环氧树脂复合后，其界面均只含有 C 、O 、N 三种元素。T300、T800 碳纤维原丝中所含有的 Si 、Cl 、S 元素均检测不到了，这可能是由于浓硫酸对树脂刻蚀过度，对复合材料界面造成了一定损伤。
纤维表面的化学活性是以其化学活性基团的浓度表示，一般认为活性基团为含O 基团( 羟基、羰基、羧基、酯基) ，因此可以用O/ C 值来表示其化学活性，比值越大，表明碳纤维的表面活性越强，与树脂基体的浸润性和化学反应性越好，得到的复合材料的性能也越高。由表3.1可以看出，CCF300-M 的O/C 比提高，即其表面活性提高；而T300-M 、T800-M 的 O/C 比反而下降，但这并不能说明
纤维种类
C1s N1s O1s Cl2p S2p O1s/C1s CCF300
87.7 -- 12.30 -- -- 0.140 T300
70.62 4.52 24.24 0.63 -- 0.343 T800
74.95 2.14 22.21 0.29 0.4 0.296 CCF300-M
77.01 3.05 19.94 -- -- 0.259 T300-M
75.13 3.53 21.34 -- -- 0.284 T800-M 75.04 3.11 21.85 -- -- 0.291 10008006004002000050010001500200025003000I n t e n s i t y /c p s Binding Energy/eV C 1s
O 1s 10008006004002000
0500
1000
1500
20002500300035004000N 1s O 1s C 1s I n t e n s i t y /c p s
Binding Energy/eV
智能材料的结构及应用 学院：班级： 姓名：学号： 摘要：材料的智能化代表了材料科学发展的最新方向，智能材料是一种能通过系统协调材料内部各种功能并对时间、地点和环境作出反应和发挥功能作用的材料。且能感知外部刺激，能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料。本文旨在简要介绍智能材料的结构的基础之上，介绍一些它在当今社会不同领域的应用。 关键词：智能材料、结构、应用 材料的发展从之前的单一型、复合型和杂化型，发展为异种材料间的不分界的整体式融合型材料。而近几年所兴起的智能材料更是不同于以往的传统材料，它的仿生系统具有传感、处理和响应功能，而且与机敏材料相比更接近于生命系统。它能够根据外界环境条件的变化程度实现非线性响应从而达到最佳适应的效果。对于智能材料我结合自己听课的内容、书籍及网上资料的查阅写下对智能材料的认识。 智能材料不同于传统的结构材料和功能材料，它模糊了两者之间的界限并加上了信息科学的内容，实现了结构功能化功能智能化。一般来说智能材料由基体材料、敏感材料、驱动材料和信息处理器四部分构成。即： （1）基体材料：基体材料担负着承载的作用，一般宜选用轻质材料。一般基体材料首选高分子材料，因为其重量轻、耐腐蚀，尤其具有粘弹性的非线性特征。其次也可选用金属材料，以轻质有色合金为主。 （2）敏感材料：敏感材料担负着传感的任务，其主要作用是感知环境变化（包括压力、应力、温度、电磁场、PH值等）。常用敏感材料如形状记忆材料、压电材料、光纤材料、磁致伸缩材料、电致变色材料、电流变体、磁流变体和液晶材料等。 （3）驱动材料：因为在一定条件下驱动材料可产生较大的应变和应力，所以它担负着响应和控制的任务。常用有效驱动材料如形状记忆材料、压电材料、电流变体和磁致伸缩材料等。可以看出，这些材料既是驱动材料又是敏感材料，显然起到了身兼二职的作用，这也是智能材料设计时可采用的一种思路。 （4）其它功能材料：包括导电材料、磁性材料、光纤和半导体材料等。
碳纤维复合材料芯导线 在新建与改造线路应用技术经济分析[摘要]碳纤维复合材料芯导线的出现为线路增容和减少输电走廊等问题的解决提供了一种途径。本文分析了其优点并调研了其在国内外的科研、应用情况。本文结合我国220kV改造线路和500kV新建线路的典型参数，计算分析了应用碳纤维复合材料芯导线的技术经济性，从结果可见碳纤维复合材料芯导线的应用从技术上讲是可行的，从经济上讲是合理的。 [关键词] 碳纤维复合材料芯导线，500kV新建线路，220kV改造线路，技术经济比较； 1.前言 随着我国经济的快速发展，电力需求不断增长，电力负荷不断增加。在土地资源日益稀缺、用电需求持续增长的情况下，如何使输电走廊尽可能少地占用土地资源，又能提高电网的输电能力，已经成为日益重要、亟待解决的难题，提高新建线路的单位输送容量和实施现有线路的扩容改造是两条有效的途径。 相比于同规格的钢芯铝绞线，碳纤维复合材料芯导线具有质量轻、抗拉强度大、线膨胀系数小、弧垂小、载流量大、耐高温、耐腐蚀等特点。[1]碳纤维复合材料芯导线的共同特点是芯主要由碳纤维和热硬化性树脂构成。碳纤维是由含碳量较高且在热处理过程中不熔融的人造化学纤维，经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的特种纤维。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐磨擦、导电、导热及耐腐蚀等，同时沿纤维轴方向表现出很高的强度，具有很高的比强度。碳纤维增强环氧树脂复合材料比重
小、刚性好、强度高，其比强度、比模量等综合指标在现有结构材料中是最高的，能够满足输电导线在强度、刚度、重量、疲劳特性等方面的严格要求。 [2]碳纤维复合材料芯导线技术的工程应用推广，符合国家电网公司推动“两型三新”线路建设的精神，不仅对于提高输电线路的输送容量和电网的安全可靠性，以及降低架空输配电工程总造价具有非常重要的意义;还将促进新技术、新工艺、新材料的研究;也势必推动国内相关产业的技术升级与进步。 碳纤维复合材料芯导线能否在新建线路和扩容改造工程中应用，不仅要在技术上可行还要在经济上合理，因此要结合具体的工程进行技术经济比较。 2 国内外研究和应用现状 2.1 日本的概况 20世纪90年代，日本昭和电线电缆株式会社、东京制纲株式会社和东北电力株式会社共同开发了一种称为ACFR(碳纤维芯铝绞线)的低驰度导线，主要用于解决既有架空输电线路导线弧垂过大、对地净距不足的问题。其基本思想是用相同直径的碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer，CFRP)代替一般钢芯铝绞线(ACSR)中的钢芯，结构和外观如图2-1所示。复合材料芯的质量是常规钢芯的约1/5，线膨胀系数约为1/12。试验证明，这种新型复合材料芯导线的抗拉强度远远超过了ACSR，在常温下的应力——伸长特性呈现弹性体，没有塑性变性，断裂时的伸长量比钢绞线小，约为1.6%。耐热性基本与ACSR相同。ACFR在提高导线强度、降低导线重量和驰度方面具有突出的优点，其迁移点温度约为70℃，运行温度达150℃，重量比相同直径的ACSR导线轻30%。当导电体采用耐热铝时，可以得到耐热性能更好的TACFR导线，在降低导线驰度的同时，提高导线的载流量[3]。ACFR是ACSR 一对一的材料替换，导线外形、结构构造形式和尺寸与传统导线完全一样。
毕业设计教学大纲 课程代号：0002025048 学时数：13周 适用专业：材料科学与工程 1 目的和任务 （1）毕业设计是培养学生综合应用所学基础理论、基本知识、基本技能，分析和解决实际问题，进行工程基本训练或从事科研工作初步训练的重要教学环节。 （2）毕业论文应着重培养学生独立工作的能力。通过论文的实践，拓宽专业面，加深加宽已学理论知识。 （3）毕业设计要突出对学生应用能力和综合能力的训练。通过毕业设计，培养学生查阅和运用文献资料的能力，外语阅读和翻译能力，独立分析与思维能力，书面与口述表达能力，创新能力。结合毕业论文工作内容，有侧重地培养学生的进行科学研究能力。培养学生树立严谨求实的科学态度和工作作风。 2 基本要求 (1)初步掌握设计原则、设计方法、设计步骤和设计规范的应用； (2)能熟练应用检索工具收集和查询有关技术资料； (3)能对工程设计方案进行选择、分析和评价； (4)能独立进行生产设备或生产车间的工艺设计，设计方案、过程基本正确； (5)能运用所学知识对设计方案进行理论验算； (6)能按要求用计算机绘制设计图纸、表达设计思想； (7)能撰写符合规范的毕业设计说明书； 3 选题 3.1 选题原则 3.1.1符合培养目标 选题首先应符合材料科学与工程专业的培养目标，力求有利于巩固、深化和拓展学生所学的知识和技能，使学生得到综合训练。 3.1.2. 结合实际 选题要结合经济建设和社会发展实际，结合工程生产实际，结合实验室建设和课程建设的实际，结合科技应用研究的实际。要求每个课题主要结合一个方面的实际。 3.1.3可行性 选题的难度和工作量适中，完成课题的条件基本具备，安全保障措施能满足要求，考虑了因材施教，学生在规定的时间内经过努力能够完成。 3.1.4 创新性 选题要重视对学生创新精神和创新能力的培养。对于重复使用的课题或与现有资料雷同的课题，应当在内容、要求、完成方法等方面有所更新和提高。 3.1.5一人一题，以保证每个学生都得到必要的综合训练。大型或复杂课题可以分成子课题由不同学生完成，用子课题儿为毕业论文题目，必须有明确分工。 3.2毕业设计应反映出作者能够准确地掌握大学阶段所学的专业基础知识，基本学会综合运用所学知识进行工程设计的基本方法，所选课题的难度和工作量要适中，以保证在毕业论文期间能够完成。 3.3设计题目可由指导教师提出，或由学生提出、指导教师认可，或由师生共同商定，并一律由
ACCC碳纤维复合芯导线 ACCC碳纤维复合导线是目前全世界电力输变电系统理想的取代传统的钢芯铝铰导线、铝包钢导线、铝合金导线及进口殷刚导线的新产品，ACCC碳纤维复合导线与传统导线相比具有重量轻、强度大、低线损、弛度小、耐高温、耐腐蚀、与环境亲和等优点，实现了电力传输的节能、环保与安全。 ACCC碳纤维复合芯导线系列主要优点是： 1.强度为普通导线的2倍。普通钢丝的抗拉强度为1240Mpa-1410Mpa，而AC CC导线的碳纤维混合固化芯棒，是前者的两倍。 2.导电率高，节能6%。由于ACCC导线不存在钢丝材料引起的磁损和热效应，而且在输送相同负荷的条件下，具有更低的运行温度，可以减少输电损失约6%。 3.低弧垂，降低2倍以上垂度。ACCC导线与ACSR导线相比具有显著的低弛度特性，在高温条件下弧垂不到钢芯铝绞线的1/2，能有效减少架空线的绝缘空间走廊，提高了导线运行的安全性和可靠性。 4.重量轻10-20%。碳纤维复合芯导线的比重约为钢的1/4，在相同的外径下,A CCC的铝截面积为常规ACSR导线的1.29倍。ACCC导线单位长度重量比常规AC SR导线轻10-20%，显示了ACCC导线重量轻的优点。 5、耐腐蚀，使用寿命高于普通导线的2倍。碳纤维复合材料与环境亲和，同时避免了导体在通电时铝线与镀锌钢线之间的电化腐蚀问题，有效地延缓导线的老化，使用寿命高于普通导线的2倍。 6、同样容量线路投资成本低于普通导线。由于ACCC碳纤维复合导线倍容量运行，而且抗拉强度高、弛度小、重量轻等特点，可使杆、塔之间的跨距增大，高度降低，同样容量线路成本比普通导线低。 7、节约一半铝材的消耗。按每年电力电路200万吨铝用量计算，能节约铝材近100万吨。从保护环境、改善人类生态环境方面来说，具有划时代的意义
碳纤维材料的性能及应用 摘要：介绍了碳纤维及其增强复合材料，详细介绍了碳纤维复合材料的分类和特性,着重阐述了碳纤维及其复合材料在高新技术领域和能源、体育器材等民 用领域的应用，并对未来碳纤维复合材料的发展趋势进行了分析。 关键词：碳纤维性能应用 0引言 碳纤维复合材料具有轻质、高强度、高刚度、优良的减振性、耐疲劳和耐腐蚀等优异性能。以高性能碳纤维复合材料为典型代表的先进复合材料作为结构、功能或结构/功能一体化材料，不仅在国防战略武器建设中具有不可替代性，在绿色能源建设、节约能源技术发展和促进能源多样化过程中也将发挥极其重要的作用。若将先进碳纤维复合材料在国防领域的应用水平和规模视作国家安全的重要保证，则碳纤维复合材料在交通运输、风力发电、石油开采、电力输送等领域的应用将与有效减少温室气体排放、解决全球气候变暖等环境问题密切相关。随着对碳纤维复合材料认识的不断深化，以及制造技术水平的不断提升，碳纤维复合材料在相关领域的应用研究与装备不断取得进展，借鉴国际先进的碳纤维复合材料应用经验，牵引高性能碳纤维及其复合材料的国产化步伐，对于改变经济结构、节能减排具有重要的战略意义。 1碳纤维材料 1.1何为碳纤维材料 碳纤维是一种含碳量在9 2% 以上的新型高性能纤维材料, 具有重量轻、高强度、高模量、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗疲劳、导电、导热和远红外辐射等多种优异性能, 不仅是21 世纪新材料领域的高科技产品, 更是国家重要的战略性基础材料, 政治、经济和军事意义十分重大。碳纤维分为聚丙烯睛基、沥青基和粘胶基 3种, 其中90 % 为聚丙烯睛基碳纤维。聚丙烯睛基碳纤维的生产过程主要包括原丝生产和原丝碳化两部分。用碳纤维与树脂、金属、陶瓷、玻璃等基体制成的复合材料, 广泛应用于航空航天领域体育休闲领域以及汽车制造、新型建材、
材料科学毕业论文开题报告 是提高选题质量和水平的重要环节，它主要说明这个课题研究的意义以及该课题的可行性，以下是搜集整理的材料科学开题报告，供大家阅读参考。 题目：3Cr13钢等离子体渗氮层表征 一、课题的来源及选题的依据、意义，课题在理论或实际应用方面的价值以及可能达到的水平。 3Cr13钢，是一种常用的马氏体不锈钢，3Cr13钢为我国应用较多的不锈钢之一。通过合适的热处理工艺可充分发挥该钢的内在潜力，改善性能，大幅度提高其使用寿命和耐蚀性。近年来，该钢的热处理工艺取得明显进展，但目前应用较为先进的等离子表面技术进行表面改性研究较少，国内外也鲜有报道。因此，开展这方面的研究工作有重要的实用价值和理论意义。 本研究利用等离子对3Cr13钢进行氮化处理。对其工艺、组织、结构性能以及耐腐 蚀性进行研究。通过控制渗氮温度、渗氮时间以及渗氮时氮气与氢气流量比等工艺参数来改变表面层的组织结构和性能，采用金相显微镜、XRD、显微硬度计、电化学工作站等仪 器对试样进行显微组织、相组织、硬度以及耐腐蚀性等方面进行表征测试,因为含碳量高 故具有较高的强度、硬度和耐磨性，但耐蚀性稍差，用于力学性能要求较高、耐蚀性能要求一般的一些零件上，如弹簧、汽轮机叶片、作刃具、喷嘴、阀座、阀门/水压机阀等 二、本课题在国内外的研究现状 不同类型的钢的渗氮报道，国内外已有报道出现。Li 等研究了 42CrMo 钢采用直流脉冲等离子体渗氮和活化屏渗氮二者的区别，表明活化屏渗氮处理可以避免边缘效应，避免了离子的直接溅射，在试样表面沉积了细小尺寸的γ′-Fe4N 和ε-Fe2~3N 的微小颗粒，但 活化屏渗氮在相结构和一些性能方面(硬度、腐蚀性能)与传统的离子渗氮并无明显的区别。 谢飞等研究在 510 C 时进行离子渗氮处理对 1Cr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢的结构和性能 的影响时，检测到钢中 Cr 元素与 N 元素反应生成化合物 CrN，发生奥氏体向马氏体转变 现象，韧性降低，表层生成了γ′、ε和 CrN 等相，这与氮气和氢气所占比例有关。不锈钢 的耐磨性与表面化合物相有关。其耐蚀性下降比较严重，虽然表面产生很高的硬度 三、课题研究的内容拟采取的技术路线或研究方法 1.渗氮前的热处理 采用箱式电阻炉，对试验进行固溶处理。
最新地理科学专业大学生职业生涯规划书地理科学专业是一门从各种角度对地质、地表形态等地理特征进行深入研究，同时也研究地域与人们生活关联的一门学问。研究大致分为两大领域，即以地形、地质、气候、海洋等自然环境为对象的自然地理学和以人口、城市、交通、文化等为对象的人文地理学。除此之外，还要进行大量地理应用方面的研究，学习者会接触到有关地质、勘探、地图绘制、地理信息系统、城乡规划等等多方面的知识。 个人资料 ,女,1991年5月出生湖南省通道县人 现在为华中师范大学城市与环境科学学院2011级地理科学专业本科生引言 每天，有太多得人沉沦余日复一日单调的学习和生活中，却感到无力改变，这些人中也包括自己。一成不变的生活，驾轻就熟的学习模式，带给我们的不是游刃有余进退自如的快感，而是疲惫不堪甚至厌倦。这样的心理感受当然不会是享受。不断重复同一件没有丝毫挑战性的事情，我们所体验到的快乐只会变得原来越少。就像饥饿时吃馒头一样，个馒头带来的马满足感，吃到第N个的时候，基本上已经味同嚼蜡。因此，我们必须要计划生活，计划未来。 职业生涯对每个人而言，都是在一定的时间内有效，如果不进行合理有效的规划，就会浪费自己的时间和生命。作为已经尚未毕业的我，很早就知道如果不为自己拟定一份职业生涯规划，把自己的未来
设计好。生活和工作就会没有了方向，就像大海里的一叶小舟，迷失方向，不知所归，为了高效的利用时间，实现自己的人生价值，特作以下个人职业生涯规划。 一:目标职业 我是地理科学师范专业,根据中"毕业后在中小学校任教两年"的规定.我打算先到市级的高中签订合同,目前的理想学校是长郡中学或者雅礼中学等长沙市内的学校,如果不行就去怀化三中或者怀铁一中,然后再去乡下支教两年,如果可以去西北地区支教,我会考虑的.比较广阔。此外，地理科学专业毕业生认为该专业发展前景很好和比较好的比例为23%，27%的毕业生认为该专业发展前景为“不太好”或“很不好”。按照10分制进行计算，该专业的发展前景指数为5.78，与其他专业相比，发展前景指数为中等。综合来看，地理科学专业毕业生还是比较受欢迎的。同时根据高中老师的介绍，在湖南，地理老师还是很缺，所以毕业后只要大学好好学了，就业不成问题。 3)同时为了多学点知识，我还辅修了英语,首先对英语比较感兴趣,同时英语作为一个工具,学好它也有一定好处,毕竟现在社会是国际化的社会.当时报英语辅修是因为不甘心就当个地理老师,英语的话对于以后的各方面应该都会有所帮助.其实经过一个学期的辅修,感觉挺累的,我也不知道能不能坚持完双学位,但是至少下学期是要坚持完的,以后再慢慢看吧. 4)目标地域分析:湖南是教育大省,人口和面积也比较大,同时随着长株潭发展,经济发展越来越快,教育发展需求也越来越快,我家在
碳纤维增强复合材料概述 摘要：本文对碳纤维增强复合材料进行了介绍，详细介绍了其优点和应用。并对碳纤维复合材料存在的问题提出建议。 关键字：碳纤维，复合材料，应用 Abstract: In this paper, the carbon fiber reinforced composite materials are introduced, its advantages and application was introduced in detail. And puts forward Suggestions on the problems existing in the carbon fiber composite materials. Key words: carbon fiber, composite materials, applications 1.碳纤维增强复合材料介绍 复合材料是将两种或两种以上不同品质的材料通过专门的成型工艺和制造方法复合而成的一种高性能新材料，按使用要求可分为结构复合材料和功能复合材料，到目前为止，主要的发展方向是结构复合材料，但现在也正在发展集结构和功能一体化的复合材料。通常将组成复合材料的材料或原材料称之为组分材料（constituent materials），它们可以是金属陶瓷或高聚物材料。对结构复合材料而言，组分材料包括基体和增强体，基体是复合材料中的连续相，其作用是将增强体固结在一起并在增强体之间传递载荷；增强体是复合材料中承载的主体，包括纤维、颗粒、晶须或片状物等的增强体，其中纤维可分为连续纤维、长纤维和短切纤维，按纤维材料又可分为金属纤维、陶瓷纤维和聚合物纤维，而目前用得最多的和最重要的是碳纤维[1]。 碳纤维是一种直径极细的连续细丝材料，直径范围在6～8 μm 内，是近几十年发展起来的一种新型材料。目前用在复合材料中的碳纤维主要有两大类：聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维，分别用聚丙烯腈原丝（称之为前驱体）、沥青原丝通过专门而又复杂的碳化工艺制备而得。通过碳化工艺，使纤维中的氢、
材料工程技术专业毕业论文（设计）格式要求 （注：文中红色字体为修改过的要求） （一）论文字数：原则上要求8000字以上。 （二）页面及版面设计：论文文本一律采用单面打印，打印必须设置页面、版面及页码，具体要求是：页面设置为：纸型—A4；页边距—上3、下2、左3、右2（单位为厘米）；装订线—0。版面设置为：行间距—1.5倍距离；字符距离—标准。页码设置：页码设置自论文标题之页（目录后一页）起至参考文献结束之页，阿拉伯数字，居中。 （三）论文文本的排列及打印格式：论文文本内容按下列顺序排列：封面、目录、标题、作者姓名及单位、中文摘要与关键词、英文摘要与关键词、正文、参考文献、致谢、附录（可选）。 1、封面：见附件1。 2、目录：“目录”二字：宋体小二号，加粗，居中。以下内容：宋体小四号，整个目录独占一页。 3、论文标题：正标题：宋体小二号，加粗，居中排列。副标题：宋体小三号，加粗，居中排列。 论文题目根据本人的具体实习情况自行拟定 4、单位与作者名：宋体小四号，加粗，居中排列，顺序为：学院、专业、班级及学号、作者。 5、中文摘要与关键词：“摘要”两字，用黑体五号，加粗，“摘要”前面空两字，后面用冒号。摘要内容用楷体（GB2312）五号。关键词上述部分与摘要格式同。另：每一个关键词之间用逗号隔开，最后一个关键词后不用标点符号。 6、英文摘要与关键词（含英文标题与作者姓名）：“Times News Roman”字体，五号。作者姓名用汉语拼音。英文“Abstrct”与“Key Wowds”二字要加粗。 注：以上3---6项共占一页，若一页版面不够可将英文摘要及关键词（含英文标题及作者姓名）另设一页。 7、正文： （1）文中小标题： 标题层次用阿拉伯数字排序，分别为：一级标题：1 2 3…等（数字后不带标点，空一字再写标题），宋体小四号，加粗；二级标题—1.1、1.2、1.3…等（以下类推），宋体五号。各级标题一律另起一行顶头排
地理专业本科毕业论文题目（最新精选） 近现代以来，随着地理科学的快速发展，不再局限于自然地理现象的研究，而是逐步涵盖自然科学和社会科学的双重特征。现在学术堂为了让各位地理专业的本科学生们确定论文主题，现总结了近几年来最新的200个地理专业本科毕业论文题目，欢迎各位前来查看。 地理专业本科毕业论文题目一： 1、红树林可培养微生物活性评价和土壤宏基因组文库构建及生物活性筛选 2、基于GIS和遥感的崇明岛土地资源承载力研究 3、杭州西溪湿地景观格局研究分析 4、基于3S技术的干旱区土壤盐渍化时空演变研究 5、县域土壤系统分类基层分类与制图研究 6、松嫩平原西部土地整理区景观格局及土壤属性空间变异特征研究 7、哈尔滨城市绿地土壤调查及改良效果研究 8、连作障碍土壤生态修复的研究 9、不同盐碱程度盐碱土壤微生物多样性研究 10、面向土系调查制图的小尺度区域景观分类研究 11、酸沉降下南亚热带森林土壤元素动态及其响应机制 12、辽宁朝阳凤凰山基准剖面古土壤类型判定研究 13、湖北省主要土纲基层分类指标体系的构建及应用 14、盐城典型滨海潮滩湿地地形地貌特征及其对景观分异的影响 15、生物炭对石灰土性质及土壤系统中碳迁移转化的影响研究 16、基于遥感数据的土壤水分与地形地貌关系研究 17、内蒙古毛乌素沙地景观格局动态变化及其驱动力研究 18、基于无人机遥感的“黄河-铁塔样带”地貌与景观特征研究 19、生物炭改良土壤物理性质的初步研究 20、氮添加对森林土壤可溶性糖、酚类物质及可溶性有机氮含量的影响 21、粉煤灰改良盐碱土壤理化性状及对植物生理性状影响研究 22、天津土壤盐渍化及其对土壤碳酸盐、有机碳分布的影响 23、玄参属系统发育和生物地理学分析及砾玄参复合种的亲缘地理学研究
碳纤维复合材料 碳纤维增强复合材料(Carbon Fibre-reinforced Polymer, 简称CFRP)是以碳纤维或碳纤维织物为增强体，以树脂、陶瓷、金属、水泥、碳质或橡胶等为基体所形成的复合材料，简称碳纤维复合材料。 碳复合材料的特性主要表现在力学性能、热物理性能和热烧蚀性能三个方面。 (1)密度低(1.7g/cm3左右)在承受高温的结构中，它是最轻的材料;高温的强度好，在2200oC时可保留室温强度;有较高的断裂韧性，抗疲劳性和抗蠕变性;而且拉伸强度和弹性模量高于一般的碳素材料，纤维取向明显影响材料的强度，在受力时其应力-应变曲线呈现"假塑性效应"即在施加载荷初期呈线性关系，后来变成双线性关系，卸载后再加载，曲线仍为线性并可达到原来的载荷水平。 (2)热膨胀系数小，比热容高，能储存大量的热能，导热率低，抗热冲击和热摩擦的性能优异。 (3)耐热烧蚀的性能好，热烧蚀性能是在热流作用下，由于热化学和机械过程中引起的固体材料表面损失的现象,通过表层材料的烧蚀带走大量的热量,可阻止热流入材料内部, C-C材料是一种升华-辐射型材料。 复合原理它以碳纤维或碳纤维织物为增强体，以碳或石墨化的树脂作为基体。 复合以后的这种材料在高温下的强度好，高温形态稳定，升华温度高，烧蚀凹陷性，平行于增强方向具有高强度和高刚性，能抗裂纹传播，可减震，抗辐射。 碳纤维增强尼龙的特色 碳纤维具有质轻、拉伸强度高、耐磨损、耐腐蚀、抗蠕变、导电、传热等特色，与玻璃纤维比较，模量高3?5倍，因而是一种取得高刚性和高强度尼龙资料的优秀增强资料。碳纤维复合资料可分为长（接连）纤维增强和短纤维增强两大类。纤维长度可从300~400m 到几个毫米不等。曩昔10年中，大家在改善不一样品种的碳纤维复合资料加工办法和功能方面投入了许多的研讨。从预浸树脂到模塑法加工，从短纤维掺混塑料注射加工到层压成型，在碳纤维复合资料及制品制造方面积累了许多成功的经历。当前普遍认为，长（接连）纤维有高强、高韧方面的优越性，短切纤维有加工性好的特色。因而，长碳纤维复合资料在加工上完善成型技术、短碳纤维复合资料进一步进步力学功能是碳纤维复合资料开展的方向。 依据碳纤维长度、外表处理方式及用量的不一样，还能够制备归纳功能优秀、导电功能各异的导电资料，如抗静电资料、电磁屏蔽资料、面状发热体资料、电极资料等。碳纤维增
碳纤维的研究现状与发展 摘要：碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，分子结构界于石墨和金刚石之间，含碳体积分数随品种而异，一般在0.9以上。 关键词：碳纤维复合材料性能与应用 正文 一、碳纤维的性能 1.1分类 根据原丝类型分类可分为聚丙烯腈（PAN）基、沥青基和粘胶基3种碳纤维，将原丝纤维加热至高温后除杂获得。目前，PAN碳纤维市场用量最大；按力学性能可分为高模量、超高模量、高强度和超高强度4种碳纤维；按用途可分为宇航级小丝束碳纤维和工业级大丝束碳纤维，其中小丝束初期以1K、3K、6K（1K为1000根长丝）为主，逐渐发展为12K和24K，大丝束为48K以上，包括60K、120K、360K和480K等。 1.2性能 碳纤维的主要性能：(1)密度小、质量轻，密度为1.5～2克/立方厘米，相当于钢密度的l/4、铝合金密度的1/2；(2)强度、弹性模量高，其强度比钢大 4-5倍，弹性回复l00%；(3)具有各向异性，热膨胀系数小，导热率随温度升高而下降，耐骤冷、急热，即使从几千度的高温突然降到常温也不会炸裂；(4)导电性好，25。C时高模量纤维为775μΩ/cm，高强度纤维为1500μΩ/cm；(5)耐高温和低温性好，在3000。C非氧化气氛下不融化、不软化，在液氮温度下依旧很柔软，也不脆化；(6)耐酸性好，对酸呈惰性，能耐浓盐酸、磷酸、硫酸等侵蚀。此外，还有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和使中子减速等特性。
通常，碳纤维不单独使用，而与塑料、橡胶、金属、水泥、陶瓷等制成高性能的复合材料，该复合材料也具有轻质、高强、耐高温、耐疲劳、抗腐蚀、导热、导电等优良性质，已在现代工业领域得到了广泛应用。 1.3应用领域 由于碳纤维具有高强、高模、耐高温、耐疲劳、导电、导热等特性，因此被广泛应用于土木建筑、航空航天、汽车、体育休闲用品、能源以及医疗卫生等领域。此外，碳纤维在电子通信、石油开采、基础设施等领域也有着广泛的应用，主要用于放电屏蔽材料、防静电材料、分离铀的离心机材料、电池的电极，在生化防护、除臭氧、食品等领域种也有出色的表现。碳纤维复合材料片。碳纤维复合材料片是采用常温固化的热固性树脂（通常是环氧树脂）将定向排列的碳纤维束粘结起来制成的薄片。把这种薄片按照设计要求，贴在结构物被加固的部位，充分发挥碳纤维的高拉伸模量和高拉伸强度的作用，来修补加固钢筋混凝土结构物。日本、美国、英国将该材料用于加固震后受损的钢筋混凝土桥板，增强石油平台壁及耐冲击性能的许多工程上，获得了突破性进展。碳纤维复合材料片具有轻质（比重是铁的1/4～1/5），拉伸模量比钢高10倍以上，耐腐蚀性能优异，可以手糊，工艺性好等优点。因此，碳纤维复合材料片在修补加固已劣化的钢筋混凝土结构物（约束裂纹发展、防止混凝土削落）和提高结构物耐力以及对用旧标准设计建成的钢筋混凝土结构物的补强、加固应用将越来越多。 二、生产工艺 通常用有机物的炭化来制取碳纤维，即聚合预氧化、炭化原料单体—原丝—预氧化丝—碳纤维。碳纤维的品质取决于原丝，其生产工艺决定了碳纤维的优劣。以聚丙烯腈(PAN)纤维为原料，干喷湿纺和射频法新工艺正逐步取代传统的碳纤维制备方法。 2.1干喷湿纺法 干喷湿纺法即干湿法，是指纺丝液经喷丝孔喷出后，先经过空气层(亦叫干段)，再进入凝固浴进行双扩散、相分离和形成丝条的方法。经过空气层发生的物理变化有利于形成细特化、致密化和均质化的丝条，纺出的纤维体密度较高，
毕业论文初稿 作者：周浩 指导老师：陈雷 专业：地理科学 [题目]《中美高新技术产业发展模式对比研究》 ［摘要］高新技术产业是指那些投入大量研究与开发资金，以迅速的技术进步为标志的产业。本文通过对中国和美国的高新技术产业发展模式进行分析，归纳其高新技术产业发展特点，并且根据中国和美国高新技术产业比发展模式对比，指出我国高新技术产业发展过程中存在的不足，并据此提出了改进我国高新技术产业发展措施的建议。 ［关键词］高新技术产业、发展模式、对比分析、对策和建议空间 ［内容］ 1、引言 21世纪初期是实现我国现代化发展战略的关键时期,加快发展高新技术产业将成为我国在激烈的国际经济和科技竞争中取胜的必然选择。发展高新技术产业涉及多个领域及其相关政策等各个方面,本文针对现阶段制约我国高新技术产业发展的问题,提出了迈入新世纪我国高新技术产业的发展对策。 一、加快发展高新技术产业刻不容缓世纪之交,以信息技术、知识产业的迅猛发展为主要标志的知识经济革命正席卷全球,世界科技进步速度明显加快。高新技术产业已成为知识经济时代的支柱产业,而附加值高、渗透性强的高科技产品也成为国际贸易中各国竞争的制高点。支撑经济竞争的产业技术水平成为国际竞争的新焦点和决定性因素,竞争优势进一步向拥有先进科技的发达国家倾斜。面对更加激烈的国际化竞争,发展中国家要想在竞争中取胜,必须加快发展高新技术产业,2 1世纪初期,为了促进我国可持续发展战略的实现,也要通过技术创新和制度创新来推进经济增长方式向技术集约化的方向转变,利用产业升级来解决我国经济增长与人口、资源环境、劳动就业等方面的矛盾。因而加快发展高新技术产业已刻不容缓。国家高新技术产业开发区“十二五”发展规划纲要中没有关于地理要素的规划，所以我希望从中帮助国家十三五提供借鉴。 二、国际经济发展和竞争格局演变的历史表明, 科技内涵已经成为国际竞争力新的决定因素。目前以信息技术、生物技术、新材料技术等现代技术为主体的高技术正以白热化的竞争速度发展。就国家和地区而言, 谁抢占高新技术的先机, 谁就拥有竞争的优势和主动权。最新的一项研究显示, 中国大陆最具竞争力的城市是上海、北京、深圳, 上海的优势愈加明显。 三、。在国家高新区“四加一”布局中, 深圳的综合科技实力明显逊色于北京、上海、西安, 仅强于杨凌, 这是深圳发展高新技术及其产业最主要的障碍之一。 一、高新技术产业的界定 高新技术产业是指那些投入大量研究与开发资金，以迅速的技术进步为标志的产业。在美国，高新技术产业泛指那些依赖先进的科学和工程技术的多种生产部门；日本认为以当代尖端科技和下一代科学技术为基础建立起来的技术群是高新技术产业；我国在1991 年 3 月由
毕业论文教学大纲 课程代号：0002025048 学时数：13周 适用专业：材料科学与工程 1 目的和任务 （1）毕业论文是培养学生综合应用所学基础理论、基本知识、基本技能，分析和解决实际问题，进行工程基本训练或从事科研工作初步训练的重要教学环节。 （2）毕业论文应着重培养学生独立工作的能力。通过论文的实践，拓宽专业面，加深加宽已学理论知识。 （3）毕业论文要突出对学生应用能力和综合能力的训练。通过毕业论文，培养学生查阅和运用文献资料的能力，外语阅读和翻译能力，独立分析与思维能力，书面与口述表达能力，创新能力。结合毕业论文工作内容，有侧重地培养学生的进行科学研究能力。培养学生树立严谨求实的科学态度和工作作风。 2 基本要求 (1) 了解研究课题的意义，开题的理由和依据； (2) 能熟练应用检索工具和网络收集、查询有关技术资料； (3) 初步掌握科学研究的步骤、方法和论文写作规范； (4) 能对相关的研究方法、技术路线和研究方案进行选择、分析和评价； (5) 能独立进行与研究课题相关的实验、操作方法正确； (6) 能运用所学知识对研究课题进行相关的理论分析； (7) 能撰写符合规范的毕业论文，并按要求用计算机打印文字和绘制相关的图表； 3 选题 3.1 选题原则 3.1.1符合培养目标 选题首先应符合材料科学与工程专业的培养目标，力求有利于巩固、深化和拓展学生所学的知识和技能，使学生得到综合训练。 3.1.2. 结合实际 选题要结合经济建设和社会发展实际，结合工程生产实际，结合实验室建设和课程建设的实际，结合科技应用研究的实际。要求每个课题主要结合一个方面的实际。 3.1.3可行性 选题的难度和工作量适中，完成课题的条件基本具备，安全保障措施能满足要求，考虑了因材施教，学生在规定的时间内经过努力能够完成。 3.1.4 创新性 选题要重视对学生创新精神和创新能力的培养。对于重复使用的课题或与现有资料雷同的课题，应当在内容、要求、完成方法等方面有所更新和提高。 3.1.5一人一题，以保证每个学生都得到必要的综合训练。大型或复杂课题可以分成子课题由不同学生完成，用子课题儿为毕业论文题目，必须有明确分工。 3.2毕业论文应反映出作者能够准确地掌握大学阶段所学的专业基础知识，基本学会综合运用所学知识进行科学研究的方法，论文题目的范围不宜过宽，一般选择本学科某一重要问题的一个侧面或
国家电网公司集中规模招标采购 碳纤维复合材料芯导线规模化应用工程复合材料芯软铝型线绞线及配套金具 招标文件 (技术规范通用部分) 国家电网公司 二〇一六年九月
1总则 1.1一般规定 1.1.1投标人应具备招标公告所要求的资质，具体资质要求详见招标文件的商务部分。 1.1.2投标人须仔细阅读包括本技术规范（通用部分和专用部分）在内的招标文件阐述的全部条款。投标人提供的复合材料芯软铝型线绞线（以下简称导线）及其配套金具应符合招标文件所规定的要求。 1.1.3本技术规范提出了对导线及其配套金具的技术上的规范和说明。 1.1.4本技术规范提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术细节作出规定，也未充分引述有关标准和规范的条文，投标人应提供符合本技术规范引用标准的最新版本和本技术规范要求的全新产品，如果所引用的标准之间不一致或本技术规范所使用的标准与投标人所执行的标准不一致时，按要求较高的标准执行。 1.1.5如果投标人没有以书面形式对本技术规范的条文提出差异，则意味着投标人提供的产品完全符合本技术规范的要求。如有与本技术规范要求不一致的地方，必须逐项在投标人技术偏差表中列出。 1.1.6本技术规范将作为订货合同的附件，与合同具有同等的法律效力。本技术规范未尽事宜，由合同签约双方在合同谈判时协商确定。 1.1.7本技术规范中涉及有关商务方面的内容，如与招标文件的商务部分有矛盾时，以商务部分为准。 1.1.8本技术规范通用部分各条款如与技术规范专用部分有冲突，以专用部分为准。 1.2投标人应提供的资格文件 投标人应按下列内容和顺序提供详实的文件。投标人应保证所提交文件的真实性。 1.2.1 投标人应提供所投产品制造所依据的技术规范和工艺标准。 1.2.2 除以上内容外，投标人应对本技术规范书要求的其他内容明确应答或明确承诺。如果需要的话，投标人应免费提交招标人要求的供合理评标用的补充数据和资料。 1.2.3 投标人应提供有效期为5年（指试验报告出具日期至开标日小于或等于5年）的复合材料芯软铝型线绞线型式试验报告。型式试验报告的导线截面不小于所招标导线截面（型式试验报告中的复合材料芯棒厂家与本次投标的复合材料芯棒供应商应一致，大截面可代替小截面、高耐热等级可代替低耐热等级、高强度级别可代替低强度级别）。投标时应提供配套金具的制造商名称。 1.2.4投标人应承诺在供货前提供所招标导线型号规格一致的有效期为3年（指试验报告出具日期至开标日小于或等于3年）的导线、耐张线夹、接续管制造单位型式试验报告,。投标人应在供货前提供有效期为5年（指试验报告出具日期至开标日小于或等于5年）的悬垂线夹、间隔棒、防振锤、连接金具等配套金具制造单位的有效型式试验报告。耐张线夹、接续管、悬垂线夹、间隔棒、防振锤、连接金具等配套金具允许外购外协。 （a）复合材料芯软铝型线绞线型式试验包括绞线试验、芯棒试验和软铝型线试验。 绞线试验项目包括：常温拉断力、高温拉断力、应力-应变试验、线膨胀系数、弧垂-温度、常温蠕变、高温蠕变、过滑轮、振动疲劳、20℃直流电阻、截面积、外径、线密度、载流量、表面质量、节径比和绞向、平整度、紧密度、电晕及无线电干扰试验。 芯棒试验包括：外观、直径公差及f值、抗拉强度、线膨胀系数、密度、卷绕、扭转、固化度、径向耐压试验、玻璃化转变温度Tg、高温抗拉强度、弹性模量、耐荧光紫外老化、盐雾试验、玻纤层厚度。 铝单线试验项目包括：外观、尺寸偏差、机械性能、电性能。 （b）耐张线夹及接续管型式试验。
碳纤维复合材料在航空航天领域的应用林德春潘鼎高健陈尚开 （上海市复合材料学会）（东华大学）（连云港鹰游纺机集团公司） 碳纤维是纤维状的碳素材料，含碳量在90%以上。具有十分优异的力学性能，与其它高性能纤维相比具有最高比强度和最高比模量。特别是在2000℃以上高温惰性环境中，是唯一强度不下降的物质。此外，其还兼具其他多种得天独厚的优良性能：低密度、高升华热、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、高震动衰减性、低热膨胀系数、导电导热性、电磁屏蔽性,纺织加工性均优良等。因此，碳纤维复合材料也同样具有其它复合材料无法比拟的优良性能,被应用于军事及民用工业的各个领域，在航空航天领域的光辉业绩，尤为世人所瞩目。 可以明显看出，在航空航天领域碳纤维的用量有大幅度增加，2006年比2001年增长约40%，2008年增长约76%，2010年和2001年相比增长超过100%。 本文将介绍碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）在航空航天领域应用的新进展。 1 航空领域应用的新进展 T300 碳纤维/树脂基复合材料已经在飞行器上广泛作为结构材料使用，目前应用较多的 为拉伸强度达到5.5GPa，断裂应变高出T300 碳纤维的30％的高强度中模量碳纤维T800H 纤维。 （1）军品 碳纤维增强树脂基复合材料是生产武器装备的重要材料。在战斗机和直升机上，碳纤维复合材料应用于战机主结构、次结构件和战机特殊部位的特种功能部件。国外将碳纤维/环氧和碳纤维/双马复合材料应用在战机机身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位，起到了明显的减重作用，大大提高了抗疲劳、耐腐蚀等性能，数据显示采用复合材料结构的前机身段，可比金属结构减轻质量31.5%，减少零件61.5%，减少紧固件61.3%；复合材料垂直安定面可减轻质量32.24%。用军机战术技术性能的重要指标——结构重量系数来衡量，国外第四代军机的结构重量系数已达到27～28%。未来以F-22为目标的背景机复合材料用量比例需求为35%左右，其中碳纤维复合材料将成为主体材料。国外一些轻型飞机和无人驾驶飞机，已实现了结构的复合材料化。目前主要使用的是T300级和T700级小丝束碳纤维增强的复合材。 美国在歼击机和战斗机上大量使用复合材料：F-22的结构重量系数为27.8%，先进复合材料的用量已达到25%以上，军用直升机用量达到50%以上。八十年代初美国生产的单人
材料类专业论文毕业设计论文 摘要：做好选题是完成毕业设计（论文）教学工作的前提。分析了选题工作中经常出现的一些问题和弊端，并且结合实践，提出了小组式协作命题、课题遴选制度、师生双向选择等一些行之有效的措施。 关键词：材料类专业；毕业设计（论文）；选题工作；措施与办法 选题工作一般由命题和选题两个环节组成，它决定着毕业设计（论文）的方向和目标。做好选题工作是完成毕业设计（论文），提高设计（论文）质量的前提。任何事物或事件的解决都要经过“提出问题、分析问题、解决问题”三个步骤，毕业设计（论文）亦是如此。在这三个步骤中，提出问题是第一位的，提不出问题，分析与解决问题就无从谈起；而且，最好还要能提出好问题，有好问题才可能有好的分析及解决结果。所以说，重视命题环节，抓好选题工作，是完成毕业设计（论文）教学工作的前提和关键。 笔者结合近几年来参与材料科学与工程专业的毕业设 计（论文）教学工作的体验，就选题工作中一些日益突出的问题和矛盾谈几点认识和看法。 一、选题工作的一些常见问题和弊病 选题是毕业设计（论文）的启航点。立题不当，可能会
使整个毕业设计（论文）的创新性和目的性都黯然失色，而现实中，这种现象却屡有发生。究其原因，有人为的因素，也有课题的局限，还有一些则是囿于制度的僵硬。一些问题也越来越多地暴露出来，比如：教师个人素质参差不齐，命题随意而不规范；课题陈旧老化或脱离实际毫无应用价值；多年同题，多生一题，缺乏独立思考的空间；选题方式呆板，不能因材施教等等。这些问题如果不能很好地解决，毕业设计（论文）的质量也就无法保证了。 二、解决的办法 针对以上种种弊端，我们在教学过程中积极探索，大胆实践，摸索出了一系列行之有效的措施和方法，有效地抑制了影响选题工作的各种因素，切实保障了毕业设计（论文）教学工作的顺利开展。 （一）协同命题，优势互补，共同培养 针对指导老师水平参差不齐，青年教师专业知识单一、经验缺乏而老教师知识结构老化、教学手段落后等现状，我们尝试组建了命题小组。命题小组按一定比例由青年教师、老教师和具有高级职称年富力强的中年教师共同组成，这样就可以取长补短，既借鉴了老教师深厚的专业功底，又发挥了青年教师创新意识强的优势。事实证明，以小组为单位命题，能最大程度上弥补因个人水平差距给课题质量带来的影
1、前言 现代经济的飞速发展加速了电力工业的发展，也大大推动了输电线路的技术进步。架空输电导线作为输送电力的载体，在输电线路中占有极为重要的地位。为了安全可靠地多送电，各国有关科技工作者一直不断努力地寻求架空输电线路用导线，以取代各种传统的导线。长期以来，传统的架空输电导线主要使用钢芯铝绞线，为了提高防腐性能，开发了铝包钢芯铝绞线等。为了提高强度，开发了钢芯铝合金绞线，全铝合金绞线，铝包钢芯铝合金绞线等，为了提高导线的耐热性能和输送容量，开发了各种耐热铝合金导线；为了降低导线弛度，开发了用殷钢芯代替普通钢芯的低弛度导线等。 碳纤维的出现是材料史上的一次革命。碳纤维是目前世界首选的高性能材料，具有高强度、高模量、耐高温、抗疲劳、导电、质轻、易加工等多种优异性能，正逐步征服和取代传统材料。现已广泛应用于航天、航空和军事领域。世界各国均把发展高性能碳纤维产业放在极其重要的位置。碳纤维除了在军事领域上的重要应用外，在民品的发展上有着更加广阔的空间，并已经开始深入到国计民生的各个领域。在机械电子、建筑材料、文体、化工、医疗等各个领域碳纤维有着无可比拟的应用优势。随着材料科学的不断进步，在上世纪90年代，人们尝试用碳纤维复合材料代替金属材料来制作导线的芯材，并取得了一定的成果，已开发出几种复合材料合成芯导线。 这种新型复合材料合成芯导线充分发挥了有机复合材料的特长，与现有各种架空导线相比，具有重量轻、强度大、耐高温、耐腐蚀、线损低、弛度低等优点。可以说，新型复合材料合成型导线是一种全新概念的架空输电线路用导线，它实现了电力传输的节能、环保与安全。 2、国际复合材料芯电缆产业现状及发展趋势 目前国际上在已取得一定成果的碳纤维复合材料芯导线中，日本的碳纤维芯铝绞线和美国的碳纤维和玻璃纤维混合芯铝绞线较为典型。其中日本一家碳纤维导线企业的产量就占到世界40%左右 日本是开发架空线路特种导线品种较多的国家。在新型复合合成芯导线方面，最早是作为一种改进型低弛度导线而提出的；而实际上新型复合材料合成芯导线的优点，远止低弛度一个方面。在架空输电线路中，由于周边环境的变化，有时会发生输电导线与线下被跨越物之间电气隔离距离不够的情况。为了确保隔离距离，通常需要迁移铁塔、改建或改造铁塔。但是，由于用地的制约以及铁塔造价等原因，解决电气隔离距离不够问题最好的办法是更换导线。早在20世纪70年代，在城网改造中，为了增加输电容量，对于架空送电旧线路导线对地距离和相间距离不够的问题，根据殷钢的线膨胀系数比普通钢小得多的特点，用殷钢芯代替普通钢芯，开发了作为低弛度导线的殷钢芯铝绞线。由于这种导线的结构与通常的钢芯铝绞线相同，原来的绝缘子和金具均可以照旧使用，施工工具也可以照旧使用，它能在于铁塔不变的情况下，仅更换导线就行。到了20世纪90年代，日本学者研究用碳纤维芯代替钢芯，开发出了一种新型复合材料合成芯导线，即碳纤维芯铝绞线。这种导线与通常的钢芯铝绞线具有相同的外径和强度，架线施工中不需要特殊的机具和方法。在这种导线中，通常的钢芯铝绞线的钢芯被用碳纤维制成的复合材料芯线所代替，这是一种重量轻、线膨胀系数小，具有良好弛度特性的