复合材料蜂窝单元结构制备工艺及其力学性能研究

发布时间：2017-06-25 00:07

  本文关键词：复合材料蜂窝单元结构制备工艺及其力学性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：蜂窝结构有大量的直通孔,渗透流通性好,有较大的开口度,在众多领域有很广泛的应用前景。然而传统的制备方法蜂窝结构连接强度不高,材料的力学性能、热电性能不好,高温性能差,这是因为传统制备方法大多数是金属薄板加工成波纹状,焊接或粘结成蜂窝状,接头处应力集中产生薄弱地带,导致性能差。3D打印技术是一种快速成型技术,这种技术不会产生焊缝等应力集中点,而且不受材料的形状限制,可以轻易制备出复杂结构的材料,很适合作为制备蜂窝结构的工艺。聚乳酸材料在3D打印工艺上有很广泛的应用前景,但是由于脆性大、结晶性能差,严重限制了它的应用。本课题针对碳纳米管增强聚乳酸基复合材料,获得了试样蜂窝几何形状软件设计、原料熔融共混制丝以及3D打印成形一体化工艺,成功制备了蜂窝单元结构试样和哑铃型拉伸试样;利用SEM、XRD、拉曼光谱分析仪、红外光谱分析仪等技术分析碳纳米管增强聚乳酸基复合材料线材微观组织结构,探讨了碳纳米管增强聚乳酸基复合材料性能与其组织结构的关系。通过拉曼光谱分析仪碳纳米管的分子结构进行研究,发现1598cm-1处的峰为G峰,代表的是晶体碳特征峰,为C-C键伸缩振动产生的E2g振动模式。1340cm-1处的峰为D峰,代表的是sp3状态下的碳原子。IG:ID=0.70,这个比值比较大,表示碳原子的缺陷比较少。试验与分析结果表明,制备温度越低,碳纳米管增强聚乳酸基复合材料的拉伸性能与压缩性能越好;实验温度越低,碳纳米管增强聚乳酸基复合材料的拉伸性能与压缩性能越好。除此之外,聚乳酸碳纳米管复合材料在温度超过50℃时,力学性能变的很差,开始流变。通过SEM对PLA/CNTs复合材料的物相组织以及断口进行观察,结合界面分析和断口形貌研究复合材料的断裂机制,发现复合材料断裂主要出现在碳纳米管团聚区域,也是导致其力学性能的下降主要原因。
【关键词】：蜂窝结构 聚乳酸 力学性能
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-26
• 1.1 课题背景及意义8
• 1.2 聚乳酸概述以及碳纳米管改性8-14
• 1.2.1 聚乳酸的来源与合成9-10
• 1.2.2 聚乳酸的结构10-11
• 1.2.3 聚乳酸的结晶性11
• 1.2.4 聚乳酸的力学性能11-12
• 1.2.5 碳纳米管/聚合物复合材料概述12-13
• 1.2.6 聚乳酸/碳纳米管复合材料的研究进展13-14
• 1.3 快速成型技术简介14-24
• 1.3.1 3D打印国外研究现状17-23
• 1.3.2 3D打印国内研究现状23-24
• 1.4 本文主要研究内容24-26
• 第2章 试样的制备工艺与试验方法26-34
• 2.1 试验材料26-28
• 2.2 试样软件设计制备一体化工艺28-32
• 2.2.1 试样的几何形状设计28-29
• 2.2.2 原料熔融共混工艺29-30
• 2.2.3 3D打印工艺参数30-32
• 2.3 碳纳米管增强聚乳酸基复合材料微观组织结构分析32
• 2.4 碳纳米管增强聚乳酸基复合材料力学性能测试32-34
• 第3章 碳纳米管/聚乳酸复合材料微观组织观察34-39
• 3.1 引言34
• 3.2 碳纳米管/聚乳酸复合材料显微组织34-35
• 3.3 聚乳酸/碳纳米管的红外光谱分析35-36
• 3.4 聚乳酸/碳纳米管的拉曼光谱分析36-38
• 3.5 碳纳米管的XRD定性分析38
• 3.6 本章小结38-39
• 第4章 碳纳米管/聚乳酸复合材料力学性能39-52
• 4.1 引言39
• 4.2 碳纳米管/聚乳酸复合材料的力学性能39-48
• 4.2.1 聚乳酸复合材料不同单元结构压缩性能分析39-44
• 4.2.2 聚乳酸/碳纳米管复合材料不同温度下压缩性能对比44-46
• 4.2.3 聚乳酸/碳纳米管复合材料不同温度下拉伸性能对比46-48
• 4.3 碳纳米管聚乳酸复合材料断口分析及形成机理48-51
• 4.4 碳纳米管聚乳酸复合材料热性能分析51
• 4.5 本章小结51-52
• 结论52-54
• 参考文献54-59
• 致谢59

  本文关键词：复合材料蜂窝单元结构制备工艺及其力学性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：480020