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Ni-Ti合金纤维是近年来十分受关注的材料,具有良好的形状记忆效应、较高的回复率、超弹性和很好的阻尼性能,被广泛使用于桥梁建筑、航空航天、生物医学等领域。Ni-Ti合金可作为减振结构植入复合材料中,能够有效的减少振动带来的危害,实现对结构振动的控制。
本文以Ni-Ti合金纤维为研究对象,为提高其增强复合材料的界面强度,对其表面进行界面改性,并将其以织物形式植入环氧树脂中制成复合材料。主要研究内容包括:
1.采用化学方法与物理方法相结合的方式对Ni-Ti合金纤维的表面进行处理。对合金纤维表面进行打磨,然后对其进行酸处理。分别采用HCl溶液、HF/HNO3/H2O的混合液、K2CrO3/H2SO4/H2O混合液处理不同的时间。采用SEM扫描电镜观察了经过界面处理后的Ni-Ti合金纤维的表面形貌,发现在HF/HNO3/H2O的混合液中侵蚀30min的合金纤维表面刻蚀最严重,K2CrO3/H2SO4/H2O混合液次之,HCl溶液处理后的合金纤维变化最小。
2.经过Ni-Ti合金纤维/环氧树脂单纤维拔出实验,结合Cox理论模型,研究了界面处理后,Ni-Ti合金纤维/环氧树脂界面结合情况。建立了Ni-Ti合金纤维/环氧树脂复合材料在单纤维拔出过程中的数学模型,分析了拉伸过程中合金纤维受力的情况,并给出了界面脱粘和纤维断裂的依据。
3.将Ni-Ti合金纤维以织物形式植入环氧树脂中制备复合材料板材,并研究界面改性对Ni-Ti合金纤维增强复合材料振动控制作用的影响。经过实验测试复合材料的力学性能和振动控制效果,发现经过界面处理后,复合材料的力学性能变好,而振动控制的效果则不受影响。
本文的研究结论对于提高Ni-Ti合金纤维与环氧树脂的结合强度,以及Ni-Ti合金纤维作为振动控制元件在复合材料中的应用具有重要的指导意义。