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二维纳米FGP/h-BN协同阻燃EP复合材料的热降解动力学
被引量：
1
1
作者
宋高杰
吴正环
+4 位作者
王权
王佳玲
陈卓
刘淑意
郑佳玉
《塑料工业》
北大核心
2025年第1期119-126,133,共9页
通过膨胀阻燃剂(IFR)、鳞状石墨纳米片(FGN)和纳米层状六方氮化硼(BNN)的协同作用,提升环氧树脂(EP)的热稳定性和阻燃性能。采用热重分析仪(TG)研究了EP、EP/IFR复合材料以及EP/IFR/FGN/BNN复合材料的热降解过程,分析了不同质量比例的...
通过膨胀阻燃剂(IFR)、鳞状石墨纳米片(FGN)和纳米层状六方氮化硼(BNN)的协同作用,提升环氧树脂(EP)的热稳定性和阻燃性能。采用热重分析仪(TG)研究了EP、EP/IFR复合材料以及EP/IFR/FGN/BNN复合材料的热降解过程,分析了不同质量比例的鳞片石墨(FGP)与六方氮化硼(h-BN)微波剥离后,与IFR协同作用对EP热稳定性及热降解过程的影响。使用Zavkovic和Horowitz-Metzger两种动力学方法,计算并分析了材料的活化能。结果表明,质量比为1∶1和5∶3的FGP与h-BN微波剥离后与IFR协同阻燃EP,复合材料的最大热降解速率与EP相比分别降低了0.28%和0.26%,800℃的残炭率分别提升了11.82%和12.70%。利用Zavkovic法计算的活化能分别为158.00、149.35、136.26和136.37 kJ/mol,Horowitz-Metzger法计算的活化能分别为98.03、65.66、55.02和55.93 kJ/mol。FGN/BNN与IFR协同阻燃能够显著提升复合材料的热稳定性,改善其热降解行为,从而增强EP的阻燃性。
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关键词
环氧树脂
二维纳米协同阻燃
鳞状石墨
六方氮化硼
热降解动力学
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职称材料
沉积偏压对AlCrTiN纳米复合涂层力学与抗高温氧化性能的影响
被引量：
3
2
作者
张硕
范其香
+4 位作者
郝雪卉
吴正环
马德政
曹凤婷
王铁钢
《中国表面工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第2期104-113,共10页
沉积偏压对涂层的结构与性能具有重要影响,为研究其对AlCrTiN纳米复合涂层成分、组织结构、力学与抗高温氧化性能的影响规律,采用磁控溅射技术,改变沉积偏压(-30、-60、-90、-120 V)制备四种AlCrTiN纳米复合涂层。利用X射线衍射仪、扫...
沉积偏压对涂层的结构与性能具有重要影响,为研究其对AlCrTiN纳米复合涂层成分、组织结构、力学与抗高温氧化性能的影响规律,采用磁控溅射技术,改变沉积偏压(-30、-60、-90、-120 V)制备四种AlCrTiN纳米复合涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、纳米压痕仪等仪器表征涂层的组织结构、成分、力学性能和抗高温氧化性能。研究结果表明:不同偏压下制备的AlCrTiN纳米复合涂层均为NaCl型fcc-(Al,Cr,Ti)N相结构。随着沉积偏压增大,涂层由沿(111)晶面择优生长转变为无明显的择优生长取向,晶粒尺寸降低,残余应力和硬度增大。偏压为-90 V与-120 V时,涂层表面更加致密,具有更高的硬度和弹性模量。在800℃与900℃氧化1 h后,所有涂层表面均生成一层连续致密的Al_(2)O_(3)膜。随着沉积偏压增加,氧化膜厚度逐渐降低,表明抗高温氧化性能逐渐增强,这是因为高偏压下涂层组织更致密,且晶粒更细小。研究成果对AlCrTiN纳米复合涂层的综合性能提升与工程化应用具有一定指导意义。
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关键词
磁控溅射
负偏压
组织结构
力学性能
抗氧化性能
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职称材料
C靶功率对AlCrTiCN涂层组织结构与力学、摩擦学性能的影响
3
作者
陈浩然
范其香
+5 位作者
郭明璐
吴正环
郝雪卉
王铁钢
刘艳梅
曹凤婷
《中国表面工程》
2025年第5期334-346,共13页
氮化物涂层因其具有优异的性能被广泛研究和应用,在氮化物涂层中引入适量的C元素有望进一步增强涂层的耐磨性。为明晰C元素对AlCrTiN涂层组织结构和性能的影响规律,采用直流脉冲磁控溅射与射频磁控溅射复合技术,通过调整C靶功率为0、50...
氮化物涂层因其具有优异的性能被广泛研究和应用,在氮化物涂层中引入适量的C元素有望进一步增强涂层的耐磨性。为明晰C元素对AlCrTiN涂层组织结构和性能的影响规律,采用直流脉冲磁控溅射与射频磁控溅射复合技术,通过调整C靶功率为0、50和100 W,在单晶Si片和不锈钢片上制备出三种不同C含量的AlCrTiCN涂层。C靶功率为50与100 W时,涂层主要相结构为NaCl型fcc-(Al,Cr,Ti)(C,N)固溶体,当C靶功率为50 W时,涂层中产生了C_(3)N_(4)相。随着C靶功率增大,涂层中非晶C随之增多,晶粒尺寸逐渐减小,表面质量逐渐改善。涂层的硬度和弹性模量逐渐增大,这是因为涂层晶粒尺寸减小导致细晶强化和C的固溶强化作用逐渐增强。当C靶功率为100 W时,涂层达到最高硬度和弹性模量,分别为23.7 GPa和249.8 GPa。随着C靶功率升高,摩擦因数先增大后降低,未出现掺C涂层摩擦因数显著降低的现象,这是由于涂层中非晶相和CN_(x)相削弱了石墨相的润滑作用。尽管如此,得益于掺C涂层力学性能的提升,涂层的磨损率随着C靶功率增大而逐渐降低,说明掺C可以提升涂层的耐磨性能。三种涂层表现出不同的磨损失效形式,C靶功率为0 W时磨损形式主要为氧化磨损、磨粒磨损和黏着磨损,50 W时以磨粒磨损为主,100 W时涂层的主要磨损形式为黏着磨损。研究成果对AlCrTiN涂层的性能提升与AlCrTiCN涂层的工程化应用有一定指导意义。
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关键词
磁控溅射
组织结构
力学性能
抗摩擦磨损性能
C靶功率
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职称材料
题名
二维纳米FGP/h-BN协同阻燃EP复合材料的热降解动力学
被引量：
1
1
作者
宋高杰
吴正环
王权
王佳玲
陈卓
刘淑意
郑佳玉
机构
天津职业技术师范大学机械工程学院
国家模具产品质量检验检测中心
汕尾职业技术学院海洋学院
出处
《塑料工业》
北大核心
2025年第1期119-126,133,共9页
基金
天津市科技计划项目(24ZYJDSS00030、22YFYSHZ00190)
天津市教委科研计划项目(2022ZD023)
广东省基础与应用基础研究基金联合基金(2021A1515111010)。
文摘
通过膨胀阻燃剂(IFR)、鳞状石墨纳米片(FGN)和纳米层状六方氮化硼(BNN)的协同作用,提升环氧树脂(EP)的热稳定性和阻燃性能。采用热重分析仪(TG)研究了EP、EP/IFR复合材料以及EP/IFR/FGN/BNN复合材料的热降解过程,分析了不同质量比例的鳞片石墨(FGP)与六方氮化硼(h-BN)微波剥离后,与IFR协同作用对EP热稳定性及热降解过程的影响。使用Zavkovic和Horowitz-Metzger两种动力学方法,计算并分析了材料的活化能。结果表明,质量比为1∶1和5∶3的FGP与h-BN微波剥离后与IFR协同阻燃EP,复合材料的最大热降解速率与EP相比分别降低了0.28%和0.26%,800℃的残炭率分别提升了11.82%和12.70%。利用Zavkovic法计算的活化能分别为158.00、149.35、136.26和136.37 kJ/mol,Horowitz-Metzger法计算的活化能分别为98.03、65.66、55.02和55.93 kJ/mol。FGN/BNN与IFR协同阻燃能够显著提升复合材料的热稳定性,改善其热降解行为,从而增强EP的阻燃性。
关键词
环氧树脂
二维纳米协同阻燃
鳞状石墨
六方氮化硼
热降解动力学
Keywords
Epoxy Resin
Two-dimensional Nano Synergistic Flame Retardancy
Graphite Nanosheet
Hexagonal Boron Nitride
Thermal Degradation Kinetics
分类号
TQ323.5 [化学工程—合成树脂塑料工业]
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职称材料
题名
沉积偏压对AlCrTiN纳米复合涂层力学与抗高温氧化性能的影响
被引量：
3
2
作者
张硕
范其香
郝雪卉
吴正环
马德政
曹凤婷
王铁钢
机构
天津职业技术师范大学机械工程学院
国家模具产品质量检验检测中心
聊城大学材料科学与工程学院
出处
《中国表面工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第2期104-113,共10页
基金
国家自然科学基金(51501130)
天津市自然科学基金(19JCYBJC17100)
+2 种基金
天津市研究生创新基金(2021YJSS228)
广东省基础与应用基础研究基金(2021A1515111010)
天津市教委科研计划重点(2021ZD005,2020KJ103,2022ZD033,2022ZD020)资助项目。
文摘
沉积偏压对涂层的结构与性能具有重要影响,为研究其对AlCrTiN纳米复合涂层成分、组织结构、力学与抗高温氧化性能的影响规律,采用磁控溅射技术,改变沉积偏压(-30、-60、-90、-120 V)制备四种AlCrTiN纳米复合涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、纳米压痕仪等仪器表征涂层的组织结构、成分、力学性能和抗高温氧化性能。研究结果表明:不同偏压下制备的AlCrTiN纳米复合涂层均为NaCl型fcc-(Al,Cr,Ti)N相结构。随着沉积偏压增大,涂层由沿(111)晶面择优生长转变为无明显的择优生长取向,晶粒尺寸降低,残余应力和硬度增大。偏压为-90 V与-120 V时,涂层表面更加致密,具有更高的硬度和弹性模量。在800℃与900℃氧化1 h后,所有涂层表面均生成一层连续致密的Al_(2)O_(3)膜。随着沉积偏压增加,氧化膜厚度逐渐降低,表明抗高温氧化性能逐渐增强,这是因为高偏压下涂层组织更致密,且晶粒更细小。研究成果对AlCrTiN纳米复合涂层的综合性能提升与工程化应用具有一定指导意义。
关键词
磁控溅射
负偏压
组织结构
力学性能
抗氧化性能
Keywords
magnetron sputtering
bias voltage
microstructure
mechanical properties
oxidation resistance
分类号
TG174 [金属学及工艺—金属表面处理]
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职称材料
题名
C靶功率对AlCrTiCN涂层组织结构与力学、摩擦学性能的影响
3
作者
陈浩然
范其香
郭明璐
吴正环
郝雪卉
王铁钢
刘艳梅
曹凤婷
机构
天津职业技术师范大学机械工程学院
出处
《中国表面工程》
2025年第5期334-346,共13页
基金
国家自然科学基金(51501130)
天津市科技计划项目(24ZYCGCG00520)。
文摘
氮化物涂层因其具有优异的性能被广泛研究和应用,在氮化物涂层中引入适量的C元素有望进一步增强涂层的耐磨性。为明晰C元素对AlCrTiN涂层组织结构和性能的影响规律,采用直流脉冲磁控溅射与射频磁控溅射复合技术,通过调整C靶功率为0、50和100 W,在单晶Si片和不锈钢片上制备出三种不同C含量的AlCrTiCN涂层。C靶功率为50与100 W时,涂层主要相结构为NaCl型fcc-(Al,Cr,Ti)(C,N)固溶体,当C靶功率为50 W时,涂层中产生了C_(3)N_(4)相。随着C靶功率增大,涂层中非晶C随之增多,晶粒尺寸逐渐减小,表面质量逐渐改善。涂层的硬度和弹性模量逐渐增大,这是因为涂层晶粒尺寸减小导致细晶强化和C的固溶强化作用逐渐增强。当C靶功率为100 W时,涂层达到最高硬度和弹性模量,分别为23.7 GPa和249.8 GPa。随着C靶功率升高,摩擦因数先增大后降低,未出现掺C涂层摩擦因数显著降低的现象,这是由于涂层中非晶相和CN_(x)相削弱了石墨相的润滑作用。尽管如此,得益于掺C涂层力学性能的提升,涂层的磨损率随着C靶功率增大而逐渐降低,说明掺C可以提升涂层的耐磨性能。三种涂层表现出不同的磨损失效形式,C靶功率为0 W时磨损形式主要为氧化磨损、磨粒磨损和黏着磨损,50 W时以磨粒磨损为主,100 W时涂层的主要磨损形式为黏着磨损。研究成果对AlCrTiN涂层的性能提升与AlCrTiCN涂层的工程化应用有一定指导意义。
关键词
磁控溅射
组织结构
力学性能
抗摩擦磨损性能
C靶功率
Keywords
magnetron sputtering
microstructure
mechanical properties
wear resistance
C target power
分类号
TG156 [金属学及工艺]
TB114 [金属学及工艺—热处理]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
二维纳米FGP/h-BN协同阻燃EP复合材料的热降解动力学
宋高杰
吴正环
王权
王佳玲
陈卓
刘淑意
郑佳玉
《塑料工业》
北大核心
2025
1
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职称材料
2
沉积偏压对AlCrTiN纳米复合涂层力学与抗高温氧化性能的影响
张硕
范其香
郝雪卉
吴正环
马德政
曹凤婷
王铁钢
《中国表面工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
3
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
C靶功率对AlCrTiCN涂层组织结构与力学、摩擦学性能的影响
陈浩然
范其香
郭明璐
吴正环
郝雪卉
王铁钢
刘艳梅
曹凤婷
《中国表面工程》
2025
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职称材料
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