力学性能范文

导语：如何才能写好一篇力学性能，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】金属材料；力学；性能

在机械加工领域，常研究的金属材料的力学性能主要包括以下几个方面：材料强度与塑性、材料硬度、冲击韧性与疲劳强度。通过对金属材料力学性能的研究，在满足零部件加工性能的同时，更好更合理的选材。

一、强度与强度指标

金属材料在机械加工时，承受静载荷的作用，其抵抗塑性变形或断裂的能力称之为强度。载荷就是金属材料在使用及加工过程中所承受的各种外力，其中载荷分为静载荷、冲击载荷、交变载荷。顾名思义静载荷就是力的大小和方向均不发生变化的载荷，而冲击载荷就是冲击力比较大，作用在工件上的时间比较短、速度比较快，交变载荷与静载荷相反，力的大小和方向随时间发生周期性的变化。我们所研究的强度指标就是在静载荷作用下研究的。

屈服强度是用来表示金属材料强度指标最有效的形式。当金属材料受力达到一定程度出现屈服现象时，发生塑性变形并且变形能力不随力增加而改变，此时所对应的应力称之为屈服强度。

在机械加工领域，常用到的材料一般不允许存在塑性变形，这就决定了屈服强度是我们设计零部件和选材的最主要依据。

二、塑性与塑性指标

金属材料在机械加工时承受载荷作用时发生变形，当载荷增加一定程度时发生断裂，在断裂前所承受的最大塑性变形的能力我们称之为材料塑性。拉伸试验是我们获得金属材料的强度和塑性指标最有效的试验。首先把被测材料加工成标准试样，将试样安装在拉伸试验机上通过缓慢施加拉伸载荷，获得拉伸载荷与式样伸长量的关系，即拉伸曲线。

三、硬度和硬度试验

金属材料的硬度就是指金属材料抵抗局部塑性变形和破坏的能力。金属材料的力学性能中最重要的指标之一就是硬度。与拉伸试验相比，硬度试验相对操作比较简单，可以直接在零部件表面进行试验，比较直观，应用比较广泛。硬度试验方法种类比较多，最常用的有以下三种试验方法。

1、布氏硬度试验法

（1）布氏硬度试验原理

布氏试验就是先使用硬质合金球做压头压入金属表面，在施加一定的压力，在规定时间后消除试验力，最后测量压痕表面直径，根据试验压力，作用时间，压痕直径，带入公式，通过计算公式得出其硬度值。通过实验我们可以得出以下结论：布氏硬度值与压痕直径成正比例关系。

（2）布氏硬度特点及适用范围

由于在布氏硬度实验过程中，所用到的试验力和压头直径都比较大，所以压痕也比较大，测量起来比较直观准确，故能准确反映出硬度值。但是也存在一定缺陷，由于压痕比较大，对金属表面的损伤程度也比较大，对于测量零部件表面质量要求比较高或薄壁零部件不适用布氏硬度试验。

2、洛氏硬度试验法

（1）洛氏硬度实验原理

洛氏硬度实验原理与布氏硬度试验相比，不同点在于把硬质合金球形压头改为金刚石圆锥压头，不是通过压痕直径来测量，而是通过压痕深度来测量硬度值。对于不同标尺下的硬度值必须转化为同一标尺才能进行比较。

（2）洛氏硬度特点及适用范围

由于洛氏硬度试验压头采用金刚石锥头，压痕较小，对零部件的损坏程度比较小，适用于测量一些薄壁及表面质量要求比较高的零部件，但存在一定的局限性，测量的硬度值不够准确。

3、维氏硬度试验法

维氏硬度试验压头区别于布氏和洛氏硬度，采用金刚石四棱锥体，维氏硬度试验压痕比较不明显，故可以测量薄壁零部件，但在实验过程中，对压痕对角线的测量比较复杂，增加试验难度。

四、冲击韧性与疲劳强度

由于金属材料在实际使用加工过程中所承受的载荷是多样的，也可能是多种载荷的叠加，常见的的载荷有静载荷，动载荷和交变载荷，只对静载荷研究远不够，对于冲击和疲劳载荷的研究意义重大。

1、冲击韧性

冲击载荷的研究只要通过冲击韧性来获得，冲击韧性主要通过弯曲试验获得。冲击抗力是通过冲击韧度来衡量，主要由材料的强度和塑性决定。

2、疲劳强度

实际生产中常会遇到这种现象，虽然材料承受力远低于屈服极限，但较长时间工作后也会发生断裂，这种现象就是金属疲劳。金属材料出现疲劳破坏时会出现以下特征：（1）疲劳断裂前不出现明显征兆，突然破坏。（2）引起疲劳破坏的应力并不是很大，往往远低于材料的屈服强度。（3）疲劳破坏需要经过三个阶段：裂纹形成、裂纹扩展、整体断裂。

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【关键词】纤维混凝土；力学性能；耐久性

1 纤维混凝土定义

混凝土是一种由粒状材料与水泥或其他基质材料所组成的脆性复合材料，它被广泛应用于城市的发展建设，但因其本身抗渗性及抗性变能力差、缺乏较强抗拉强度及应变、容易产生脆性破坏等问题难于满足现代建筑高度、重载、大跨的发展趋势。因此，限制了普通混凝土在现代建筑应用。为了提高混凝土中的抗压及抗性变等性能，人们会在混凝土中加入一定比例的纤维复合材料，形成我们本文所说的纤维混凝土。纤维混凝土因其独特的性能已被越来越多的工程建筑所采用。其中聚丙稀纤维、钢纤维、玻璃纤维等应用较为广泛。

2、力学性能

混凝土的主要通过其基本力学性能、抗弯冲击性、抗疲劳性、抗渗性、抗冻性以及增z机理力学性来表现及具体的性能。下面就主要通过钢纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土、素混凝土这三种材料的各项性能进行对比研究试验，从而探讨高性能纤维混凝土的力学优劣。

2.1高性能纤维混凝土抗压强度

工程建筑中受压构件主要是混凝土，它的抗压性能是其最基本的要求，抗压强度的大小是划分混凝土等级的重要指标。而其抗压强度的大小受到不同材料及材料掺量组成的影响。通过实验我们可以得知，高性能纤维混凝土抗压能力要明显优于普通混凝土，使其改变普通混凝土塑性能力，因其本身纤维的作用有效的保护了地震等地质灾害对建筑的破坏。

2.2高性能纤维混凝土抗拉性能

抗拉强度顾名思义是混凝土的极限拉应变值。因普通混凝土其脆性大，形变能力小。因此如何改变普通混凝土的抗拉性能是建筑中重要的问题，现就在普通混凝土中添加不同高性能纤维后对混凝土抗拉强度进行试验，试验结果如图：

图左：破坏力平均22KN 图中：破坏力平均32KN 图右：破坏力平均42KN

从上图实验数据中可得知，在普通的混凝土中添加相关的高性能纤维有效的增加了其抗拉性能，其中在混凝土中添加钢纤维所产生的抗拉性要比聚丙烯纤维强的多，主要原因在于钢纤维要比聚丙烯纤维有更强的弹性及强度，使其在作用力时所能承受的耐力较大。高性能纤维混凝土有效的改变了混凝土的强度及韧性，使建筑的连接作用得到提高，大大减缓了裂纹扩展速度，使建筑表现出良好的延性破坏特征。

2.3高性能纤维混凝土抗疲劳性能

建筑疲劳指的是建筑物在循环扰动应力持续作用下导致建筑结构局部结构刚度发生变化的过程。它一直是工程发生重大破坏时间的最主要原因。因此，如何解决建筑材料疲劳性是当前许多需承受反复荷载作用工程面临的重要问题。现拟在混凝土当中加入高性能纤维进行试验，看是否能有效的改变混凝土的抗疲劳性。（A-普通混凝土；B-聚丙烯；C-杜拉纤维；D-钢纤维）

从实验数据中可以得知，经过40万次疲劳循环加载后，在普通混凝土中添加了高性能纤维后，其本身的抗疲劳能力可以得到较大的提升，说明高性能纤维能有效改善混凝土的抗疲劳性能。其中钢纤维混凝土的抗疲劳性能力最强，普通混凝土的抗疲劳性最弱；同时在通过40万次疲劳循环后混凝土的抗疲劳剩余强度可以得知，普通混凝土经过40万次疲劳循环后其剩余的抗疲劳能力不到原来的一半，而其余三种添加了高性能纤维后的混凝土其抗疲劳能力下降的并不是非常明显，其中以钢纤维混凝土的剩余强度为最佳，聚丙烯及杜拉纤维其抗疲劳性能下降也是相近。

由此可以简单的得知，在建筑的混凝土当中加入一定比例的高性能纤维能够有效的提高建筑的抗疲劳能力，而且其可以在经受一定循环作用力后依然可以保持较高的抗疲劳能力，能够有效的减少建筑开裂等问题，给国民经济的发展带来巨大的经济收益。

3、改善混凝土耐久性能

建筑在追求其有相关的抗压、抗拉及抗疲劳要求之外，还应能在不同的环境下，都可以满足人们对其的正常使用，所以要求我们的建筑需要有良好的耐久性能。当遇到洪水时承受较大压力，水的作用要求其拥有一定的抗渗能力，当在寒冷的环境中又必须具备一定的抗冻能力，使其可以适应环境的变化而保持建筑本身原有的性能。人们一直认为混凝土是耐久性最好的材料，因为混凝土相比于金属材料不易腐蚀生锈。但是随着时间的推移，普通混凝土的缺点也日益显现出来，因此人们在建设的过程中，通过在混凝土当中添加一定比例的高性能纤维，改善其耐久性能，而耐久性的具体主要是以混凝土的抗渗性及抗冻性体现。

3.1抗渗能力的改善

在实际的建设当中，在混凝土中添加一定比例的高性能纤维后，一方面，在孔隙之间产生的渗水纤维在混凝土中形成约束力，能够紧密的连接混凝土内部的通道，减少了大孔隙或裂隙的产生，从而使混凝土中的抗渗能力得到加强。另一方面混凝土大量的纤维孔隙之间形成错综复杂的网格，不仅使孔隙得到细化，而且大大改善了混凝土的结构，使混凝土硬化后，孔隙之间变得更加曲折，有效的减小了与混凝土表面的连通，导致外界水进入混凝土内部需要经过复杂的孔隙，有效的阻挡了渗水，使混凝土的渗水性能得到大大的提高，延长了建筑的使用寿命。

3.2抗冻能力的提高

在一定的条件下，通过多次的冻融循环作用，混凝土的强度及外观并未受到影响的能力就是混凝土的抗冻能力。这种能力直接影响着建筑所能使用的年限及功能，因此抗冻能力也是衡量混凝土耐久性及长久性的技术性指标。虽然在目前为止，依然没有完全弄明白混凝土的冻融具体原理，解决混凝土抗冻革命性的技术仍需要时日。但是，在已有的技术条件下，如何提高建筑抗冻性，通过添加高性能纤维确实是一种较为可行的方法。

因为在混凝土当中添加一定比例的高性能纤维，一方面，使细小的缝隙在混凝土中充分的连接，达到一个紧密的状态，使水分在其内部迁移难度加大，缓解了渗水及静水压力，从而使缝隙应冻融产生的应力扩展到其内部，另一方面其内部产生的阻力有效的阻止及分散混凝土早期的开裂现象，有效的抑制了冻融所引起的开裂现象，因此使其抗冻性得到提高。

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实验制备的MTMS气凝胶为圆片状,透明度较好。对于厚度为1cm的样品,其可见光透过率最高可达到58.2%,比Kanamori等[5]制备的弹性气凝胶略低(其最好透过率在40%~85%之间)。究其原因是由于在第二步中直接加入氨水导致MTMS分子质量的原位增长与结构的不均匀性,缩聚物分子质量分布较宽,从而使气凝胶的透明度下降。此外,高温酒精超临界干燥会在干燥过程中发生表面活性基团的反应而改变其微结构,这同样会引起透明度下降。因为MTMS三官能团结构,气凝胶骨架表面具有更少的OH和更多的CH3,所以制备的MTMS弹性气凝胶具有良好的疏水性能,样品MTMS4与水的接触角为154°。弹性气凝胶密度在101~226mg/cm3之间,直径在3.5~5.6cm之间。制备的传统SiO2气凝胶透明度稍低。图1为样品的实物照片。表2为样品的部分物理性能。由SEM照片(图2a)可以看到,样品MTMS4具有较均匀的纤维状纳米多孔网络结构,孔径大多在50nm以下。而TMOS4为球状聚合结构(图2(b))[5]。由比表面积与孔径分析仪测量样品的比表面积、孔径分布和N2吸附脱附曲线,得到样品MTMS4的比表面积为609m2/g,比样品TMOS4稍低(样品TMOS4的比表面积为673m2/g)。图3(a)为样品MTMS4的N2吸附脱附等温线,图中吸附回线与C类回线较吻合。此类回线表明,气凝胶孔结构主要是锥形或双锥形管状毛细孔。孔径分布图(图3(b))显示,样品MTMS4的孔径主要分布在5~40nm之间,平均孔径为18.7nm,同时也存在3nm以内的微孔。SEM照片和孔径分布图都验证了MTMS气凝胶具有纳米级孔洞结构。图4为样品的红外图谱,曲线a为MTMS4的红外图谱。1632cm-1和3441cm-1处的吸收峰分别源自HOH和OH的振动。两峰都较小,说明样品MTMS4的羟基数量较少。处的吸收峰源自SiC的振动。这两个较大的峰说明样品MTMS4中含有较多的甲基。由图4曲线b可知,样品TMOS4对应的甲基吸收峰相对较小,这说明样品TMOS4的甲基相对较少。由图4曲线c可知,MTMS4经过500℃处理1h后其甲基已基本去除,红外图谱变得与TMOS4基本相同。而400℃处理4h后MTMS4的红外图谱基本不变。由此可知,MTMS气凝胶保持甲基基本不变的耐热温度在400℃与500℃之间。

2力学性能

由于孔隙率高及胶粒间交联度低,传统的SiO2气凝胶脆性很大,所能承受的压力非常小。而由MTMS制备出的气凝胶对压力的承受力得到很大改善,具有良好的弹性性能。样品的应力应变曲线如图5所示。样品的压缩测试参数如表3所示。样品TMOS4出现了脆性断裂的现象,应变为20%左右时样品产生了局部开裂;应变达到48%时样品大部分已经开裂,未开裂的部分被压实。而MTMS气凝胶的应力应变曲线没有出现脆性断裂的现象,表现出更好的韧性。实验中测试的四个MTMS气凝胶样品能压缩到60%左右而均未开裂,且压力释放后样品都可以部分回复。100℃左右热处理一段时间后样品会继续回复。其中,密度较大的MTMS3与MTMS2两个样品的弹性性能最好,热处理后几乎完全反弹。由样品的应力–应变曲线及压力实物图(图6)可知,样品MTMS3表现出良好的弹性性能,其压缩量为60%,压力释放后尺寸能够回复到压缩前的70%,100℃热处理30min后回复到压缩前的93%。MTMS气凝胶之所以有较好的弹性性能是因为[6]:(1)每个硅原子上最多只有三个硅氧键,交联度低,使得MTMS气凝胶比传统的SiO2气凝胶有更大的韧性。(2)低浓度的硅羟基减少了不可逆的收缩。而传统的SiO2气凝胶硅羟基数量较多,当凝胶在常压干燥过程中收缩时,会进一步形成硅氧键,这样就导致了永久性不可逆收缩,甚至产生不均匀或过大的应力而导致开裂。(3)大量的甲基均匀分布在MSQ气凝胶的网络结构中,当受压发生收缩时甲基会相互排斥,有利于气凝胶的回复。热处理后凝胶能够继续反弹的原因是:当凝胶被压缩时,其柔软而连续的骨架经受大的变形而向孔内折叠,热处理后骨架将会膨胀,有利于骨架的舒展进而使凝胶反弹图7为压缩模式下MTMS气凝胶的DMA测试曲线,由图可知,在相同温度下密度越大储能模量越大。在常温下(35℃),在测试的四个样品中,MTMS5的储能模量最小(0.71MPa),MTMS2最大(2.1MPa)。在常温到230℃之间,气凝胶材料中物理吸附的水分子逐渐脱去,网络结构基本保持不变,样品的弹性模量变化幅度较小。其中,温度低于150℃时有小幅增加,在150~230℃之间略有下降。这与Tanδ在180℃附近有一较大的峰相吻合,该峰表明在这个温度附近材料经历了软化的过程[8]。温度高于230℃时,材料内相邻的残余硅羟基和硅烷氧基会进一步缩合,生成新的硅氧键,增强了气凝胶的网络结构,使样品的储能模量都有大幅度的增加,刚性增强。所测样品在温度达到350℃时,储能模量变为常温下的2~3.5倍。其中,MTMS3常温下的储能模量为1.5MPa,而350℃下的储能模量增加到4MPa。

3热学性能

图8为样品MTMS2与TMOS4的DSC/TGA曲线。对于样品TMOS4,150℃之前有一个较大的失重(大约6%),这主要是由材料内水分子的脱附引起的[9]。第二个显著失重发生在250~325℃之间,失重约为3%,这是由于材料内骨架上残留的烷氧基被氧化并替代为质量更轻的羟基[10]。温度高于325℃时,由于烷氧基继续氧化及硅羟基之间的缩合[11],样品继续失重约5%。温度达到600℃后,样品质量趋于稳定。对于样品MTMS2,温度低于250℃时,热失重很小。在250~325℃之间,失重约为1.5%,小于TMOS4在这温度区间的失重。这是由于MTMS三官能团的结构使残留的烷氧基更少。样品MTMS4最显著的失重发生在437~575℃之间,失重约7%。对应的热流曲线在这温度区间连续出现了七个尖锐的峰。从前面的红外分析中已经得出,MTMS气凝胶保持甲基基本不变的耐热温度在400℃与500℃之间。由红外图谱并对照MTMS2与TMOS4热失重曲线,可以得出,437~575℃之间较大的失重源自MTMS材料内骨架上大量甲基由外层到内层的逐步分解。并可以进一步确定,MTMS气凝胶保持甲基基本不变的耐热温度在440℃左右。实验测得样品的热导率如表2所示。当密度大于100mg/cm3左右时,MTMS气凝胶常温下的热导率随着密度的降低而减小。其中MTMS4的热导率为0.028W/mK,同TMOS4的热导率相差不大(TMOS4的热导率为0.027W/(mK))。这说明MTMS气凝胶同传统的SiO2气凝胶一样,具有良好的保温隔热性能。气凝胶总热导率为固态热导率、气态热导率、辐射热导率和固体与气体间耦合热导率之和[12]。制备的MTMS气凝胶之所以有低的热导率是因为:(1)骨架颗粒较小,由纤细的纳米网络结构组成,因此其固态热导率非常小。(2)其孔径主要分布在10~30nm之间,小于空气中主要分子的平均自由程(空气中主要成分N2、O2等分子的平均自由程都在70nm左右)。这样孔隙内的气体分子很难发生碰撞,因此当热量传递时产生的气态热传导很小。(3)在常温常压下辐射热导率对总热导率的贡献很小。综合以上三个因素可知,该气凝胶的总热导率较低。

4结论

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关键词:高温；纤维；混凝土；力学性能

我国城市化水平的迅速提高，带动建筑业的飞速发展。房屋密集程度加大，高层超高层建筑越来越多，人口居住密度不断增大，建筑物发生火灾的概率明显加大。建筑物一旦发生了火灾，将给人民群众的生命财产和安全造成巨大的损失［1，2］。据统计，现阶段我国每年发生的火灾中，建筑火灾占火灾总数的一半以上，直接经济损失占火灾总损失的80%以上［3］。混凝土以其取材方便、制备简单、适应性强等特点，被作为结构的主导材料大量应用于土建工程中，并且还将会长期占据土木工程领域的主导地位。纤维混凝土是以混凝土为基体，以金属纤维或有机纤维增强材料组成的一种水泥基复合材料，最常见的纤维就是钢纤维、聚丙烯纤维及二者混杂使用［4～6］。掺入的纤维可以有效地克服混凝土抗拉强度低、易开裂、抗疲劳性能差等固有缺陷［7，8］。聚丙烯纤维混凝土、钢纤维混凝土及混杂纤维混凝土在工程中实际都有大量的应用，因此研究其高温后的力学性能变化十分有必要。研究普通混凝土、聚丙烯纤维混凝土、钢纤维混凝土及混杂纤维混凝土在高温后力学性能的变化及残余值，对火灾后建筑物的安全评定及加固提供指导。

1原材料及试验方法

1．1原材料

江西海螺P•O42．5普通硅酸盐水泥;江西德安碎石，5～20mm连续级配;赣江中砂，细度模数2．7，含泥量0．8%。聚丙烯纤维由长沙博赛特建筑工程材料有限公司提供，性能参数如表1所示：钢纤维来自浙江博恩金属制品有限公司，性能参数如表2所示。

1．2试验方法

抗压强度试件采用100mm×100mm×100mm模具成型，抗折强度试件采用100mm×100mm×400mm模具成型。1d后脱模，在标准养护室中养护至28d龄期进行相应测试。高温炉升温速度为10℃/min，分别升高至200℃、400℃、600℃和800℃，保持3h以保证试件内外温度一致，加热结束后自然冷却，7d后进行力学性能测试。

1．3混凝土配合比

以强度等级为C40混凝土为研究对象，研究其高温后力学性能的变化。配合比如表3所示，其中纤维量按照体积掺量掺入。

2结果与讨论

2．1纤维混凝土高温后抗压强度变化

普通混凝土及纤维混凝土在20℃、200℃、400℃、600℃和800℃后抗压强度值及抗压强度残余率如图1、图2所示。如图1所示，普通混凝土及纤维混凝土抗压强度值都随着温度的升高而降低，在相同温度条件下，各组混凝土抗压强度值的大小都呈现如下规律:普通混凝土＜聚丙烯纤维混凝土＜混杂纤维混凝土＜钢纤维混凝土。如图2所示，普通混凝土及纤维混凝土抗压强度残余率都随着温度的升高而降低，在相同温度条件下，各组混凝土抗压强度残余率变化规律与强度值变化规律有所不同:普通混凝土＜聚丙烯纤维混凝土＜钢纤维混凝土＜混杂纤维混凝土。这说明纤维混凝土较普通混凝土具有更高的耐高温性能。不同温度条件下，各组混凝土受温度影响也不尽相同。200℃时，普通混凝土抗压强度残余率为79%，而纤维混凝土都保持在85%～88%之间;400℃时，普通混凝土抗压强度残余率只有54%，纤维混凝土达到70%～73%;600℃时，普通混凝土和聚丙烯纤维混凝土的抗压强度残余率为38%左右，钢纤维混凝土和混杂纤维混凝土抗压强度残余率大于50%;800℃时，普通混凝土和聚丙烯纤维混凝土的抗压强度残余率为23%左右，钢纤维混凝土和混杂纤维混凝土抗压强度仍具有33%残余。普通混凝土随着温度的增加，都呈现出明显的强度损失;当温度小于400℃时，纤维混凝土都具有很高的抗压强度残余率，当温度大于400℃时，聚丙烯纤维混凝土抗压强度残余率显著降低;钢纤维混凝土和混杂纤维混凝土在不同温度条件下，都具有较高的抗压强度残余率。

2．2纤维混凝土高温后抗折强度变化

普通混凝土及纤维混凝土在20℃、200℃、400℃、600℃和800℃后抗折强度值及抗压强度残余率如图3、图4所示。如图3所示，各组混凝土抗折强度值都随着温度的升高而降低，在相同温度条件下，各组混凝土抗折强度值的大小与抗压强度具有相同规律，不同的是，钢纤维混凝土和混杂纤维混凝土的抗折强度明显高于普通混凝土和聚丙烯纤维混凝土。如图4所示，各组混凝土抗折强度残余率都随着温度的升高而降低;200℃、400℃和600℃条件下，各组混凝土抗折强度残余率规律相同:混杂纤维混凝土＜钢纤维混凝土＜普通混凝土＜聚丙烯纤维混凝土，温度为800℃时为:普通混凝土＜聚丙烯纤维混凝土＜混杂纤维混凝土＜钢纤维混凝土。钢纤维混凝土和混杂纤维混凝土的抗折强度在各个温度条件下都明显大于普通混凝土及聚丙烯纤维混凝土;聚丙烯纤维的掺入使得混凝土抗折强度略有增长，但不明显;钢纤维和混杂纤维显著增加了混凝土的抗折强度。在800℃条件下，钢纤维混凝土的抗折强度仍大于7MPa，与20℃时普通混凝土抗折强度相差不大(8．3MPa)。

2．3机理分析

混凝土及纤维混凝土在高温后力学性能发生明显变化，究其原因主要分为以下两方面:一是混凝土自身原因，另一个是不同种类纤维的理化性能不同。200℃时，自由水和物理结合水逸出，Aft发生分解，水化产物有所减少，水泥浆的热膨胀，会导致骨料水泥浆体界面处原始裂纹的发展，从而导致混凝土强度衰减［9，］。400℃左右时，水泥浆体中的水化硅酸钙和水化铝酸钙开始脱水，同时大量水蒸气的外逸冲刷和挤胀作用，又扩大了裂纹和孔隙，使水泥浆体中孔隙平均尺寸和微裂纹迅速增大，混凝土力学性能进一步降低。500℃时，水泥石中的氢氧化钙晶体受热分解，引起吸热反应，孔隙含量急剧增加［10］;硅质骨料中的二氧化硅晶体发生相而体积膨胀，骨料体积的增加使得骨料与水泥浆体之间的裂缝增大。600℃时，孔隙水完全失去，混凝土宏观破坏开始，因而其力学性能大幅下降，在600～700℃之间C－S－H凝胶分解［11］。800℃时石灰岩骨料膨胀、开裂，并产生二氧化碳气体，混凝土强度进一步降低。聚丙烯纤维熔点较低(168℃)，在高温下熔解而失去作用，但因其液态体积远小于固态所占空间，于是形成众多小孔隙，并由于聚丙烯纤维分散的均匀性及纤维细小且量又多，使得混凝土内部孔结构发生了变化，孔隙的连通性加强，为混凝土内部水分的分解蒸发提供了通道，从而缓解了由于水分膨胀所形成的分压，使内部压力大大降低，从而降低了水蒸气的冲刷和挤胀作用，降低裂纹的扩展［12］。因此在温度小于400℃时，聚丙烯纤维混凝土强度显著大于普通混凝土。钢纤维熔点高，自身力学性能受温度影响较小，另外，钢纤维的桥接作用和阻裂作用限制了混凝土在温度急剧变化和高温环境下产生的体积变化，减轻了混凝土内部微缺陷的引发和扩展，使混凝土在高温条件下表现出较好的力学性能［13］。

3结论

(1)混凝土及纤维混凝土的抗压强度、抗折强度及其残余率都随着温度的升高而降低。(2)纤维的掺入对混凝土高温力学性能具有改善作用，聚丙烯纤维在温度不超过400℃时改善作用显著，钢纤维在800℃时改善作用仍明显。(3)混杂纤维混凝土高温后抗压强度残余率最高。

参考文献

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【关键词】PVC压延；复合材料；力学性能

一、PVC压延柔性复合材料

PVC压延柔性复合材料是一种新型复合材料，目前被广泛应用在土工膜、广告灯箱布、蓬盖及水池布等领域【1】。复合材料的种类很多，依据物理性能表现可将其分为刚性复合材料和柔性复合材料两大类。柔性复合材料具有较大的变形范围，在低应力作用下会呈现出较低的刚度性能，在较高的应力作用下会呈现出较强的刚度及强度。柔性复合材料具有较小的抗压缩、拉伸、弯曲能力，较大的变形范围，应用领域较宽广，用途十分强大，应用前景广阔。

二、PVC压延柔性复合材料的主要力学性能

1、抗剥离性能

参考德国工业标准DIN53357实施式样剥离试验【2】，采用100%PES纱线原料，采用PVC复合层原料。裁剪试样为（200×50）mm的矩形，在盛有丙酮的容器中浸泡试样一端（约50mm），基布与复合层基本分离时取出，轻轻将其分离至75mm，室温条件下将其晾干进行剥离试验。剥离速度：100mm/min，夹距设置为100mm。试验标准大气温度和相对湿度分别为（20±2）℃和（65±2）%。经3-5次试样检测，试样规格、各组剥离强度数据等如表1所示。注：Ⅰ、Ⅲ、Ⅲ分别表示不同的压延底涂工艺。

通过研究表明，①后整理工艺是最重要的产品剥离性能影响因素，实施压延之前需要先进行基布的表面处理，可有效增强基布和薄膜结合力，提升产品抗剥离性能。观察表1可看出，复合材料经过底涂工艺，剥离强大于未经底涂工艺的复合材料，不同的底涂工艺会对产品剥离性能造成一定的影响。②提升薄膜和薄膜间的接触面积能够将产品抗剥离性能有效提升，从表1的试样1和试样2中就能体现出来。③织物密度越大，基布和膜的接触面积越大，剥离强度也就越大。比较表1中的试样3、4可得。

2、抗撕裂性能

参考英国工业标准实施符合材料拉伸撕裂试验【2】。试样大小：（200×60）mm，舌宽为20mm。舌头bc采用上夹头夹持，采用活动夹头分别夹持ab、cd。采用100%PES纤维纱线原料，采用PVC膜做复合层原料，试验环境温度和相对湿度分别为：（20±2）℃和（65±2）%。经3-5次试样检测，各组数据测试结果平均值如表2所示。经编、机织织物增强复合材料拉伸撕裂曲线如图3、4所示。

注：YK表示产品为经编双轴向织物基布压延；YW表示产品为机织平纹基布压延。

通过研究表明，①机织平纹基布压延产品被撕裂时，经/纬纱线被撕断的方式为逐跟断裂，较容易持续撕裂，撕裂口相对较为整齐；机织平纹织物型复合材料具有较差的抗撕裂性能。②经编双轴向基布压延产品极易形成撕裂纱线集聚，撕裂外观较难看，经向撕裂产生的纱线集聚情况比纬向撕裂产生纱线集聚性大。因为捆绑纱是缠绕在衬经纱上，因此会和衬经纱同时承受撕裂力、拉伸力，对衬纬纱产生的束缚力极小。压延产品结构相似情况下，经编双轴向织物比机织平纹织物更容易增强其抗撕裂强度。③纱线强度和撕裂强度成正比关系。在撕裂试验中，捆绑纱强度对织物撕裂强度产生了重要影响，经向撕裂和纬向撕裂都是造成捆绑纱拉伸断裂的过程。④织物密度增加，也增加了受力纱线的根数，将会提升撕裂强度。所以纱线强度相同的情况下，经纬纱密度越大，经纬向撕裂强度越高。⑤后整理工艺可以将经编双轴向织物纱线滑移现象降低，实施压延整理后，复合材料的撕裂强度有一定程度下降。增大复合层、基布粘结力，可控制衬经纱和衬纬纱的滑移，一定程度的降低撕裂强度。⑤织物、复合材料的撕裂强度、断裂拉伸强度的一致性、相关性较好，拉伸断裂强度高，则表明撕裂强度也越高。

三、总结

通过实验研究分析了PVC复合材料的抗剥离性能和抗撕裂性能，发现织物的密度、后整理工艺对复合材料的抗剥离性能和抗撕裂性能均有一定的影响。同时还应注意原料选择，充分认识PVC压延柔性复合材料的力学性能，促进复合材料的有效应用。

参考文献

篇6

关键词：保温砌块；秸秆表面改性；力学性能

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.07.264

1 引言

我国是农业大国，随着农业科学技术的进步与发展，我国的粮食产量逐年增高，随之而来的秸秆问题也日益突出。有数据表明，我国每年产生的各类秸秆废弃物近6亿吨，其中稻草和玉米秸秆产量约占秸秆总量的一半。农作物秸秆约有60%以上直接还田或被焚烧，这不仅造成了资源的浪费，还严重污染环境[1]。如何实现秸秆的资源化利用，是当今所面临的重要问题。

将秸秆应用到建筑材料中，最大限度的变废为宝，是科研工作者所面临的首要问题。秸秆复合型保温砌块墙体技术在我国日趋成熟，各种秸秆保温砌块的性能、特点、制备都有不同程度的研究。然而，各类秸秆复合保温砌块的性能又存在着不同的差异，从而导致秸秆复合型保温砌块至今无法得出较普遍性规律。为此，本文试通过对现有的秸秆复合保温砌块进行综合对比分析，总结出各秸秆保温砌块性能的共性与差异性，以期望找到不同成份组成的保温砌块与其性能差异之间的某种联系，为后续研究提供借鉴思路。

2 秸秆纤维的加工处理

2.1 秸秆的表面改性处理实验对比

当前，掺入秸秆的保温砌块制备环节上，面临着胶合强度问题，如何除去秸秆表面的角质蜡状膜和非极性抽提物以及二氧化硅，从而提高胶凝剂的胶合强度是制备秸秆保温砌块的关键技术之一[2]。

表1为六种秸秆纤维改性处理实验方法对比。通过对比分析可知，虽然六种实验处理方法不同，且各有优点，但实验的共性均是破坏秸秆纤维表面结构，来增强秸秆的力学、化学性质及与其他材料的复合性。

2.2 秸秆表面改性处理方法

本文通过研究现有的实验方法，总结出可行性较强的五种秸秆表面改性处理方法，见表2。分别为物理加工法[3]、化学加工法[4]、湿热加工法、机械加工法和生物加工法。化学加工法主要是通过极性溶液降低秸秆纤维表面的蜡状物质和非极性物质，从而提高活性位点，以达到较好胶合效果。如Wayne[5]通过酸性极性溶液对小麦秸秆进行化学加工处理和Edeerozey[6]通过碱性极性溶液，对红麻纤维进行改性处理，均达到理想效果。

机械加工法相对于其他几种方法，最大的优势在于工艺简单，用机械切割机切割处理即可达到工艺要求。湿热加工法通过降解蜡状物质与半纤维素可以有效的提高秸秆与胶凝剂的结合强度，使得秸秆保温砌块材料的力学性能显著提高，但湿热加工法能耗较高及废水处理的问题也待解决。

物理加工法主要目的是提高秸秆表面的润湿性能，可通过改变自由基浓度和微观构造得以实现，此种方法具有匀称、干净、易于节制的特点，但独自使用效果不佳，需与其它方法配合使用才能达到最优。生物加工法主要利用微生物和酶液分解秸秆表面的化学物质，造成表面粗糙度增高，进而达到表面极性的提高，和其他几种方法相比较具有耗能少、污染少、复杂条件少等优点，但处理工艺相对繁琐，过程控制较难。

3 秸秆保温砌块性能对比

我国在秸秆保温砌块复合材料的研究和应用起步较晚，上世纪80年代左右，我国南方地区才出现利用蔗渣制造硬质纤维板和刨花板的工厂体系[7]。近几年，中国林科院、吉林建筑大学和南京林业大学等科研院校也逐渐对这项技术进行了研究和开发，他们利用麦秸和稻秸以及棉杆灯非木质材料作为建筑原材料，研制出物理特性优良、力学性能达标的中密度纤维板或混凝土砌块。本文对比了近几年效果较好的秸秆保温砌块的实验，分别如下：

实验一，试验将页岩烧结砖作为原料组分，在其中添加秸秆等废料，按一定的配合比，经过加工成型，最后制得具有较好的保温和力学性能的页岩烧结砌块。

实验二，将成型的混凝土空心砌块孔模型内，加入秸秆压缩试块，通过加工工艺，制得混凝土秸秆保温砌块，测试结果表明，该混凝土秸秆砌块具有良好的保温性。

实验三，以玉米秸秆为主要原材料，其胶凝材料选用经过改性的耐水氯氧镁水泥，并添加具有一定活性的粉煤灰材料，搭配以防潮，防腐等改性剂，经过一定工艺，最后制得玉米秸秆纤维保温砌块。通过检测，该保温砌块在保温、力学等各性能方面展现出非常良好的特性。

实验四，先将各类粉碎并烘干的秸秆与胶凝材料石膏、水等不同比例配比成型，通过测试各砌块保温系数，合理地分析秸秆-粉煤灰保温砌块的配合比。

本文针对保温砌块性能方面，对比研究了以下四种常见的秸秆复合型保温砌块的力学性能、保温性能等特性。

从表3可看出，各类秸秆复合型保温砌块，无论从抗压、抗折等力学性能上分析，还是从保温性能上总结，均比未掺加秸秆的保温砌块的效果明显增强，而这以网状高纯度二氧化硅为骨架，裹挟一层致密的纤维素的秸秆，也因此孔隙度大，抗腐蚀能力强，保温性好，秸秆拥有很好的韧性，一定的强度。

可是，@并不意味着秸秆掺量越多越好，无论是秸秆粉末还是破碎处理的秸秆，如图1，随着秸秆掺量的逐渐增加，材料的抗折强度一开始呈上升趋势，当秸秆掺量超过10%左右，其抗折强度急剧降低；如图2，当掺入秸秆时刻起，随着掺量的增加，材料所体现出来的抗压强度就开始一直呈下降趋势。由此可以得出以下结论，秸秆掺量一旦超过一定的限度，体系内的胶凝材料不足以将其充分包裹，随着抽出物的增多，将会影响其界面的粘结度，从而使其力学强度下降。

通过比较上述各类秸秆复合型保温砌块材料，可以看出，以破碎玉米秸秆为秸秆纤维，其中加入粉煤灰、矿渣与氯氧镁水泥复合的保温砌块，其力学性能尤为突出，通过分析，其采用的氯氧镁水泥中的MgO能与矿渣中的二氧化硅反应生成MgSiO2，该MgSiO2属于水硬性，而且，镁水泥水化过程中的孔隙，加入的矿渣恰好可以将其填充，镁水泥经改性后彼此交联，使得结构密实，结构也更加稳定，这样一来，也大大增加了材料的强度，这也使得其力学性能高于其他类秸秆-混凝土水泥复合砌块。而分别利用页岩烧结砖和普通混凝土水泥复合的秸秆保温砌块虽然没有很高的力学性能，相对来说抗压、抗折强度稍逊于秸秆-镁水泥复合保温砌块，但其均能达到5Mpa左右的强度也符合国家标准[8]。

就保温性能而言，页岩烧结砖秸秆保温砌块中，由于静止空气是热的不良导体，秸秆粉末添加比例较少时，密闭的孔隙分布相对均匀，能阻碍导热，一定程度上增大了砌块的热阻，也能够增强砌块的保温，一旦添加过量，材料内部缺少熔融晶体的连接隔断，从而使各细小孔隙相连，导致空气容易因温差发生对流，这就会在一定程度上影响自身的保温效果；夹心秸秆混凝土与内填充粉煤灰秸秆-石膏保温砌块保温墙体的传热系数均在1 W/（m2・K）左右，其共同原理为在空心混凝土砌块中加入秸秆复合浆体，而后者多添加的粉煤灰中含有相当高的无定性硅质材料，比表面积大，在一定程度上增强了保温效果，这也给后者传热系数稍低于前者作出了一定的解释；而相较于秸秆-镁水泥复合的粉煤灰矿渣保温砌块，其保温性能尤为突出，一方面，添加其中的粉煤灰的作用不言而喻；另一方面，从秸秆微观结构来看，秸秆为多孔结构，镁水泥的水化产物可以将其包裹，镁水泥内部孔隙就会被封闭起来，从而添加秸秆有利于增强保温砌块，同时，秸秆与镁水泥基体之间会紧密结合起来，秸秆纤维中有大量羟基，有较强的亲水性，而镁水泥水化过程中加入的秸秆可以和氯氧镁水泥更好的结合，使其保温性能得到更深层次的加强，因而使得秸秆镁水泥复合保温砌块的保温性能远超于其他同类秸秆保温砌块。

4 结语

循环再利用的材料代替已有工业化的建筑材料，是未来建筑材料的趋势，而秸秆保温砌块材料的耐久性是重点研究课题之一，本文通过对比研究得出以下结论。（1）除去秸秆表面的角质蜡状膜和非极性抽提物以及二氧化硅，从而提高胶凝剂的胶合强度是制备秸秆保温砌块的关键技术之一。（2）现今表面改性方法主要为化学加工法、物理加工法、湿热加工法、机械加工法和生物加工法。（3）传热系数随秸秆加入增多而增大，砌块抗折强度随秸秆量加入先增大后减小，秸秆加入量增加5%左右强度减小10%。应根据砌块使用功能合理设计配合比。

参考文献：

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[8]贺子岳，余红，蔡剑英.国外新型纤维增强混凝土及其应用[J].国外建材科技，1998（03）：7-11.

篇7

关键词：氢损伤；低碳钢；断口；鱼眼；夹杂物

The Effect of Hydrogen on Low Alloy Steel Pipe Mechanical Properties

Xiaolin Liu, (Konzen Environment (Tianjin) Co., Ltd, Research and Development Department, 300190)

Zhiyuan Zhang, (Tianjin Pipe (Group) Corporation technology center, Tianjin 300301)

Abstract: In this paper, the effect of hydrogen on steel pipe mechanical property had been done, the results reveal that after hydrogen permeating treatment, the yield strength and yield ratio were increased, reduction of cross-sectional area and impact were decreased. There are some fish-eyes on tensile fracture after hydrogen permeating treatment, on the center of fish-eye there are some inclusions including calcium aluminate, calcium sulfide, magnesium aluminum spinel and niobium carbide. Method A test which crack source on the sample surface was failure. The reason of that is related to some inclusions nearby surface.

Key words: hydrogen damage; low carbon steel; fracture; fish-eye; inclusion

中图分类号： TU511.3+7 文献标识码： A

1前言

碳钢和合金钢在受到应力及腐蚀环境共同作用时发生的断裂是最危险的破坏形式之一，可称之为在含有硫化氢环境下的应力腐蚀断裂，通常发生在油气田、炼油行业及其废气、废水处理行业。硫化氢加速钢的均匀腐蚀和点蚀，最终导致氢致开裂和应力腐蚀断裂[1-4]，特别是湿的H2S对钢材具有很强的腐蚀性。因此, 对H2S应力腐蚀进行试验研究，以便对管道进行选材和采取必要的防护措施[5]。本系列试验在不施加应力情况下对钢材进行渗氢处理，而后进行力学性能试验，部分试验结果可推演到硫化氢应力腐蚀开裂机理，根据试验研究结果改进、优化生产工艺流程，具有重要的现实意义。

本文对中低碳钢管经过渗氢处理不同时间后屈服强度、抗拉强度、冲击韧性及断面收缩率等力学性能的变化、氢脆断口分析等进行了分析。

2试验材料和方法

试验材料为抗硫化氢腐蚀低碳低合金钢管，管材规格为φ177.8×12.65mm。渗氢试验环境为：NACE TM0177-2005标准A溶液（5％NaCl＋0.5％CH3COOH＋蒸馏水），溶液用高纯氮气充分除氧后通入硫化氢气体至饱和，试验过程持续通入硫化氢气体，维持溶液中硫化氢气体饱和状态。分别取八组圆形拉伸、冲击（横冲、纵冲）试样，圆拉试样采用大试样，其中横向冲击试样尺寸为10×5mm，纵向冲击试样为10×10mm。在饱和硫化氢A溶液中浸泡不同时间，而后分别进行力学性能试验，并与未经过浸泡的原始态钢管性能进行比较。

用德国SCHENCK力学拉伸试验机进行力学性能试验；德国ZEISS公司扫描电子显微镜（SEM）和美国EDAX公司 能谱仪对拉伸及冲击断口进行分析。

3试验结果及讨论

3.1 渗氢对力学性能的影响

图1为氢对抗硫化氢腐蚀钢管力学性能的影响试验结果，横坐标均为渗氢时间（天）。与原始状态相比较，经过饱和硫化氢A溶液渗氢处理后，钢管的屈服强度从原始864MPa增加到890MPa左右，而抗拉强

图1 氢对钢管力学性能的影响 (a) 抗拉、屈服强度(b) 横向、纵向冲击 (c) 断面收缩率

Fig. 1 Effect of hydrogen on steel pipe mechanical property(a) Tensile and yield strength

(b) Transverse and longitudinal impact (c) Reduction of cross-section area

表1 渗氢时间对屈强比的影响

Tab 1 Yield ratio showing the effect of hydrogen permeation time

浸泡时间（天） 0 1 2 3 5 9 14 20 30

屈强比 0.932 0.957 0.944 0.957 0.945 0.957 0.968 0.952 0.960

度未见明显变化，见图1（a）。渗氢后屈强比从原始0.932增加到0.955，试验结果见表1。图1（b）为横、纵向冲击功随渗氢时间的变换，纵向全尺寸10×10mm试样冲击功从原始状态的170J减少到约150J ，横向10×5mm试样冲击功从52J减少到约43J。氢对钢管断面收缩率的影响见图1（c），渗氢处理后管材断面收缩率明显降低，从原始状态69％下降到55％左右。力学性能对比结果可见，渗氢后钢管的屈服强度、屈强比增加，冲击功、断面收缩率减小，材料韧性变差。

3.2 渗氢后拉伸断口特征

钢铁材料在外力作用下因强烈滑移位错堆积，在变形大的区域产生许多纤维空洞；或因夹杂物破碎，夹杂物和基体金属界面的破碎而形成许多微小孔洞。孔洞在外力作用下不断长大、聚集形成裂纹直至最终分离，这种断裂方式称为微孔聚集型断裂，其断口称韧窝断口。韧窝断口的宏观形貌特征是具有纤维状

图2原始拉伸断口(a) 宏观形貌 (b) 纤维区 (c) 剪切唇

Fig. 2 The original tensile fracture (a) Macroscopic (b) Fibrous zone (c) Shear lip

和剪切唇等标记[6]。原始未经渗氢处理光滑圆试样的拉伸断口中，纤维区位于断口的中央，粗糙不平，见图2（a）。夹杂物与基体形成的纤维区是由无数纤维状“小峰”组成，“小峰”的小斜面和拉伸轴线大约成45°角，拉伸断口上夹杂物形成的孔洞及韧窝见图2（b）。剪切唇部位因受到非复合应力作用，夹杂物处形成孔洞及拉长韧窝，见图2（c）。

NACE TM0177标准A溶液通入硫化氢气体至饱和，并持续通入硫化氢气体以维持饱和状态，试样渗氢一天后拉伸断口形貌见图3。拉伸断口芯部由韧窝及鱼眼氢脆准解理组成，断口边缘为剪切唇，低倍照片见图3（a）。鱼眼中均发现有块状夹杂物，能谱分析表明夹杂物包括铝酸钙、硫化钙、镁铝尖晶石和碳

图3渗氢一天后拉伸断口(a) 低倍形貌 (b) 鱼眼及夹杂 (d) 剪切唇

Fig. 3 Tensile fracture after hydrogen permeation one day (a) Macroscopic (b) fish eyes and inclusions (d) Shear lip

氮化铌等，鱼眼状断口及其中夹杂物放大形貌见图3（b）。剪切唇区也可见鱼眼特征，且每个鱼眼芯部均有块状夹杂物，图3（c）鱼眼特征断口为（a）剪切唇区矩形方框内局部放大形貌。

钢管管体纵向取样，靠近内壁一侧金相组织可观察到带状成分偏析。管体横向冲击试验后得到纵向断口，带状偏析区因塑性变形能力与其他基体部位不同，在冲击断口上断口形态不同。渗氢三天后，在纵向断口低倍形貌上可见两条较明显深色带状成分偏析区，与基体部位断口相比较，带状偏析区塑性较差。对断口局部放大形貌观察，可见偏析区内有较多的块状夹杂物，能谱分析表明多为碳氮化物。带状偏析区成因主要是钢在凝固过程中的成分偏析，与炼钢过程中其它氧化物、硫化物各类夹杂物成因不同，所以偏析带中未发现有铝酸钙、硫化钙、镁铝尖晶石等夹杂物。

渗氢后对钢管纵向冲击断口形貌分析，纵向冲击试样对应钢管横向断口，可见因带状偏析而形成的纹理，偏析区有碳氮化物等夹杂物偏聚。随着渗氢时间的增加，冲击断口韧性特征降低，氢脆解理特征逐渐增多，纵向冲击数值逐渐减小，数值分别为149J，142J，136J，钢管韧性降低。

经渗氢处理后，有些试样低倍形貌拉伸断口表面呈现鱼眼特征，从试样表面鱼眼特征局部放大形貌可见鱼眼芯部有团块状夹杂物。NACE TM0177标准A法单轴拉伸试验失效分析，时常可见断口裂纹源位于表面，但因试验过程中腐蚀气氛对断口侵蚀严重，故通常情况下在表面裂纹源只观察到腐蚀坑。渗氢系列试验是在不加载应力情况下在腐蚀环境中渗氢处理，而后拉伸断裂；A法单轴拉伸试验条件为腐蚀环境＋恒定载荷。两者采用的腐蚀环境相同。根据氢损伤拉伸断口及应力腐蚀A法失效试样断口形貌对比可以推断，硫化氢A法单轴拉伸试验失效断口成因很可能是试样近表面夹杂物。

研究结果表明，为使钢抗硫化氢应力腐蚀开裂性能达到标准要求，需准确控制合金元素比率，严格控制S、P、Sb、As、Sn等元素含量；控制非金属夹杂物的数量、形态和偏聚，轧制形变硬化程度；严格控制热处理工艺，以达到性能均匀和显微组织均匀等[7]。同时应改进优化炼钢生产工艺，严格控制各类夹杂物数量；连铸采取有效措施尽量减小连铸坯成分偏析；针对不同钢种探索双调质、二次回火等热处理工艺。

4结论

(1) 渗氢后钢管的屈服强度升高，屈强比增加，断面收缩及冲击性能降低，材料脆性增大；

(2) 渗氢后拉伸断口呈鱼眼特征，鱼眼中心有铝酸钙、硫化钙、镁铝尖晶石及碳氮化铌等夹杂物；

(3) 对于开裂源位于试样表面的应力腐蚀A法单轴拉伸试样早期失效可能与近表面夹杂物有关。

参考文献

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篇8

关键词：电子精密管；界面；力学性能

中图分类号： TG115 文献标识码： A

1精密管概述

精密管是一种通过冷拔或冷轧工艺生产的高精密度、高光亮度的无缝钢管。其内外径尺寸可精确至0.2mm以内，在搞弯、抗扭强度相同时，重量较轻，所以广泛用于制造精密机械零件和工程结构。

精密管特点：外径更小；精度高可做小批量生产；冷拔成品精度高，表面质量好；钢管横面积更复杂；钢管性能更优越，金属比较密。

根据精密管产生脆性的回火温度范围，可分为低温回火脆性和高温回火脆性。精密管低温回火脆性 合金钢淬火得到马氏体组织后，在250～400℃温度范围回火使钢脆化，其韧性一脆性转化温度明显升高。已脆化的精密管不能再用低温回火加热的方法消除，故又称为%26ldquo;不可逆回火脆性%26rdquo;。它主要发生在合金结构钢和低合金超高强度精密管等钢种。已脆化精密管的断口是沿晶断口或是沿晶和准解理混合断口。产生低温回火脆性的原因，普遍认为：(1)与渗碳体在低温回火时以薄片状在原奥氏体晶界析出，造成晶界脆化密切相关。(2)杂质元素磷等在原奥氏体晶界偏聚也是造成低温回火脆性原因之一。含磷低于0.005%的高纯精密管并不产生低温回火脆性。磷在火加热时发生奥氏体晶界偏聚，淬火后保留下来。磷在原奥氏体晶界偏聚和渗碳体回火时在原奥氏体晶界析出，这两个因素造成沿晶脆断，促成了低温回火脆性的发生。

精密管中合金元素对低温回火脆性产生较大的影响。铬和锰促进杂质元素磷等在奥氏体晶界偏聚，从而促进低温回火脆性，钨和钒基本上没有影响，钼降低低温回火精密管的韧性一脆性转化温度，但尚不足以抑制低温回火脆性。硅能推迟回火时渗碳体析出，提高其生成温度，故可提高精密管低温回火脆性发生的温度。

膨胀系数检查的方法可以用肥皂水抹在退火炉各个接头缝隙处，看是否跑气；其中最容易跑气的地方是退火炉进管子的地方和出管子的地方，这个地方的密封圈特别容易磨损，要经常检查经常换。提出了冷弯成型前对无锡精密钢管进行预处理的工艺方案;研究分析了正火温度、保温时间和冷却方式对原料管组织和力学性能的影响规律;确定了无锡精密钢管的常规正火工艺:加热(890±10)℃,保温6min后散置空冷。常规正火工艺可完全消除无锡精密钢管的魏氏组织,使其屈服强度和抗拉强度的匹配更加合理,屈强比σS/bσ≤0.78,延伸率5δ≥30%,冷成型性能大幅度提高并避免出现冷弯开裂现象。膨胀系数可以用体积或者是长度表示，通常是用长度表示。密度物质的密度是该物质单位体积的质量，单位是kg/m3或1b/in3。残余拉应力主要来自设备在焊接过程中产生的残余拉应力。当前，工程上广泛采用焊接冷却后进行退火处理消除残余应力，而焊后冷却是残余应力产生的重要过程，这种做法既浪费了能源又容易产生较大的焊接残余应力。焊接后热处理是一种新的消除残余应力技术。焊前将无锡精密钢管预热至后热处理温度并在焊接过程中对焊件持续加热保持这一温度，焊接完成后使用保温棉对其进行保温使其缓慢冷却。淬火能增加钢管的强度和硬度，但要减少其塑性。淬火中常用的淬火剂有水、油、碱水和盐类溶液等。无锡精密钢管的回火将已经淬火的无锡精密钢管重新加热到一定温度，再用一定方法冷却称为回火。其目的是消除淬火产生的内应力，降低硬度和脆性，以取得预期的力学性能。回火分高温回火、中温回火和低温回火三类。回火多与淬火、正火配合使用。调质处理淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。

钢管内外壁高精度、高光洁度，热处理后钢管无氧化层，内壁清洁度高，钢管承受高压，冷弯不变形，扩口、压扁无裂缝，能作各种复杂变形及机械加工处理。钢管颜色：白中带亮，具有较高金属光泽。 汽车、机械配件等用对钢管的精度、光洁度有很高要求的机械。而现在的精密钢管用户不仅仅是对精度、光洁度要求比较高的用户了，因精密光亮管精度高，公差能保持在2--8丝，所以很多机械加工用户为了节省工、料、时的损耗，将精密光亮无缝管或者圆钢正慢慢的转变为精密光亮无缝钢管。

2电子精密管材料的力学性能试验

材料的力学性能指标是控制材料质量的重要参数。材料的常规力学性能通常是指强度、弹塑性、韧性和硬度等。每种金属材料，除了规定的其化学成分范围之外，还对它在一定状态下的力学性能指标作出较详细的规定，这些性能指标不仅是结构设计、选材的基本依据，也是材料研发、工艺评定及内外贸易定货的主要依据。现阶段测量金属材料力学性能的试验一般有拉伸实验、弯曲试验、冲击试验和硬度实验等。通过这些实验，就可获知所测金属的一般力学性能指标，如弹性模量、屈服强度、抗拉强度、硬度、冲击韧度等。

2.1布氏硬度试验

金属的硬度表示金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的一种能力，硬度测量定量地给出金属材料的软硬程度。金属材料在其表面以下不同深处所承受的应力和所发生的变形程度都不同，所以硬度值用来综合地反映压痕附近局部体积内金属的弹性、塑变强化能力、微量塑变抗力以及形变抗力等。硬度值越大，说明金属抵抗塑性变形的能力越大，材料就越难产生塑性变形。此外，硬度值与其他机械性能之间有着一定的内在联系，因此，从某种意义上来说，硬度值的大小对机械零件或工具的使用寿命具有决定性的意义。

布氏硬度的试验原理，以一定大小的载荷P(kgf或N)将直径为D的球形压头压入试样表面，经规定保持时间后卸除载荷，根据压痕的表面积A (mm2)，计算出单位面积上所承受的载荷，并以此来表征硬度。

实验室中制取电子精密管材料的布氏硬度试样，试样表面光滑，厚度为7mm。对试样从内层管到外层管依次进行布氏硬度试验。

从试验结果分析，电子精密管材料基层的布氏硬度值为198-214HB，过渡层的硬度值为153-198HB，覆层的布氏硬度值为128-153HB。

2.2夏比缺口冲击试验

夏比缺口冲击试验也称为大能量一次冲击试验，常用于表征材料冲击性能和行为，可用来测定材料的冲击韧度，评定材料的韧脆性质。夏比缺口冲击试验的原理是:将待测定的材料先制备成带缺口的标准试样，然后放置在试验机支座上，缺口位于冲击相背方向，并使缺口位于支座的正中间位置；将质量为G的摆锤举至一定的高度h，使其获得势能Gh，再将摆锤释放，摆锤下落至最低位置时试样被冲断，剩余的动能会将摆锤再扬起一定高度h'，即试样被冲断后摆锤剩余的能量为Gh' 。试样被冲断时所用的能量称为冲击功，以A表示。Ak=G (h-h' )。

用冲击功除以试样缺口截面积A0的值定义为冲击韧度，以ak表示。冲击韧度用来表征材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。ak值的大小表示材料的韧性的好坏，一般把ak值低的材料称为脆性材料，ak值高的材料称为韧性材料，ak值越高，说明材料的韧性越好。

电子精密管材料比单金属具有更大的冲击功和冲击韧度。这说明电子精密管材料的韧性显著优于单金属；与电子精密管相比，单金属更易发生脆性破坏而断裂。

2.3单向静拉伸试验

单向静拉伸试验是指在室温、大气环境中，对长棒状试样(横截面可为圆形或矩形)沿轴向缓慢施加单向拉伸载荷，使其伸长变形直到断裂的过程。对试样加载的试验机有多种类型，一般带有载荷传感器、位移传感器和自动记录装置。可把作用于试样上的载荷(力)及所引起的伸长量自动记录下来， 绘出载荷―伸长曲线，简称拉伸曲线或拉伸图。除可以得到载荷―伸长曲线外，还可直接绘出工程应力与工程应变的关系曲线，简称应力―应变曲线。应力一应变曲线是表征材料拉伸行为的重要资料，可由它获得基本的拉伸性能指标。

电子精密管比单金属更易发生屈服，而其抗拉强度略小于单金属。这是因为电子精密管的屈服强度要小于单金属，所以在拉伸过程中电子精密管的内层先发生屈服，这样就降低了整个管体的屈服强度。

参考文献：

[1]先越蓉.俄罗斯双金属生产和应用概述[N].世界金属导报,2010

篇9

[关键词] 金铂烤瓷合金； 反复熔铸； 力学性能

[中图分类号] R 783.2 [文献标志码] A [doi] 10.7518/hxkq.2013.04.020

Physical properties of Au-Pt ceramic alloy after recasting Cheng Hui1， Yang Song1， Li Xiurong2， Wu Weiqing3， Zheng Ming1， Wang Yinghui1. （1. Dept. of Prosthodontics， Affiliated Stomatological Hospital， Fujian Medical Univer-sity， Fuzhou 350002， China； 2. Dental Tech. Center， Affiliated Stomatological Hospital， Fujian Medical University， Fuzhou 350002， China； 3. Test Center， Fuzhou University， Fuzhou 350002， China）

[Abstract] Objective To investigate the influences of recasting on the mechanical properties of Au-Pt ceramic alloy. Methods Au-Pt ceramic alloy samples were prepared and recast for 3 times without adding any new Au-Pt ceramic alloy. The tensile strength， 0.2% yield strength， percentage of elongation， flexural strength， flexural modulus and Vickers hardness of each specimen were measured. Results Being cast for different times， the Au-Pt ceramic alloy showed no significant differences on their tensile strength， 0.2% yield strength， percentage of elongation， flexu-ral strength or Vickers hardness. The flexural modulus of the Au-Pt alloys being cast for 2 or 3 times was signifi-cantly higher than that of the alloys being cast for 1 time（P

[Key words] Au-Pt ceramic alloy； recast； physical properties

金瓷修复体因为兼有金属材料的强度以及陶瓷材料的美观，已成为目前口腔修复中应用最广泛的临床修复体。其中，金铂烤瓷合金因为其具有优秀的物理、化学及生物学性能，在临床上的使用逐渐增多。由于口腔传统铸造工艺的限制，铸造后形成了铸道、底座、储金球等金铂烤瓷合金废旧料，对其进行回收可以节约资源及降低成本，但是能否再利用，取决于其各项性能指标。因此，本研究在前期反复熔铸对钴铬烤瓷合金性能影响研究的基础上，从力学角度探讨反复熔铸对金铂烤瓷合金性能的影响。

1 材料和方法

1.1 材料和设备

金铂烤瓷合金（Alfa Ceramic 90，Alldental公司，瑞典），万能材料测试机（Instron 1342，Instron公司，英国），微硬度计（DHV-1000，上海尚材试验机有限公司），牙科磷酸盐铸造包埋材料（Vesto-Fix，DFS公司，德国），真空铸造机（ARGONCASTER-C，SHO-

FU公司，日本）。

1.2 废旧烤瓷合金重铸前的处理

先用粒度为80 μm玻璃珠砂粒在0.2 MPa压力下常规喷砂，去净表面黏附的包埋料和异物，喷砂后依次在95%乙醇中超声振荡30 min、超纯水中超声振荡30 min，自然干燥，备用。

1.3 实验方法

参照ISO的相关标准要求，将金铂烤瓷合金经1～3次真空压力熔铸后，获得经1～3次熔铸后的金铂烤瓷合金的弯曲、拉伸和显微硬度测试试件。分别测试相应试件的弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、0.2%屈服强度、延伸率和显微硬度等力学性能指标，具体的合金重复利用方法和实验方法与前期对钴铬烤瓷合金反复熔铸后力学性能变化研究的方法一致[1]。

1.4 统计学分析

采用SPSS 13.0软件对数据进行处理，拉伸强度、0.2%屈服强度、延伸率、弯曲强度、弯曲模量及维氏硬度值采用单因素方差分析及Dunnett-t检验。

2 结果

2.1 拉伸性能

各代试件拉伸强度、0.2%屈服强度、延伸率的测试结果见表1。由表1可见，随着熔铸次数的增加，各代试件间拉伸强度、0.2%屈服强度及延伸率的差异无统计学意义（P>0.05）。

2.2 弯曲性能

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代试件的弯曲强度分别为（293.20±

44.08）、（275.05±41.84）、（297.72±24.72） MPa，各

代试件间弯曲强度的差异无统计学意义（P>0.05）。

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代试件的弯曲模量分别为（87.88±8.84）、

（104.49±7.32）、（112.31±3.71） GPa，Ⅱ代和Ⅲ代试件的弯曲模量与Ⅰ代相比，显著升高（P0.05）。

2.3 硬度

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代试件的显微硬度分别为（115.29±

5.64）、（114.88±7.08）、（116.02±6.08） kg·mm-2。随着熔铸次数的增加，各代试件间显微硬度的差异无统计学意义（P>0.05）。

3 讨论

金瓷修复体的铸件应当具备足够的强度，使其在正常口腔功能状态下不发生变形和破损。而烤瓷合金经过熔铸后发生的化学成分和结构组织的变化可能会影响其力学性能[2]。因此，烤瓷合金要成功地

应用于临床，其铸件应当具备良好的力学性能，其中拉伸性能、弯曲性能及硬度至关重要[3]。

3.1 拉伸性能

本研究中拉伸试件的尺寸参考了曹洪喜等[4]和杨松等[1]的研究，缩小至ISO9693标准拉伸试件的2/5，

目的是为了减少铸造缺陷[5]发生的几率，减小因此产生的实验误差。研究结果显示，金铂烤瓷合金经过3次熔铸后，拉伸强度、0.2%屈服强度、延伸率差异无统计学意义。

在反复熔铸对烤瓷合金拉伸性能影响的研究中，杨松等[1]将钴铬烤瓷合金在真空加氩气保护环境下

单纯反复熔铸3次，发现拉伸强度、0.2%屈服强度、延伸率差异无统计学意义。Reisbick等[6]将低贵金属

烤瓷合金在离心铸造环境下单纯反复熔铸3次，发现低贵金属烤瓷合金的屈服强度随熔铸次数的增加而下降，而拉伸强度、延伸率的差异无统计学意义。张寿华等[7]将贵金属烤瓷合金在真空压力铸造环境

下单纯反复熔铸4次，发现拉伸强度随着熔铸次数的增加而下降。本实验结果与上述研究结果不同，可能原因是：1）杨松等[1]采用的是钴铬烤瓷合金，主要成分是钴（61%）、铬（26%）、钨（5%）、钼（6%）；Reisbick等[6]采用的是低贵金属烤瓷合金，其主要成分是金（46%）、银（39.5%）、钯（6%），而本实验采用的是高贵金属烤瓷合金，其主要成分为金（89.5%）、铂（4.8%）、钯（1.6%）、银（1.2%）。合金某种组分的烧损程度与该组分沸点相对于合金熔点的高低有关，沸点明显低于合金熔点的，经过反复熔铸后烧损量较大，而当合金中成分烧损量达到一定程度，将明显改变合金的性能。2）Reisbick等[6]是在离心铸造环境下进行实验，本实验采用的是真空加氩气保护下的压力铸造方法。3）张寿华等[7]研究中拉伸试样的尺寸比本实验拉伸试样的尺寸大。周敏等[5]对铸件

尺寸大小和内部缺陷发生频率的关系进行分析，发现内部缺陷发生频率和缺陷面积均随着尺寸的增大而增加，而这些潜在的内部缺陷将直接影响铸件的质量。

3.2 弯曲性能

本研究采用三点弯曲实验，研究反复熔铸对金铂烤瓷合金弯曲性能的影响，结果显示，Ⅱ、Ⅲ代金铂烤瓷合金的弯曲强度与Ⅰ代金铂烤瓷合金的弯曲强度的差异无统计学意义（P>0.05）；Ⅱ、Ⅲ代金

铂烤瓷合金的弯曲模量与Ⅰ代金铂烤瓷合金相比，显著升高（P

在反复熔铸对烤瓷合金弯曲性能影响的研究中，连颂峰等[8]发现镍铬烤瓷合金进行5次单纯反复熔铸后，合金的弯曲强度、弯曲模量没有发生降低。杨松等[1]发现钴铬烤瓷合金进行3次单纯反复熔铸后，

合金的弯曲强度、弯曲模量差异无统计学意义。本实验结果与上述实验结果类似，主要原因可能是铸造均在真空加氩气保护环境下进行。在空气环境中，熔化合金时空气中的氮、氢和氧等分子与金属表面接触，分解成为原子进入金属液中，在合金凝固时形成小气孔。而各种形态气孔的存在，将会减少铸件的有效承载面积且在气孔周围形成应力集中，降低铸件的力学性能[9]。朱松等[10]研究发现，在空气环境中熔铸的钴铬合金至多只能单纯反复熔铸2次，而在真空加氩气保护环境中进行熔铸，至少可以单纯反复熔铸3次而不影响其主要的力学性能。金铂烤瓷合金的弯曲模量随着熔铸次数的增加而升高，可能原因是晶粒在反复熔铸的过程中发生细化。合金在凝固结晶过程中，随着熔铸次数的增加而增多的第二相质点和内部气孔阻碍了晶粒的增长，使得晶粒变小[11]。细化的晶粒能够对裂纹的形成和扩展起

抵抗的作用，从而提高合金的弯曲性能[12]。

3.3 硬度

本实验中的硬度试件按照ISO6507-1的要求进行制作，采用测试维氏硬度值的方法，研究反复熔铸对金铂烤瓷合金硬度的影响，结果显示，随着熔铸次数的增加，各代试件间显微硬度的差异无统计学意义（P>0.05）。

在反复熔铸对烤瓷合金硬度影响的研究中，杨松等[1]研究发现，钴铬烤瓷合金经过3次反复熔铸，

合金硬度的差异无统计学意义。Peraire等[13]发现高

贵金属烤瓷合金经过8次熔铸，合金硬度的差异无统计学意义。本实验结果与上述研究结果相似，其原因可能是均在真空环境下进行铸造。

综上所述，本研究中金铂烤瓷合金在真空环境下经过3次真空压力铸造后，拉伸强度、0.2%屈服强度、延伸率、弯曲强度、弯曲模量及维氏硬度值等力学性能指标均未发生降低。因此，可以认为在本实验条件下，在不添加任何新合金的情况下，金铂烤瓷合金反复熔铸3次仍能够满足烤瓷合金力学性能的要求。

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篇10

关键字：钢板夹芯混凝土组合梁 力学性能 优化研究

1、钢板夹芯混凝土组合结构来源及分析

1.1钢板夹芯混凝土组合结构的来源

在人们的日常生活及生产中，最常见的组合结构就是钢一混凝土组合结构，顾名思义钢一混凝土组合结构就是将钢板和连接件焊接成一体，并在它们的上部或者内部浇注混凝土，使其成为一个完整的组合结构。钢板和混凝土之间的粘结力主要是靠剪力连接件来传递的。目前，钢—混凝土组合结构是一种研究比较成熟、应用十分广泛的结构形式，主要包括组合梁、组合柱、组合板和组合剪力墙。这种组合结构在桥梁结构工程及土木结构工程中有着非常广泛的应用前景，但是存在着许多的不足，例如易变性、变形大等等诸多问题，这就迫切需要一种新型的组合结构用来满足人类生活及生产的需要。钢板夹芯混凝土组合结构就是一种继承了钢一混凝土组合结构的优势，并且对其不足之处进行优化而成的新型组合结构。

1.2钢板夹芯混凝土组合结构的性能分析

钢板夹芯混凝土组合结构就是将使用寿命长久且成本比较低的混凝土材料填充在两层钢板之间，这种方法不仅灵活运用了组合结构的概念，还能够充分发挥各种组合结构的优势，有助于生产生活当中对各项工作的有效开展，最终有助于获得更大的经济效益。在制作过程中，通常在下部和上部钢板上焊接剪力连接件，通过这种方法有效保证钢板和混凝土之间的相互作用。顾名思义，钢板夹芯混凝土组合结构就是属于一种组合构件，上部和下部的核心混凝土抗剪和钢板抗弯构成了这种组合构件。这种钢板夹芯混凝土组合结构不仅仅利用了钢一混凝土组合结构的各种优点，还合理的运用了夹芯复合结构的优点，更关键的是将二者巧妙地结合在一起，使之具有刚度大、施工方便、受力合理、截面结构灵活以及大大提高综合经济效益、比较容易实现产业化生产等各种优点。

2、钢板夹芯混凝土组合结构的应用

2.1组合结构在桥梁、近海结构工程中的应用

由于实际生活当中的需要，各种桥梁结构和近海结构都需要承受较大的负重，人们普遍使用的钢筋混凝土结构难以满足所需要的各项条件。相比之下，钢板夹芯混凝土这种组

合结构能够有效、充分的发挥混凝土抗压性能高以及钢板抗拉强度大的优点，从而能够承受更大的负重，解决了人们在桥梁、近海结构工程中面临的首要难题。

2.2组合结构在防爆工程中的应用

最近几年来，由于各种自然灾害的不断发生，例如地震、环境影响、火灾、大爆炸，以及一些人为灾害的发生，例如超重、超载、工作者施工不当、设计师设计失误，钢筋混凝土结构和钢一混凝土结构已经难以满足实际工程中的需要，然而钢板夹芯混凝土组合结构在这些自然灾害和人为灾害的各种防爆炸性能方面表现的较为优越。这种高抗力的组合结构不仅具有独特的抗爆炸性能，还能有效经受住各种形式的爆炸载荷的攻击，其中包括汽车爆炸、卡车爆炸和炸药爆炸等各种爆炸。

2.3该组合结构在隧道等防护工程中的应用

通过大量工作者的实际操作，将钢板夹芯混凝土这种组合结构应用在隧道等防护工程中，不仅大大提高了隧道等防护结构的稳定性、刚度和承载能力，还能有效增强结构的抗渗性和耐用性。主要是由于内、外层钢板对混凝土具有很强的约束力，能有效发挥钢板抗拉和混凝土抗压的性能，这恰好能够运用在隧道等防护工程中，并且具有一定的优势。

3、钢板夹芯混凝土组合梁力学性能的优化研究

通过近几十年来各位工程界前辈的努力研究和实验分析，我们知道了钢板夹芯混凝土组合梁结构的破坏形式主要包括滑移破坏、弯曲破坏和剪切破坏，并且通过大量实验分析知道发生弯曲破坏的钢板夹芯混凝土组合梁的承载力和延性性能十分的好，剪力连接件的间距和数量都严重影响着组合梁的抗弯承载力。

3.1钢板夹芯混凝土组合梁的抗弯承载力分析

钢板夹芯混凝土组合梁中的钢板和混凝土之所以能够保证它们整体共同工作，主要是因为剪力连接件传递混凝土和钢板界面上的纵向水平剪力。比较常见的完全剪力连接组合梁和部分剪力连接组合梁就是根据剪力连接程度的大小来划分的。钢板强度、钢板厚度、混凝土强度等等直接影响着钢板夹芯混凝土组合梁的极限抗弯承载力。通过实验分析发现钢板的强度和厚度都对钢板夹芯混凝土组合梁的极限承载力有着很大的影响，混凝土的强度对钢板夹芯混凝土组合梁的极限承载力的影响相对而言小了很多，并且钢板夹芯混凝土组合梁的极限承载力随着钢板的强度和混凝土强度的增大而增大，这就需要我们在实际的工程操作中加大钢板的硬度和增强混凝土的强度来有效的增大钢板夹芯混凝土组合梁的极限承载力。

3.2钢板夹芯混凝土组合梁的界面滑移分析

钢板夹芯混凝土组合梁实质上就是将混凝土浇注在焊有剪力连接件的两层钢板之间，这种组合结构的力学模型可以简单的视为由钢板、剪力连接件和混凝土组合而成的一个完整组合体。剪力连接件是钢板夹芯混凝土组合梁中最为重要的一个部分，它不仅仅有助于协调钢板和混凝土之间的连接，还决定着钢板和混凝土之间的界面抗剪能力，从而有效保证钢板与混凝土产生组合效应并能很好的共同工作。在日常的工程中一般都是采用柔性剪力连接件，采用这种较为柔软的剪力连接件的目的主要是利用自身的变形来实现传递钢板与混凝土界面间的剪力的作用，柔性剪力连接件沿着组合梁传递剪力之后，混凝土和钢板之间的界面伴随着一定的相对滑移，就是这种界面滑移对组合梁的性能有着极其重要的影响，其中主要包括：对组合梁中的混凝土和钢板之间的界面受力性能降低，并且随着梁长位置的改变而改变；

降低了组合梁的截面抗弯刚度，使组合梁的截面抗弯刚度成为了一个变值；大大的降低了截面的组合效应，使得组合截面抗弯承载力严重减小，通过大量分析实验可知组合梁跨中的界面滑移为零，并且最大界面滑移发生在组合梁的端部，因此可以通过提高剪力连接件的抗剪刚度，缩小剪力连接件的沿梁长方向上的布置间距等方法来有效减小钢板与混凝土间的界面滑移。

结语：

本文主要通过对钢板夹芯混凝土组合结构在生产生活当中的性能进行研究分析以及在桥梁、近海结构工程和隧道等防护工程中的应用，最终对钢板夹芯混凝土组合梁力学性能进行了一系列的优化研究并得出了较好的优化方案。

参考文献：

[1]夏培秀.钢板夹芯混凝土组合梁力学性能与破坏机理研究[D].《固体力学》.2013年