镁基复合材料的研究现状和发展趋势

镁基复合材料具有很高的比强度、比刚度,以及优异的阻尼减震、电磁屏蔽和储氢析氢等性能,是宇航、兵器、汽车和电子等高新技术行业的理想材料之一。综述了镁基复合材料的组成,制备方法,组织与性能以及应用现状。分析了镁基复合材料研究领域存在的问题,并对它的研究发展趋势做了展望。     

铝基复合材料阻尼性能研究

研究了金属基复合材料的不同纤维含量及热处理对铝基复合材料阻尼性能的影响。研究结果表明，纤维含量以及热处理影响铝基复合材料的阻尼性能。铝基复合材料的阻尼性能主要由材料的微观组织结构（基体、界面、增强体）决定。     

碳纳米管镁基复合材料应用现状与发展前景

对镁基复合材料的制备方法、研究现状、发展前景,以及碳纳米管的性能进行了介绍,并在此基础上论述了碳纳米管镁基复合材料的研究现状与存在的问题。最后对碳纳米管镁基复合材料的发展前景进行了展望。     

SiC颗粒增强镁-锌-锆基复合材料的阻尼性能

采用热压烧结法制备了三种不同成分的SiC颗粒增强镁-锌-锆基复合材料,使用LMR-1型低频力学弛豫谱测试系统研究了铸态镁-锌-锆合金及热压烧结SiCp/镁-锌-锆基复合材料的阻尼性能随频率和温度的变化关系.结果表明:SiC颗粒的加入使复合材料的阻尼性能比基体合金有显著提高;另外随着合金中锌含量的增加,复合材料的内耗值不断下降;在频率为3×10-3～7Hz范围内,基体合金及复合材料的内耗值均随着频率的增加先快速减小随后又逐渐增大;在本试验条件下SiCp/Mg-0.93%Zn-0.70%Zr基复合材料的内耗值最大,该复合材料在50～100℃的温度范围内出现弛豫内耗峰.     

镁基储氢材料的吸放氢性能

镁基储氢合金作为MH-Ni电池负极的候选材料,是一种很有应用前景的储氢材料.总结了纳米晶、催化剂改性等对镁基储氢材料吸放氢性能的影响,介绍了不同镁基储氢复合材料的吸放氢性能以及基于密度泛函理论的第一原理计算方法在镁基储氢材料吸放氢性能方面所做的一些基础理论研究,指出随着量子化学、凝聚态物理等学科以及计算机技术的发展,理论计算方法在研究镁基储氢材料吸放氢性能方面的作用将越来越重要.     

镁-镍钛仿生复合材料研制成功

正中国科学院金属研究所与美国加州大学伯克利分校、中国工程物理研究院借鉴天然生物材料三维互穿微观结构的理念,将镁熔融浸渗至增材制造的镍钛合金骨架,构筑成轻质、高强、高阻尼、高吸能镁-镍钛仿生复合材料。与人造材料相比,天然生物材料的宏观力学性能通常显著优于其基本结构单元的简单加和,本源在于其复杂、多尺度的自组装结构。而金属镁除了高比强度、比刚度以及优异的导热与电磁屏蔽等性能外,其阻尼性能显著优于大多数工程金属材料,甚至可比肩一些常用的高分     

石墨短纤维增强镁基复合材料

石墨短纤维增强镁基复合材料在制造工艺上比长纤维增强铝基复合材料具有优势。本文采用制造费用最低的铸造法制备出体积分数为１５％的石墨短纤维增强镁基复合材料，并研究了复合材料的界面。     

石墨填充聚四氟乙烯基复合材料的摩擦学性能

为了研制PTFE基粘弹-摩擦型阻尼材料,采用机械共混-冷压成型-烧结的工艺制备了石墨、聚苯硫醚、聚醚醚酮混合填充PTFE基复合材料,利用环-块式磨损试验机,在干摩擦条件下考察了复合材料的摩擦学性能,并用扫描电镜观察了磨损表面形貌,研究了复合材料的磨损机制。结果表明:PTFE含量不同的复合材料,随石墨填充量的增大,摩擦因数和磨损率的变化趋势不同,磨损主要由犁削、粘着和疲劳剥落中的一种或几种引起;适当配比的PTFE基复合材料具有较好的摩擦阻尼性能,能够满足粘弹-摩擦阻尼材料的要求。     

纳米石墨对铝基复合材料阻尼性能的影响

石墨因具有较高的阻尼性能,成为提高铝基复合材料阻尼性能的理想增强体。本文用爆轰合成的纳米石墨粉作为增强体,采用粉末冶金的方法,对纳米石墨(n-G r)-A l-Mg-S i复合材料进行了热压。X射线衍射表明烧结体中出现了Mg2S i强化相,场发射扫描电镜分析表明加入1%(质量分数)纳米石墨可以较好地分散在铝基材料中。通过对其阻尼性能进行研究,表明纳米石墨可以使复合材料的阻尼性能提高10%以上。     

树脂基复合材料轴温度安全性评估方法研究

本文对树脂基复合材料轴的阻尼及其作用机理进行了分析,通过具体案例,利用扭转振动的计算分析方法对树脂基复合材料轴在不同阻尼参数下的功耗进行了计算,利用ABAQUS有限元分析软件对其在不同功耗下的温升进行了分析,形成了树脂基复合材料轴温度安全性评估方法。该方法可以用来指导树脂基复合材料轴结构及性能的优化设计。     

颗粒增强金属基复合材料加工技术进展

颗粒增强金属基复合材料具有优良的物理力学性能,但材料的难加工特性限制了其应用。因此,对颗粒增强金属基复合材料加工技术的研究与发展是促进其进一步应用的关键之一。本文从加工方法、加工质量等方面综述了国内外颗粒增强金属基复合材料加工技术的进展情况,并指出了当前存在的问题及解决对策。     

颗粒增强金属基复合材料加工表面质量的研究

颗粒增强金属基复合材料拥有比强度高、比模量高、膨胀系数低、耐磨性良好等良好的物理性能,但是由于其特殊的组织结构,导致其加工性能较差。本文从其加工表面质量方面综述了国内外颗粒增强金属基复合材料加工技术的进展情况,从传统加工和特种加工两个方面分析了几种加工颗粒增强金属基复合材料常用的加工方法,并指出当前存在的问题和不足。     

Damping in partially delaminated composites

A simple model was developed to predict the material damping in partially delaminated composites. First, we evaluated the damping loss factors experimentally in three kinds of specimens corresponding to various partial delamination areas. Second, the stiffness loss with delamination growth was assumed to result directly in the loss of energy from the oscillatory system because the delamination due to interlaminar stress is accompanied with stiffness loss in numerous laminated composites. By correlating the laminate stiffness reduction and the corresponding delamination area, a model for their basic material damping properties was formulated using the elastic-viscoelastic principle, the rule-of-mixtures law and modified Hashin’s Model. We predicted the damping of any partially delaminated composites with different stacking sequences based on Adams and Ni’s work and their basic damping loss factors. Numerical and experimental results demonstrate that damping is significantly influenced by the size of delamination area in laminated composites. In addition, experimental improvements in making accurate damping measurements are discussed as well.     

不同阻尼层材料对交替层合各向异性阻尼结构动态性能的影响

采用正交试验极差分析方法,研究了各阻尼层对7层各向异性交替层合阻尼结构阻尼性能和刚度的影响大小规律,并在此基础上就不同阻尼层材料对结构性能的影响进行探讨。结果表明：对于7层交替层舍的各向异性阻尼结构而言,对结构刚度影响最大的阻尼层为第4层,对结构内耗值大小与频率范围和温度范围影响最大的阻尼层分别为第2层和第6层;结构内耗的温频特性与各阻尼层材料及其厚度密切有关,一般第2层越厚,其内耗的频率特性越好。     

基础激励频域带宽法辨识悬臂薄板结构的阻尼特性

对于一些需要精确获得阻尼参数的小尺寸结构件,锤击半功率带宽阻尼识别方法往往难以满足要求。在明确阻尼辨识原理的基础上,对经典的半功率带宽阻尼识别方法进行改进,提出一种采用振动台扫频激励的方式在频域上识别小尺寸构件阻尼参数的新方法,命名为频域带宽法。将该方法细分为直接频域响应法和有参考信号频域响应法,对小尺寸悬臂薄板进行了实验研究。比较了扫频速率、两种阻尼辨识方法、扫频方向对阻尼参数的影响,进一步验证了频域带宽法的有效性。     

压阻式微加速度计动态特性与阻尼的关系研究

采用微机械加工工艺制作的压阻式微加速度计在测试过程中经常出现动态特性欠佳甚至于结构损坏的现象，在压阻式微加速度计中，合理设计阻尼参数有助于改善传感器的动态特性。将压阻式微加速度计简化为二阶模型，定性分析了系统动态特性与阻尼之间的关系，研究了压阻式微加速度计结构中阻尼的设计和控制方法，仿真、比较了带不同阻尼参数传感器系统的动态特性，并通过实验验证了仿真分析的正确性。     

Semi-active vibration control using piezoelectric actuators in smart structures

The piezoelectric materials, as the most widely used functional materials in smart structures, have many outstanding advantages for sensors and actuators, especially in vibration control, because of their excellent mechanical-electrical coupling characteristics and frequency response characteristics. Semi-active vibration control based on state switching and pulse switching has been receiving much attention over the past decade because of several advantages. Compared with standard passive piezoelectric damping, these new semi-passive techniques offer higher robustness. Compared with active damping systems, their implementation does not require any sophisticated signal processing systems or any bulky power amplifier. In this review article, the principles of the semi-active control methods based on switched shunt circuit, including state-switched method, synchronized switch damping techniques, and active control theorybased switching techniques, and their recent developments are introduced. Moreover, the future directions of research in semi-active control are also summarized.     

合金化对CuZnAl合金低频阻尼性能的影响

CuZnAl合金的形状记忆效应、力学性能及阻尼性能的好坏是决定其工业实用性的关键指标。采用倒扭摆（JN-1型真空扭摆仪）方法,测试了固溶处理后合金的振动应变振幅爿与振动时间t的关系曲线（自由衰减曲线）,并对Zr对CuZnAl合金低频阻尼性能的影响进行了研究,探讨了CuZnAl合金马氏体产生高阻尼特性的微观机制。结果表明,1．2、2．3、1．7三种合金具有最佳阻尼性能的固溶温度分别为800℃、900℃和800℃;相同围溶处理温度8000C下,不含Zr的1．7合全的阻尼性能最佳。含Zr少的1．2合金的阻尼性能好于含Zr多的2—3合金的阻尼性能。     

半主动电流控制阻尼器的调谐减振性能研究

随着建筑高度不断增加,低频振动严重影响其安全运行。被动式阻尼器仅在调谐点处具有良好的减振效果,存在减振带宽较窄的问题,磁性液体为解决这个问题提供了新的途径。以磁性液体为工作液体,提出一种半主动调谐式电流控制阻尼器。首先,建立了阻尼器固有频率的理论模型,表明通过调节电流可改变固有频率。其次,搭建测试平台,进行了不同激励下阻尼器的调谐减振能力测试。结果表明半主动电流控制阻尼器的减振率为22%左右,调谐液体滚球阻尼器的减振率仅为12.3%左右,且调谐液体滚球阻尼器与主结构的频率比>1.11时,减振率将低于10%,半主动电流控制阻尼器则具有良好的鲁棒性,可以有效降低位移响应,弥补了被动式阻尼器减振带宽较窄的不足。     

单气室油气弹簧阻尼特性及其影响因素分析

针对某重型特种车辆平顺性研究中单气室油气弹簧阻尼特性的研究问题,基于薄壁小孔理论和范德瓦尔实际气体状态方程,同时根据单气室油气弹簧的结构特点和阻尼的组成建立了相应的阻尼力特性模型,并推导了阻尼系数方程。利用MATLAB软件进行仿真,研究了单气室油气弹簧阻尼特性以及激振频率、幅值、自身结构参数对阻尼系数速度特性的影响。研究结果表明:单气室油气弹簧阻尼特性具有较好的非线性,在压缩阶段的阻尼力较拉伸阶段的大,能够较好地缓解冲击,达到减振效果从而改善车辆行驶平顺性;激振频率和幅值属于外因,仅影响阻尼系数的取值范围,而对其取值及曲率几乎无影响;阻尼系数随活塞杆外径、油管直径的减小而增大,随油管长度的减小而减小。研究结果能对整车振动特性研究中阻尼参数的选取及油气弹簧阻尼特性设计优化等工作提供较为系统的理论支持。